Постоянство внутренней среды организма: Внутренняя среда организма

Внутренняя среда организма

Компоненты внутренней среды

Любой организм — одноклеточный или многоклеточный — нуждается в определённых условиях существования. Эти условия обеспечивает организмам та среда, к которой они приспособились в ходе эволюционного развития.

Первые живые образования возникли в водах Мирового океана, и средой обитания для них служила морская вода. По мере усложнения живых организмов часть их клеток изолировалась от внешней среды. Так часть среды обитания оказалась внутри организма, что позволило многим организмам покинуть водную среду и начать жить на суше. Содержание солей во внутренней среде организма и в морской воде примерно одинаковое.

Внутренней средой для клеток и органов человека служат кровь, лимфа и тканевая жидкость.

Относительное постоянство внутренней среды

Во внутренней среде организма, помимо солей, очень много различных веществ — белки, сахар, жироподобные вещества, гормоны и т.д. каждый орган постоянно выделяет во внутреннюю среду продукты своей жизнедеятельности и получает из неё необходимые для себя вещества. И, несмотря на такой активный обмен, состав внутренней среды остаётся практически неизменным.

Выходящая из крови жидкость, становится частью тканевой жидкости. Большая часть этой жидкости поступает снова в капилляры, прежде чем они соединяются с венами, по которым кровь возвращается к сердцу, однако около 10% жидкости не попадает в сосуды. Стенки капилляров состоят из одного слоя клеток, но между соседними клетками есть узкие щели. Сокращение сердечной мышцы создаёт давление крови, в результате чего вода с растворёнными в ней солями и питательными веществами проходит через эти щели.

Все жидкости тела связаны друг с другом. Внеклеточная жидкость контактирует с кровью и со спинно-мозговой жидкостью, омывающей спинной и головной мозг. Это означает, что регуляция состава жидкостей тела происходит централизовано.

Тканевая жидкость омывает клетки и служит для них средой обитания. Она постоянно обновляется через систему лимфатических сосудов: эта жидкость собирается в сосуды, а затем по самому крупному лимфатическому сосуду попадает в общий кровоток, где смешивается с кровью.

Состав крови

Хорошо знакомая всем красная жидкость, в действительности представляет собой ткань. Долгое время за кровью признавали могучую силу: кровью скрепляли священные клятвы; жрецы заставляли своих деревянных идолов «плакать кровью»; древние греки приносили кровь в жертву своим богам.

Некоторые философы Древней Греции считали кровь носителем души. Древнегреческий врач Гиппократ назначал душевнобольным кровь здоровых людей. Он думал, что в крови здоровых людей — здоровая душа. И действительно, кровь — самая удивительная ткань нашего организма. Подвижность крови — важнейшее условие жизни организма.

Около половины объёма крови составляет жидкая её часть — плазма с растворёнными в ней солями и белками; другую половину составляют различные форменные элементы крови.

Форменные элементы крови делятся на три основные группы: белые кровяные клетки (лейкоциты), красные кровяные клетки (эритроциты) и кровяные пластинки, или тромбоциты. Все они образуются в костном мозгу (мягкая ткань, заполняющая полость трубчатых костей), но некоторые лейкоциты способны размножаться уже при выходе из костного мозга. Существует много различных типов лейкоцитов — большая часть участвует в защите организма от болезней.

Плазма крови

В 100 мл плазмы крови здорового человека содержится около 93 г воды. Остальная часть плазмы состоит из органических и неорганических веществ. Плазма содержит минеральные вещества, белки, углеводы, жиры, продукты обмена веществ, гормоны витамины.

Минеральные вещества плазмы представлены солями: хлоридами, фосфатами, карбонатами и сульфатами натрия, калия, кальция и магния. Они могут находиться как в виде ионов, так и в неионизированном состоянии. Даже незначительное нарушение солевого состава плазмы может сказаться губительным для многих тканей, и прежде всего для клеток самой крови. Суммарная концентрация минеральных содей, белков, глюкозы, мочевины и других веществ, растворённых в плазме, создаёт осмотическое давление. Благодаря осмотическому давлению происходит проникновение жидкости через клеточные оболочки, что обеспечивает обмен воды между кровью и тканью. Постоянство осмотического давления крови имеет важное значение для жизнедеятельности клеток организма. Мембраны многих клеток, в том числе и клеток крови, тоже являются полупроницаемыми.

Эритроциты

Эритроциты являются самыми многочисленными клетками крови; их основная функция состоит в переносе кислорода. Условия, при которых повышается потребность организма в кислороде, например жизнь на больших высотах или постоянная физическая нагрузка, стимулируют образование эритроцитов. Эритроциты живут в кровяном русле около четырёх месяцев, после чего разрушаются.

Форменный элемент крови	Особенности строения	Функции
Эритроциты (4–5 млн) продолжительность жизни 120 суток	Овальные или округлые клетки. Зрелые лишены ядра. Содержимое представлено дыхательным пигментом гемоглобином. Образуются в красном костном мозге. Разрушаются в печени и селезёнке.	Газообмен. Регуляция кислотно-щелочного равновесия внутренней среды. Поддержание изотонии тканей. Адсорбция и перенос аминокислот и липидов.

Лейкоциты

Лейкоциты, или белые кровяные тельца непостоянной формы. Они имеют ядро, погружённое в бесцветную цитоплазму. Основная функция лейкоцитов — защитная. Лейкоциты не только разносятся током крови, но и способны к самостоятельному передвижению с помощью ложноножек (псевдоножек). Проникая сквозь стенки капилляров, лейкоциты движутся к скоплению болезнетворных микробов в ткани и с помощью ложноножек захватывают и переваривают их. Это явление было открыто И.И.Мечниковым.

Форменный элемент крови	Особенности строения	Функции
Лейкоциты (6–8 тыс) продолжительность жизни 5–9 суток	Белые кровяные клетки непостоянной формы, способные к амебоидному движению. Образуются в красном костном мозге, селезёнке и лимфатических узлах, разрушаются в печени и селезёнке.	Защитная Фагоцитоз Гуморальный и клеточный иммунитет Образуют гистамин и гепарин

Тромбоциты, или кровяные пластинки

Тромбоциты, или кровяные пластинки очень хрупкие, легко разрушаются при повреждении кровеносных сосудов или при соприкосновении крови с воздухом.

Тромбоциты играют важную роль в свёртывании крови. Повреждённые ткани выделяют гистомин — вещество, усиливающее приток крови к повреждённому месту и способствующее выходу жидкости и белков системы свёртывания крови из кровотока в ткань. В результате сложной последовательности реакций быстро образуются тромбы, которые останавливают кровотечение. Тромбы препятствуют проникновению в рану бактерий и других чужеродных факторов.

Механизм свёртывания крови очень сложен. В плазме есть растворимый белок фибриноген, который при свёртывании крови превращается в нерастворимый фибрин и выпадает в осадок в виде длинных нитей. Из сети этих нитей и кровяных телец, которые задержались в сети, образуется тромб.

Этот процесс происходит только при наличии солей кальция. Поэтому если из крови удалить кальций, кровь теряет способность свёртываться. Это свойство используют при консервировании и переливании крови.

Кроме кальция, в процессе свёртывания принимают участие и другие факторы, например витамин К, без которого нарушается образование протромбина.

Функции крови

Кровь выполняет разнообразные функции в организме: доставляет клеткам кислород и питательные вещества; уносит углекислый газ и конечные продукты обмена; участвует в регуляции деятельности различных органов и систем посредством переноса биологически активных веществ — гормонов и др.; способствует сохранению постоянства внутренней среды — химического и газового состава, температуры тела; защищает организм от инородных тел и вредных веществ, разрушая и обезвреживая их.

Защитные барьеры организма

Защита организма от инфекций обеспечивается не только фагоцитарной функцией лейкоцитов, но и образованием особых защитных веществ — антител и антитоксинов. Они вырабатываются лейкоцитами и тканями различных органов в ответ на внедрение в организм возбудителей заболеваний.

Антитела — это белковые вещества, способные склеивать микроорганизмы, растворять или разрушать их. Антитоксины обезвреживают яды, выделяемые микробами.

Защитные вещества специфичны и действуют только на те микроорганизмы и их яды, под влиянием которых они образовались. Антитела могут сохраняться в крови в течение длительного времени. Благодаря этому человек становится невосприимчивым к некоторым инфекционным заболеваниям.

Невосприимчивость к заболеваниям, обусловленная наличием в крови и тканях специальных защитных веществ, называется иммунитетом.

Иммунная система

Иммунитет, по современным взглядам, — невосприимчивость организма к различным факторам (клетками, веществам), которые несут генетически чужеродную информацию.

Если в организме появляются какие-либо клетки или сложные органические вещества, отличающиеся от клеток и веществ организма, то благодаря иммунитету они устраняются, уничтожаются. Основная задача иммунной системы — поддержание генетического постоянства организма в онтогенезе. При делении клеток вследствие мутаций в организме нередко образуются клетки с изменённым геномом. Чтобы эти клетки-мутанты в ходе дальнейшего деления не привели к нарушениям развития органов и тканей, они уничтожаются иммунными системами организма.

В организме иммунитет обеспечивается благодаря фагоцитарным свойствам лейкоцитов и способностью некоторых клеток тела, вырабатывать защитные вещества — антитела. Следовательно по своей природе иммунитет может быть клеточным (фагоцитарным) и гуморальным (антитела).

Иммунитет к инфекционным заболеваниям делят на естественный, выработанный самим организмом без искусственных вмешательств, и искусственный, возникающий в следствие введения в организм специальных веществ. Естественный иммунитет проявляется у человека с рождения (врождённый) или возникает после перенесённых заболеваний (приобретённый). Искусственный иммунитет может быть активным или пассивным. Активный иммунитет вырабатывается при введении в организм ослабленных или убитых возбудителей заболеваний или их ослабленных токсинов. Этот иммунитет возникает не сразу, но сохраняется длительное время — несколько лет и даже всю жизнь. Пассивный иммунитет возникает, когда в организм вводят лечебную сыворотку с уже готовыми защитными свойствами. Этот иммунитет кратковременный, зато проявляется сразу же после введения сыворотки.

Свёртывание крови также относится к защитным реакциям организма. Оно защищает организм от кровопотери. Реакция состоит в образовании сгустка крови — тромба, закупоривающего раневой участок и останавливающий кровотечение.

Внутренняя среда организма, подготовка к ЕГЭ по биологии

Внутренняя среда организма складывается из 3 тесно взаимосвязанных компонентов: кровь, лимфа и межклеточная жидкость (тканевая,
интерстициальная).

В капиллярах стенка состоит из одного слоя клеток, что делает возможным газообмен и обмен питательными веществами с окружающими капилляр тканями. Через стенку
сосуда газы, питательные вещества и вода из крови устремляются к клеткам. В клетках происходит тканевое дыхание, в межклеточную
жидкость выделяется углекислый газ, который затем поступает в кровь, соединяется с гемоглобином и, достигая альвеол в легких,
удаляется из организма.

У лимфатических сосудов есть особенность, которую вы всегда обнаружите на рисунке: они начинаются слепо, в отличие от кровеносных
сосудов. Лимфу в них образует вода, поступающая из межклеточной жидкости. Лимфа участвует в перераспределении жидкости в организме.

Состав и функции крови

Кровь — важнейшая составляющая внутренней среды организма. Напомню, что эта ткань относится к жидким соединительным
тканям и состоит из плазмы (на 55%) и форменных элементов (оставшиеся 45%). У взрослого человека объем крови составляет 4-6 литра.

Давайте систематизируем и углубим наши знания о крови. Кровь состоит из:

• Плазмы на 55%


В состав плазмы входят различные белки: альбумины, глобулины, фибриноген, ионы Ca²⁺, K⁺,
Mg²⁺, Na⁺, Cl^—, HPO₄^—, HCO₃^—.


Плазма выполняет ряд важных функций:

• Трофическую (питательную) — белки плазмы являются источником аминокислот
• Буферную — поддерживают кислотно-щелочное состояние (pH крови = 7,35-7,4)
• Транспортную — белки глобулины транспортируют питательные вещества — жиры, а также гормоны, витамины
• Защитную — в крови циркулируют антитела, белки крови (в частности фибриноген) обеспечивают гемостаз
  (свертывание крови)


Отметьте, что плазма крови без фибриногена называется сывороткой (она не свертывается, в отличие от плазмы).
Концентрация соли NaCl (хлорида натрия) в крови примерно постоянна и составляет 0,9%.






• Форменных элементов


К ним относятся:

• Эритроциты — от греч. ἐρυθρός — красный и κύτος — вместилище, клетка


Эритроциты — красные кровяные тельца, основная их
функция — дыхательная — перенос газов: кислорода от альвеол легких к тканям и углекислого газа от тканей к альвеолам.
В 1 мм³ крови находится около 4-5 млн.
Основной белок эритроцита — гемоглобин, состоящий из железосодержащего гема (Fe) и белка глобина.




Эритроциты имеют характерную двояковогнутую форму, лишены ядра (в отличие от эритроцитов других животных, например,
эритроциты лягушки содержат ядро). Их маленький диаметр и способность складываться помогает им проникать через самые
мельчайшие сосуды нашего тела — капилляры, диаметр которых меньше, чем диаметр эритроцита!




Эритроциты дифференцируются в красном костном мозге (в губчатом веществе костей), срок их жизни составляет 120 дней. К окончанию жизненного цикла их форма становится шарообразной. Такие старые шарообразные эритроциты
задерживаются в печени и селезенке, которая называется кладбищем эритроцитов. Здесь они разрушаются, а их остатки
фагоцитируются.


Из статьи о легких вы уже знаете, что гемоглобин образует соединения:

• C кислородом — оксигемоглобин
• C углекислым газом — карбгемоглобин
• C угарным газом — карбоксигемоглобин


Сродство гемоглобина к угарному газу в 300 раз выше, чем к кислороду, поэтому карбоксигемоглобин
очень устойчив.





Вообразите: при содержании во вдыхаемом воздухе 0,1% угарного газа 80% от общего количества гемоглобина
связываются с угарным газом, а не кислородом! Угарный газ образуется при пожарах в замкнутом пространстве,
отравиться им и потерять сознание можно очень быстро. Если немедленно не вынести человека на свежий воздух,
то летальный исход становится неизбежным.




Запомните, что у людей, живущих в горной местности, количество эритроцитов в крови несколько выше, чем у
обитателей равнины. Это связано с тем, что концентрация кислорода в горах ниже средней, вследствие чего
компенсаторно увеличивается содержание эритроцитов в крови, чтобы переносить больше кислорода.



• Лейкоциты — от др.-греч. λευκός — белый и κύτος — вместилище, тело


Лейкоциты — белые кровяные тельца, имеющие ядро и не содержащие гемоглобин. Дифференцируются в красном костном мозге,
лимфатических узлах. С кровью переносятся к тканям организма, где проходит основная часть их жизненного цикла: они выполняют защитную функцию, которая заключается в:

• Осуществлении фагоцитоза
• Обезвреживании ядов, токсинов
• Участие в клеточном и гуморальном иммунитете


Число лейкоцитов в 1 мм³ крови 4-9 тысяч. Лейкоциты разнообразны по форме и строению, среди них встречаются
нейтрофилы, лимфоциты, моноциты. Их деятельность направлена на защиту организма: они обеспечивают иммунитет.


Если лейкоциты
увеличены в анализе крови, то врач может заподозрить инфекционный процесс: во время него лейкоциты возрастают, чтобы
уничтожить бактерии и вирусы, попавшие в организм.




Около 25-40% от всех лейкоцитов составляют лимфоциты, в популяции которых можно обнаружить T- и B-лимфоциты. Они
выполняют важнейшие функции, благодаря которым формируется иммунитет.


T-лимфоциты созревают в специальном органе — тимусе (вилочковой железе). Они обеспечивают клеточный иммунитет, выявляют
и уничтожают мутантные (раковые) клетки, миллионы которых ежедневно образуются даже у здорового человека. Уничтожают в организме подобные клетки T-лимфоциты путем фагоцитоза.




Фагоцитоз — процесс, при котором клетки захватывают и переваривают твердые частицы (другие клетки). Создатель фагоцитарной
теории иммунитета И.И. Мечников провел опыт, который наглядно демонстрирует, что лейкоциты способны выходить из кровеносного
русла в ткани (при воспалении), фагоцитировать попавшие в рану чужеродные белки, бактерии.




Гуморальный (греч. humor — жидкость) иммунитет обеспечивается B-лимфоцитами. После контакта с антигеном (чужеродное вещество в организме) B-лимфоцит
превращается в плазмоцит — клетку, которая вырабатывает антитела. Антитела (иммуноглобулины) — белковые молекулы, препятствующие размножению микроорганизмов и нейтрализующие выделяемые ими токсины.


Часть плазмоцитов может оставаться в организме после устранения антигена многие годы, эта часть обеспечивает иммунную память, благодаря которой
в случае повторного попадания того же антигена — человек не заболеет, либо легко и быстро перенесет болезнь.



• Тромбоциты — от греч. θρόμβος — сгусток и κύτος — клетка


Устаревшее название тромбоцитов — кровяные пластинки. Тромбоциты — клеточные элементы крови, представляющие собой круглые безъядерные
образования. В 1 мм³ насчитывается 250-400 тысяч клеток.


Дифференцируются (образуются) тромбоциты в красном костном мозге. На их поверхности имеются рецепторы,
которые активируются при повреждении кровеносного русла. Они играют важную роль в процессе
гемостаза — свертывания крови, предотвращают кровопотерю.




Процесс гемостаза требует нашего особого внимания. Гемостаз (от греч. haima — кровь + stasis — стояние) -
процесс свертывания крови, являющийся важнейшим защитным механизмом от кровопотери. Активируется при
повреждении кровеносных сосудов.


Гемостаз зависит от множества факторов, среди которых важное место отводится ионам Ca²⁺. Гемостаз происходит
следующим образом: при повреждении сосуда из тромбоцитов высвобождаются тромбопластины, которые способствуют переходу протромбина в тромбин. В свою очередь, тромбин способствует переходу растворимого белка крови, фибриногена, в нерастворимый фибрин.




Истинный тромб образуется при переходе растворимого белка крови, фибриногена, в нерастворимый фибрин, нити которого
создают «сетку», где застревают эритроциты. В результате останавливается кровотечение из сосуда.

Группы крови и трансфузия (переливание)

Не могу утаить, что существует более 30 различных систем групп крови. Наиболее широко используемая (в том числе и в
медицине при переливании крови) — система AB0. Она основана на том факте, что на мембране эритроцитов располагаются различные
антигены, определенные генетически. На основании сходства этих антигенов людей делят на 4 группы.

Наибольшее значение в системе AB0 имеют агглютиногены A и B, расположенные на поверхности эритроцитов, и агглютинины α и β.
Если встречаются два одинаковых компонента, к примеру: агглютиноген A и агглютинины α, то начинается реакция агглютинации —
эритроциты начинают склеиваться.

Агглютинацию ни в коем случае нельзя допустить, она может сильно ухудшить состояние пациента
вплоть до летального исхода. При переливании крови строго соблюдается следующее правило: переливается только кровь,
относящаяся к одной и той же группе. Это наилучший вариант, однако, и здесь бывают неудачные переливания, заканчивающиеся
гибелью пациента, ведь ранее я уточнил, что система AB0 является лишь одной из 30 систем групп крови, а учесть их все
не представляется возможным.

Ниже вы найдете схему, где группы крови (по системе AB0) проверяют на совместимость. Реципиентом называют того, кому переливают кровь,
а донором — от кого переливают. Если вы видите сгустки эритроцитов, то это значит, что произошла агглютинация, и переливание крови от донора к реципиенту ни к чему хорошему не приведет.

Предлагаю еще раз расставить все точки над i, ответив на вопрос — «Почему агглютинация произошла при смешении
II (A) и I (O) групп крови?» Ответить можно, вспомнив, что II(A) содержит агглютиноген A и агглютинин β;
I (O) группа содержит агглютинины α и β.

Из-за того, что вместе оказываются агглютинин α и агглютиноген A между эритроцитами начинается агглютинация — они
склеиваются.

Резус-фактор (Rh-фактор) и резус-конфликт

Помимо агглютиногенов системы AB0 на поверхности эритроцитов могут присутствовать резус-антигены. «Могут» — потому что
у большинства людей они есть (85%), а у некоторых резус-антигены отсутствуют (15%). Если данные белки имеются, то
говорят, что у человека положительный резус-фактор, если белки отсутствуют — отрицательный резус-фактор.

Особую важность приобретает резус-фактор у матери и плода. Если женщина резус-отрицательна, а плод
резус-положителен, то при повторной беременности существует риск резус-конфликта: антитела матери начнут атаковать
эритроциты плода, которые разрушатся и плод погибент от гипоксии (нехватки кислорода).

Заметьте — при первой беременности нет угрозы резус-конфликта. Если женщина резус-положительна, то никакого резус-конфликта
не может быть априори, независимо от того резус-положительный или резус-отрицательный плод.

Опасность резус-конфликта вовсе не значит, что вы должны выбирать свою половинку руководствуясь наличием или отсутствием
резус-антигенов)) Они не должны вам препятствовать!) Доложу вам, что на сегодняшней день арсенал лекарственных препаратов
помогает устранить резус-конфликт и успешно рожать женщине во 2, 3, и т.д. раз. Главное, чтобы беременность протекала под наблюдением врача с самого раннего срока.

Лимфа, лимфатическая система

Лимфа, как и кровь, образует внутреннюю среду организма. В самом начале статьи была схема, на которой видно, как кровь,
тканевая жидкость и лимфа соотносятся друг с другом. В норме избыток жидкости выводится из тканей по лимфатическим сосудам.

Состав лимфы близок к плазме крови: в лимфе можно обнаружить антитела, фибриноген и ферменты. Лимфатические сосуды
впадают в лимфатические узлы, которые М.Р. Сапин, выдающийся анатом, называл «сторожевые посты». Здесь появляются
лимфоциты — важнейшее звено иммунитета, и происходит фагоцитоз бактерий.

Подытоживая полученные знания, давайте соберем вместе функции лимфатической системы:

• Защитная — в лимфатических узлах образуются лимфоциты, происходит фагоцитоз бактерий
• Транспортная — в лимфатические сосуды кишечника всасываются жиры
• Возврат белка в кровь из тканевой жидкости
• Перераспределение жидкости в организме

Куда же течет вся лимфа с жирами, лимфоцитами и белками? В конечном итоге лимфатическая система соединяется с кровеносной,
впадая в нее в области левого и правого венозных углов. Таким образом, лимфатическая и кровеносная системы теснейшим образом
связаны друг с другом.

Виды иммунитета

Мы уже отчасти касались темы иммунитета в нашей статье и отмечали особый вклад И.И. Мечникова в создании фагоцитарной теории
иммунитета.

Иммунитет — способ защиты организма и поддержания гомеостаза внутренней среды, предупреждающий размножение
в организме инфекционных агентов. Выделяют естественный и искусственный иммунитет.

Естественный иммунитет включает в себя врожденный (видовой) и приобретенный (индивидуальный).

Врожденный иммунитет заключается в невосприимчивости человека к болезням животных: человек не может заболеть многими
болезнями собак, и, наоборот, собаки невосприимчивы ко многим заболеваниям человека.

Приобретенный (индивидуальный) иммунитет бывает активный и пассивный.

• Активный

Вырабатывается человеком в ответ на внедрение инфекционного агента через 10-12 дней (образование антител)

• Пассивный

Состоит в переходе материнских антител в кровь плода, также антитела поступают вместе
с грудным молоком. Пассивным этот вид иммунитета называется потому, что сам организм антитела не вырабатывает, а использует уже готовые.

Искусственный иммунитет делится на активный и пассивный.

Активный искусственный создается с помощью прививок — вакцинации. При вакцинации в организм здорового человека вводят разрушенные или ослабленные инфекционные агенты (вакцину), с которыми лейкоциты легко справляются, в результате чего вырабатываются антитела. Это напоминает тренировку перед матчем: когда настоящий вирус/бактерия попадут
в организм, лейкоцитам будет все о них известно, и они быстро выработают антитела, за счет чего заболевание пройдет либо в легкой,
либо в бессимптомной форме.

Пассивный искусственный иммунитет подразумевает применение лечебной сыворотки, которая содержит готовые антитела к возбудителю
заболевания. Часто сыворотки применяются в экстренных случаях, когда заболевание протекает тяжело и медлить нельзя. Существует
противоботулиническая сыворотка (применятся при тяжелейшем заболевании — ботулизме), антирабическая сыворотка (против вируса
бешенства).

Лечебные сыворотки получают из крови животных, зараженных определенным вирусом или бактерией. Получение сыворотки заключается
в выделении из крови готовых антител к данному возбудителю. Применяются сыворотки не только в лечебных, но и в профилактических
целях.

Позвольте добавить краткую и важную историческую сводку. Первая прививка была сделана Эдвардом Дженнером в 1796 году. Он заметил, что
доярки, переболевшие коровьей оспой, невосприимчивы к натуральной. Получив согласие родителей ребенка, Дженнер заразил ребенка (!) коровьей оспой, тот перенес ее и через две недели был невосприимчив к натуральной оспе. Так Эдвард Дженнер начал эпоху вакцинации.

Луи Пастер также внес огромнейший вклад, создав и сделав первую прививку от бешенства в 1885 году. Мать привезла к нему в Париж сына,
которого покусала бешеная собака. Было очевидно, что без вмешательства мальчик умрет. Пастер взял на себя огромную ответственность (к слову,
не имея врачебной лицензии) и 14 дней вводил мальчику изобретенную вакцину. Мальчик вылечился, симптомы бешенства не развились. Примечательно,
что всю взрослую жизнь спасенный юноша посвятил Пастеру, работая сторожем в Пастеровском музее.

Заболевания

Анемия (от др.-греч. ἀν- — приставка со значением отрицания и αἷμα «кровь»), или малокровие — снижение концентрации гемоглобина в крови,
очень часто с одновременным уменьшением количества эритроцитов. Вам уже известна основная функция эритроцитов, и вы легко сможете догадаться,
что при анемии кислорода к тканям поступает меньше должного уровня — отсюда и развиваются симптомы анемии.

Пациенты могут жаловаться на непривычную одышку (учащение дыхания) при незначительных физических нагрузках, общую слабость, быструю утомляемость,
головную боль, сердцебиение, шум в ушах. При анализе крови анемию выявить легко, гораздо сложнее выявить причину, из-за которой анемия возникла.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

состав и функции, постоянство внутренней среды. Иммунная система. 🐲 СПАДИЛО.РУ

Состав крови

Кровеносная, она же сердечно-сосудистая система обеспечивает циркуляцию крови и лимфы в организме человека. Среди всех органов тела только поверхность глаз может получать кислород непосредственно из воздуха. Все остальные органы и ткани, даже кожа, получают кислород с током крови.

Кровь относится к соединительной ткани, клетки в ней занимают гораздо меньший объем, чем межклеточное вещество. Кровь состоит из жидкости с растворенными веществами (плазмы) и форменных элементов: лейкоцитов, эритроцитов и тромбоцитов. Плазма крови образует внутреннюю среду организма: жидкость из крови «выдавливается» в ткани и становится тканевой жидкостью, избыток тканевой жидкости попадает в лимфатические сосуды, становясь лимфой. Лимфа в итоге попадает в кровоток, возвращая жидкость в кровь.

Плазма крови содержит 0,9% хлорида натрия (поваренная соль), поэтому для внутривенных вливаний используют водный 0,9% раствор NaCl («физиологический», или изотонический раствор). Другие соли и органические вещества в сумме занимают около 9% массы плазмы. Большую роль играют белки плазмы, особенно альбумины.

Для поддержания постоянной кислотности в плазме присутствуют буферные системы. Водородный показатель крови человека (pH) в среднем равен 7,4. При его смещении в кислотную или основную сторону происходят химические реакции в буферных системах, которые уравновешивают изменения кислотности.

Поддерживать постоянство внутренней среды (гемостаз) необходимо для нормальной жизни клеток. Клеточная мембрана проницаема для молекул воды, поэтому если снаружи концентрация раствора повышается (гипертонический раствор), вода стремится выйти из клетки по закону осморегуляции. Клетка при этом скукоживается, становится неправильной формы, многие ее органеллы перестают правильно работать.

Если же концентрация соли в окружающем растворе слишком мала (гипотонический раствор), вода стремится внутри клетки, чтобы «разбавить» ее содержимое. В этом случае клетки разбухают, мембрана может не выдержать и лопнуть. Таким образом, изменение солености крови может привести к необратимым изменениям в организме.

Клетки составляют около 45% объема крови. Выделяют «белую» кровь – лейкоциты и «красную» кровь – эритроциты. Эритроциты имеют небольшой размер и двояковогнутую дисковидную форму. Такая форма дает большую площадь поверхности при минимальном объеме, что повышает эффективность газообмена. Эритроциты человека не имеют ядра, они теряют его в процессе созревания.

Эритроциты

В 1 мл крови содержится 4-6 млн эритроцитов. Их главная функция – перенос кислорода, за это отвечает крупный белок – гемоглобин. Одна молекула гемоглобина состоит из четырех полипептидных цепей (глобина) и железосодержащих групп (гема). Каждая молекула гемоглобина может перенести четыре молекулы кислорода, причем способность связывать и отдавать кислород зависит от условий среды: в более щелочной среде (легких) гемоглобин лучше связывает кислород, в то время как в более кислой среде (тканях), он лучше отдает его.

Механизм действия гемоглобина

Помимо кислорода с гемоглобином могут связываться другие газы, самым опасным из которых является угарный (СО). Он образуется при неполном сгорании органики в условиях нехватки кислорода и не имеет цвета и запаха. Сродство гемоглобина к угарному газу гораздо выше, чем к кислороду, поэтому, однажды связавшись с гемоглобином, угарный газ будет еще долго циркулировать в крови. При этом свободных сайтов связывания кислорода станет меньше и ткани начнут страдать от его нехватки. Тяжелое отравление угарным газом требует немедленной специализированной помощи.

Клетки крови

Лейкоциты

Лейкоциты являются основой клеточного иммунитета, это сферические клетки с достаточно крупным ядром. 1 мл крови содержит 4-11 тысяч лейкоцитов. Из всех клеток организма они наиболее уязвимы к действию радиации.

В зависимости от свойств лейкоциты делятся на несколько типов: содержащие гранулы, или гранулоциты (эозинофилы, нейтрофилы, базофилы) и не содержащие – агранулоциты.

Тромбоциты

Также кровь содержит тромбоциты, которые представляют собой отшнуровавшиеся куски гигантской клетки. Сами тромбоциты клетками не являются, они выглядят как мелкие пластинки неправильной формы и содержат только цитоплазму с гранулами. В гранулах находятся ферменты свертывающей системы, которые активируются при повреждении сосуда: образуется сгусток крови (тромб), который закупоривает поврежденный участок. 1 мл крови содержит 200-500 тысяч тромбоцитов.

Начало всем форменным элементам крови дают стволовые клетки красного костного мозга. Клетки крови постоянно обновляются, но у разных типов клеток обновление происходит с разной периодичностью. Эритроциты могут циркулировать 120-130 суток, в то время как лейкоциты и тромбоциты обычно живут не дольше 5-7 суток.

Иммунитет

Иммунная система защищает организм от воздействия бактерий, вирусов, грибов и паразитов, вредных веществ. В случае сбоя в работе иммунитета могут возникать аутоиммунные заболевания, в организме человека есть несколько механизмов, чтобы их предотвратить.

Органы, участвующие в формировании иммунитета

Основными органами иммунной системы являются селезенка, тимус (вилочковая железа) и костный мозг, где появляются и начинают созревать иммунные клетки. Клетки иммунитета циркулируют с кровью, располагаются в лимфоузлах и тканях, особенно много их в местах контакта с внешней средой (кожа, ЖКТ, дыхательные пути). Некоторые органы защищены от иммунного ответа барьерами, они называются иммунологически привилегированными органами. Это мозг, камеры глаза, семенники, плацента и плод и т.д. При травмах иммунологически привилегированных органов, когда нарушается целостность барьера, могут возникнуть аутоиммунные реакции.

Макрофаги

Другие клетки неспецифического иммунитета, которые первыми отвечают на воздействие, – макрофаги. Это крупные клетки, которые способны к активному передвижению и фагоцитозу, они пожирают бактерии и инородные тела. Самостоятельно распознавать чужеродные белки макрофаги не способны, их действие не избирательно. «Ориентируют» макрофагов на уничтожение конкретных клеток антитела.

Макрофаг, фагоцитирующий бактерии.

Другими клетками иммунитета являются нейтрофилы и эозинофилы. Они, как и макрофаги, являются фагоцитами (то есть способны к фагоцитозу). Кроме того, в их цитоплазме есть гранулы с едкими веществами, которые высвобождаются при активации клетки. Запускается каскад химических реакций, в ходе которых образуются активные формы кислорода, это называется кислородным взрывом. Нейтрофилы и эозинофилы, а также окружающие здоровые клетки тоже погибают в результате кислородного взрыва, их остатки фагоцитируют макрофаги. Эозинофилы играют основную роль в развитии аллергий.

Нейтрофил, эозинофил, базофил

Фагоциты способны к направленному движению (хемотаксису), их можно обнаружить во многих тканях и органах, даже на поверхности кожи. Благодаря их постоянной активности большая часть атакующих агентов не вызывает инфекции, то есть системного ответа организма. Инфекция возникает в том случае, если иммунитет ослаблен (переутомление, переохлаждение, голодание и т.д.) или если инфекционный агент не был вовремя распознан фагоцитами.

Различают два вида иммунитета: клеточный и гуморальный. Гуморальный иммунитет – это система комплемента и циркулирующие с плазмой крупные молекулы – антитела. Белки системы комплемента «помечают» чужеродные агенты, вызывая направленное движение клеток иммунитета. Также система комплемента может формировать поры в мембране бактерий, что будет вести к их разрушению.

Антитела

Каждое антитело имеет на конце вариабельные домены (участки), комплементарные к чужеродному белку и специфические для конкретного возбудителя. Они прикрепляются к комплементарным участкам белков, «помечая» их для других клеток иммунного ответа, например, для фагоцитов. Также антитела могут слипаться между собой, что вызывает агглютинацию возбудителя. Особенно эффективны антитела против бактерий.

На рисунке изображены молекулы антител. Каждая состоит из двух пар цепей, синим цветом нарисованы тяжелые цепи, коричневым – легкие.

Клеточный иммунитет состоит из Т и В-лимофцитов. Т-лимофоциты могут быть двух видов: Т-хелперы и Т-киллеры. Т-киллеры клетки-убийцы, они запускают процессы апоптоза, то есть запрограммированной гибели клеток, их самоуничтожения. Это необходимо, если клетки организма заражены вирусами или бактериями или если при делении в геноме появились мутации (то есть Т-киллеры борются также с раковыми клетками).

В-лимфоциты синтезируют антитела и таким образом управляют гуморальным иммунитетом. При миграции В-клеток из крови в ткань они дифференцируются в плазматические клетки.

Лимфоциты действуют избирательно, они «настроены» на уничтожение возбудителя с конкретными антигенами. Чтобы правильно «настроить» лимфоциты, нужны антиген-презентирующие клетки (АПК). АПК фагоцитируют чужеродных агентов и выставляют на своей поверхности участки их молекул в комплексе с МНС II (главный комплекс гистосовместимости II). Т-хелперы способны распознавать чужие молекулы на поверхности АПК и активировать иммунный ответ.

Специфический иммунитет очень эффективен, но требует времени на развертывание. От попадания возбудителя в кровь до выработки антител может пройти несколько дней.

К неспецифическому иммунитету относят в основном фагоциты, которые пытаются поглотить или разрушить любое инородное тело или подозрительную клетку, которую встречают.

Немаловажную роль в иммунной защите организма играет воспаление. Это сложный стадийный процесс, который имеет следующие признаки: отек, местное повышение температуры, покраснение, боль и утрата функции органа. Благодаря отеку затрудняется распространение возбудителей по организму, место проникновения ограничивается. При повышении температуры повышается активность некоторых белков гуморального иммунитета, в то время как активность бактерий и скорость их размножения снижаются. Воспалительный процесс особенно эффективен против паразитов.

N-киллеры (натуральные киллеры), как и Т-киллеры могут запускать процессы клеточной гибели. Однако они, в отличии от Т-клеток, не требуют специальной подготовки – презентации антигена и активации. N-киллеры хорошо борются с опухолями.

Интерфероны – белки крови, которые составляют основу противовирусного гуморального иммунитета. Вирусы проникают в клетки организма, после чего здоровые клетки перестают синтезировать необходимые белки и начинают воспроизводить белки и генетическую информацию вирусов. Чтобы остановить распространение вирусных частиц и выиграть время на формирование специфического иммунитета, интерфероны замедляют или даже останавливают синтез белка в зараженных клетках.

Неспецифический иммунитет не требует времени на развертывание, его действие начинается уже в первые минуты после воздействия. Однако и точность неспецифического иммунитета низкая, при развитии иммунного ответа могут страдать здоровые клетки.

Синтез клеток специфического иммунитета (лимфоцитов) включает в себя элемент случайности, только так можно достигнуть неимоверного разнообразия иммунных клеток. Чтобы в кровоток не выходили клетки, которые способны атаковать собственный организм, они проходят строгий отбор в органах иммунной системы, где происходит созревание лимфоцитов (тимус, лимфоузлы). Если в результате отбора оказывается, что юный лимфоцит распознает клетки своего организма в качестве «врагов», в нем запускается процесс апоптоза, самоуничтожения.

Группы крови. Гемотрансфузия.

На поверхности эритроцитов могут находиться белки-агглютиногены А и В. В зависимости от того, какие агглютиногены есть в организме, выделяют: I группу крови (без агглютиногенов), II (только А), III (только В) и IV (оба агглютиногена).

При гемотрансфузии (переливании крови) необходимо учитывать группу, чтобы избежать возникновения иммунного конфликта. Если человеку с I группой крови перелить любую другую, клетки его иммунитета распознают чужеродные белки-агглютиногены и выработают антитела. В результате все чужие эритроциты «слипнутся» (агглютинируют), что может быть очень опасно для организма хозяина. Поэтому людям с I группой крови можно переливать только кровь такой же группы.

Если же перелить кому-нибудь эритроциты I группы крови, не имеющие белков-агглютиногенов, реакции иммунитета не последует. Можно сказать, что обладатели I группы самые «щедрые», потому что могут поделиться своей кровью со всеми. Также их называют универсальными донорами.

Обратная ситуация с IV группой: в крови таких людей нет антител ни к агглютиногену А, ни к агглютиногену В, поэтому им можно перелить кровь любой группы. Однако при попадании эритроцита группы IV в организм с другой группой произойдет агглютинация, поэтому обладателей IV группы крови можно назвать самыми «жадными» или универсальными реципиентами. Соответственно, II группу крови нельзя перелить обладателю III и наоборот.

Помимо агглютиногенов А и В существует много других белков, которые могут привести к возникновению иммунного конфликта. Международное общество трансфузиологов в настоящее время признает всего 36 систем деления крови на группы. Наиболее часто применяют систему АВО, в которой также учитывают резус-фактор. Впервые этот белок был описан у макак-резусов, за что и получил свое название.

Большая часть людей резус-положительна (Rh+), то есть имеет на эритроцитах белок-резус. Им можно переливать кровь с любым резусом. Людям же с резус-отрицательной кровью (Rh-) можно переливать только резус-отрицательную кровь.

Резус-фактор может стать причиной резус-конфликта между матерью и плодом. Если у резус-отрицательной матери будет резус-положительный ребенок, то при попадании крови плода в кровоток матери сформируются антитела к Rh+ белку. Чаще всего смешение крови происходит при родах и не несет опасности для ребенка. Если же антитела каким-то образом появились до родов, они могут проникнуть через плаценту и вызвать агглютинацию эритроцитов плода, что приведет к его гибели. Такая опасность часто возникает при повторной беременности резус-отрицательных женщин.

Распространенность групп крови варьирует в разных популяциях. На картинке приведена частота встречаемость разных групп по системе АВО в мире.

Распространенность групп крови

Внутренняя среда организма. Постоянство внутренней среды, как необходимое условие жизнедеятельности. Константы, их виды. Гистогематические барьеры, их характеристика и значение.

Вопрос №1.

Физиология как наука, ее место в системе наук, предмет, значение физиологии для медицины. Понятие о функциях. Условия, необходимые для жизнидеятельности. Организм как открытая система. Роль обмена веществ, энергии, информации для процесов жизнидеятельности.

Физиология — это наука о жизнедеятельности человеческого организма, о деятельности его отдельных органов и систем органов.

Физиология изучает функции и процессы, протекающие в организме, отдельных органах и системах органов, механизмы их формирования и проявления/реализации/ и регуляции, т.е. управления..

Под функциями понимают проявление специфической (это — ключевое слово, т.е. присущей только данному органу или данной системе органов) деятельности органа, системы органов или организма в целом.

Например: мышление — это специфическая функция, присущая человеку.

Физиология изучает процессы — т.е. динамику/ развитие/ явлений, состояний во времени и пространстве.

Физиология относится к разделу или к разряду фундаментальных наук. (Думаю, Вы в курсе дела, что все науки делятся на фундаментальные и прикладные). А это значит, что физиология изучает законы жизнедеятельности. Это значит, что она изучает наиболее важные взаимосвязи в живой материи.

Она является базой для целой группы биологических прикладных наук, а именно — патологической физиологии, фармакологии.

Физиологию определяют как теоретическую основу медицины.

Первое, это (то, что она является теоретической основой медицины) обусловлено тем, что физиология изучает процессы нормальной жизнедеятельности.

Предметом интереса медицины являются болезни — больной человек и болезни. (Думаю, нетрудно догадаться, что болезнь является некоторым отклонением от нормальной жизнедеятельности).

Чтобы понять отклонение, надо понимать нормальное течение процессов.

Так вот мы преподаем Вам нормальное течение процессов, которые происходят в организме.

Итак, чтобы понять отклонения, надо изучить нормальные процессы. Мы это Вам преподаем и, если после 2-ого курса Вы хотя бы начнете лучше понимать свою жизнедеятельность, мы будем очень рады.

Второе — Физиология (почему она является теоретической основой медицины) дает нормы для медицины. т.е. параметры нормальной деятельности органов и систем органов.

Итак, физиология дает нормы, т.е. нормативы — параметры нормальной жизнедеятельности.

А на этом (на нормах) основана вся диагностика, потому что прежде всего врач ищет, есть ли отклонения от нормальных параметров жизнедеятельности.

Третье — Физиология дает методы оценки функций, т.е. она дает медицине практические методы диагностики.

Исходя из вышеизложенного, физиологию и является теоретической основой медицины.

Итак, физиология изучает основы жизнедеятельности. Теперь следует поговорить, что такое жизнедеятельность, на чем она основывается, что лежит в основе процессов жизни.

(Но, изучив биологию, вы всё знаете, поэтому я не буду описывать всю жизнедеятельность, говорить о генетике, всех проявлениях жизнедеятельности и т.д.)

Условия, необходимые для жизнедеятельности биологического индивидуума. Условия, необходимые для того, чтобы функции человеческого организма были реализованы у биологической особи.

Для нормальной жизнедеятельности необходимо выполнение трех условий:

1-ое условие нормальной жизнедеятельности — постоянство внутренней среды.

2-ое — постоянный обмен внутренней среды организма веществом, энергией и информацией со средой окружения, внешней средой.

Из биофизики известно — человеческий организм — открытая система (См. лекции по «Биофизике»).

Следовательно, ОБМЕН ИДЕТ В ОБЕ СТОРОНЫ: и туда и обратно. Это необходимое условие жизнедеятельности, это легко доказать.

Значение обмена веществ. Если, например прекратить поступление в организм пищи /обмен веществом/- человек расстанется с жизнью через 20 дней, а не потребляя воду — на 8-ой день. (Понятно, что эти цифры — не норматив: разные люди могут реагировать по-разному, но сухая голодовка всегда тяжелее влажной).

То же самое будет при задержке в организме метаболитов. Природные эксперименты — нефрит, повреждение почек, острая почечная недостаточность — уремия — накопление азотистых шлаков.

Значение обмена энергии. С пищей в организм поступают не только питательные вещества, но и вещества, обеспечивающие организм энергией, В питательных веществах аккамулирована энергия Солнца/фотосинтез/, которая нам необходима для обеспечения жизнедеятельности,

Несколько слов об обмене информацией.

Имеет такое же значение, как и обмен веществ и энергии. Особую роль эта проблема приобрела с развитием космонавтики, подводных работ и т.д. Так, акад. Газенко открыл спец. н.-ис. институт около аэропорта Шереметьево — там есть спец. камеры, изолирующие человека от окружающей среды. Однако, при полном жизнеобеспечении в них нет ни радио, ни телевидения, ни прочей поступающей извне информации. При выходе из такой камеры у человека могут наблюдаться психические отклонения).

Или на лавочке женщины сидят и обмениваются информацией. Если их лишить возможности передавать информацию, то они заболеют.

На этом основаны эксперименты с камерами, куда помещали человека с логорреей (патологическое желание побеседовать с кем-либо), откуда человек выходит больным.

3-ий принцип жизнедеятельности, нарушение которого несовместимо с жизнью —

Адекватное (соответветствующее) приспособление организма к изменяющимся условиям внешней среды или среды обитания.

Условия среды, в которых обитает человек, постоянно изменяются. Окружающая среда у человека изменяется намного интенсивнее, чем у животных, т.к. человек — существо биосоциальное и, кроме физических факторов, которые на него воздействуют (климатических и др.), у человека есть проблемы общения с ему подобными, и это тоже требует постоянного приспособления.

Кроме того, человек должен приспосабливаться к техногенной среде (в отличие от животных), т.е. к среде, которую он сам создал. (Пример — с созданием водопровода — ещё рабы Рима его изобрели. Мы к нему приспособились. Если нет воды — для нас это — целая трагедия. Надо приспосабливаться заново. Сельскому жителю проще — он легко перестроится. Совсем другое — с городским жителем: если его лишить отопления, горячей и холодной воды, а также электричества).

Человек должен не просто приспосабливаться, а приспосабливаться адекватно, биологически разумно, к изменяющимся условиям окружающей среды.

Если он приспосабливается не адекватно, то это тоже несовместимо с жизнью.

Пример: Вы вышли на опушку, а там на Вас выскочил африканский лев. Поприспосабливайтесь к нему. Если Вы драчун, нападёте. Можно упасть ничком, попытаться убежать, залезть на дерево.

Адекватных форм приспособления у человека может быть очень много.

Студенты часто используют «уход от раздражителя»: солнце убрать нельзя — мы уходим в тень. Студент так бегает от декана. Но это создает хронический стресс — занесенный над Вами меч все равно опустится. Надо идти на раздражитель, в деканат.

Уровни изучения живой материи.

1. Квантовый — (восприятие света).

2. Атомарный.

3. Молекулярный — (взаимодействие актина и миозина ).

4. Субклеточный — (механизм взаимодействия фибрилл).

5. Клеточный — (практически всё рассматривается на этом уровне).

6. Тканевой.

7. Органный.

8. Уровень систем органов.

9. Целостный организм.

Изучать физиологические механизмы мы будем на всех этих уровнях.

Физиология — наука экспериментальная. Она получает сведения о закономерностях жизнедеятельности не только из наблюдений человеческих функций, но и путем экспериментов, которые ставятся на животных.

Эксперимент — это ситуация, которая моделируется, искусственно создается для того, чтобы исследовать тонкие механизмы функционирования живой материи.

Физиология (в отличие от морфологических наук, изучаемых на 1-ом курсе, отвечающих на вопрос — «Что это такое?») — наука из «почемучных». В ней нужно объяснить, почему и как это происходит.

Будем изучать проблемы сознания, т.е. памяти, мышления, поведенческих реакций, как и почему сокращается сердце, проблемы регуляции, управления жизнедеятельностью. Всё это — физиология: от квантовой теори света до процессов памяти, мышления, систем формирования поведенческих реакций.

Вопрос №2

Внутренняя среда организма. Постоянство внутренней среды, как необходимое условие жизнедеятельности. Константы, их виды. Гистогематические барьеры, их характеристика и значение.

С физиологической точки зрения, существуют три необходимых условия для жизнедеятельности.

Первое — постоянство внутренней среды организма. Под внутренней средой организма понимают ту среду, которая непосредственно не сообщается с окружающей средой и является микроокружением клеток человеческого организма, т.е. микроокружением клеток. Истинной внутренней средой организма является межклеточная жидкость.

(Не пугайтесь множества терминов на первых лекциях. т.к. наука начинается с терминологии).

Итак, внутренняя среда не сообщается непосредственно с внешней. Внутренная среда -это — среда, в которой непосредственно живут клетки организма, т. е, межклеточная /тканевая / жидкость.

Еще в 18-м веке знаменитый французский физиолог Клод Бернар (не путать с Бернардом, впервые пересадившим сердце) сформулировал понятие «гомеостаза» — постоянство внутренней среды организма (не путать с понятием «гемостаз» — свертывание крови). Он первым сформулировал это понятие постоянства внутренней среды как основное условие нормальной жизнедеятельности организма.

Отклонение от этого часто бывает несовместимо с жизнью. Врачу трудно исследовать непосредственно истинную внутреннюю среду организма. Поэтому, в понятие «внутренней среды» правильно включают, наряду с межклеточной жидкостью, еще кровь и лимфу.

Это — не истинная внутренняя среда организма: в крови не живут собственные клетки организма (в крови живут клетки, но это «другие» клетки).

То, что «кровь омывает клетки» — это вульгаризм. Кровь течет по кровеносным сосудам. Кровь течет «по системе кровоснабжения». Сама по себе кровь клетки тканей и органов не омывает. Клетки тканей и органов находятся в межклеточной жидкости. Тогда встает вопрос, почему кровь причислили к «внутренней среде» организма. Потому что идет постоянный обмен между кровью и межтканевой жидкостью. Это — как бы единая жидкостная система организма.

Изменение состава межклеточной жидкости всегда отражается на составе и свойствах крови. . Кровь -зерколо внутренней среды организма. Поэтому врачи, исследуя кровь, проводят оценку внутренней среды организма. Постоянство внутренней среды организма предстает перед врачом в виде нормативных показателей — констант — постоянных показателей. Врач проводит оценку констант. Константы отражают норму, нормальное значение. Врач проводит постоянное сличение измеренных/определенных/ им показателей при обследовании пациента с константами, принятыми за норму у человека.

Как подразделяются константы?

Константы внутренней среды организма делятся на: жесткие и пластичные.

Жесткие константы — это такие константы, которые могут отклоняться от нормы, от своего исходного уровня в процессе жизнедеятельности на небольшую величину (т.е. колебания есть, так как человек живет, но лишь на небольшую величину).

Существенное отклонение жестких констант от своей исходной величины не совместимо с жизнью.

(Пример: рН крови. В организме существуют специальные механизмы (которые нам предстоит изучать), служащие для поддержания этой жесткой константы, которые удерживают процессы в определенном русле, в определенных показателях. Этихмеханизмов много — механизмов, которые поддерживают уровень показателей жестких констант. Один из признаков надежности биологических систем — это дублирование механизмов поддержания.

Пластичные константы — это тоже постоянные константы, но которые в процессе жизнедеятельности колеблются в значительном диапазоне величин. Однако и при значительном колебании это совместимо с жизнью. правда и у пластичных констант существуют пределы, выход за которые несовместим с жизнью.

Пример: артериальное давление — 120 / 80. Но если нормальному здоровому человеку 20 раз присесть, то артериальное давление уже будет 200/100. Большие колебания, но все это — норма, однако если давление выскочит за 250, то какой-то микрососудик может лопнуть — произойдет кровоизлияние в мозг — инсульт, в сердце — инфаркт. У гипертоников инсульты и инфаркты — чаще: сосуды не выдерживают и происходят кровоизлияния — смерть. Таким образом, давление — пластичная константа, но и она колеблется в определенных пределах.

Гисто-гематические барьеры.

Мы уже говорили, что кровь отражает состояние межклеточной жидкости, но в то же время сама кровь влияет на состояние межклеточной жидкости, так как через кровь во внутреннюю среду организма поступают питательные вещества, дыхательные газы и т.д., т.е. сам процесс жизнедеятельности (пищеварение, дыхание) изменяют состав крови и это, конечно, приводит к изменению состава внутренней среды организма. С одной стороны — это хорошо: к клеткам поступают питательные вещества, а также кислород. Но в крови в процессе жизнедеятельности бывает много таких веществ, которые нежелательны для попадания во внутреннюю среду организма.

Если взять кровь сытого животного и каким-то образом этот бульон аплицировать на некоторые участки мозга, то за счет содержащихся в крови веществ животное просто будет не узнать — оно может стать агрессивным, либо уснуть, т.е. очень резко изменится деятельность мозга: это отразится и на электроэнцефалограмме.

Как организм от этого отгораживается?

Организм отгораживается от этого гисто-гематическими барьерами.

Гисто-гематические барьеры — это клеточные образования (стенки кровеносных сосудов, стенки органа), которые обладают избирательной (селективной) проницаемостью по отношению к различным веществам.

Такая избирательная проницаемость и дает возможность оградить внутреннюю среду организма от попадания нежелательных веществ.

Все гисто-гематические барьеры можно разделить на 3 группы:

1. Изолирующие гисто-гематические барьеры.

К ним относятся такие, как:

гемато-энцефалический (кровь — мозг),

гемато-ликворный (кровь — ликвор),

гемато-нейрональный (который отделяет кровеносный сосуд от периферических нервов, из-за чего периферическая нервная ткань воспринимает далеко не всё),

гемато-тестикулярный,

гемато-офтальмологический.

Очень мощными барьерами из них являются первые два: гемато-энце­фали­ческий и гемато-ликворный.

И это понятно, так как мозг надо беречь (если же Вы пробежали, то в крови накопилось много таких веществ, которые к мозгу нельзя допускать — иначе могут «возникнуть страшные мысли»).

2. Частично-изолирующие барьеры.

Они имеются на уровне желчных капилляров, коры надпочечников, щитовидной железы, концевых долек поджелудочной железы.

У частично-изолирующих барьеров избирательная проницаемость значительно более широкая, чем у изолирующих барьеров.

Они не пропускают лишь крупные белковые молекулы.

Более мелкие вещества — типа пептидов, ионов — эти барьеры пропускают.

3. Неизолирующие барьеры.

Они пропускают всё, но в ограниченном количестве, т.е. они ограничивают количественно.

Существуют и исключения: так, например, есть участки мозга, где гемато-энцефа­лический барьер отсутствует.

Так, в гипоталямусе практически нет гемато-энцефалического барьера — там все проходит, но здесь располагается огромное количество воспринимающих структур, которые воспринимают имеющиеся концентрации различных веществ.

Гипоталямус — это орган мониторинга за состоянием крови.

Гипоталямус воспринимает изменение содержания всех веществ, которые есть в крови, и реагирует на это управленческими командами, т.е. представляет собой окошечко, через которое центральная нервная система следит за тем, что есть в крови.

Итак, гисто-гематические барьеры охраняют внутреннюю среду организма, т.е. обладают защитной функцией (защищая организм) и регулирующей функцией (управ­ления по отношению к внутренней среде организма).

Вопрос №3.

Урок № 15. ПОСТОЯНСТВО ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ ОРГАНИЗМА . Тема V. ОРГАНИЗМ КАК ЖИВАЯ СИСТЕМА Раздел I . ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ И ФУНКЦИЯХ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА

Урок № 15. ПОСТОЯНСТВО ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ ОРГАНИЗМА . Тема V. ОРГАНИЗМ КАК ЖИВАЯ СИСТЕМА Раздел I . ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ И ФУНКЦИЯХ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА

Урок с видеоматериалами разработан по учебнику «Человек и окружающая среда» Анастасова Л.П. и др, для пред профильного обучения с учётом изменившихся требований в условиях реализации нового образовательного стандарта, необходимостью формирования и развития физически и нравственно здорового человеческого общества.

Полная версия разработки уроков « Человек и окружающая Среда» (68час)

http://panagushina.ucoz.ru/index/chelovek_i_okruzhajushhaja_sreda/0-152

Тип урока- комбинированный

Методы: частично-поисковый, проблемного изложения, репродуктивный, объяснительно-иллюстративный.

Цели:

-осознание жизни как наивысшей ценности, умение строить свои отношения с природой и обществом на основе уважения к жизни, ко всему живому как уникальной и бесценной части биосферы;

-разностороннее развитие личности учащихся: наблюдательности, устойчивого познавательного интереса, стремление к самообразованию и применению полученных знаний на практике;

-формирование санитарно- гигиенической культуры, их экологического мышления и нравственности.

Задачи:

Образовательные: обладать определенными экологическими знаниями и гигиеническими знаниями — важную составляющую культуры каждого человека;

Развивающие: развивать познавательно — практическую направленность, свободу и творческую мысль, обще-учебные умения работы с научно- популярной литературой и интернет источниками

Воспитательные: воспитывать учащихся средствами данного урока для развития физически и нравственно здорового человеческого общества.

УУД

Регулятивные: организовывать своё рабочее место под руководством учителя; определять план выполнения заданий на уроке, оценивать результат своей деятельности.

Коммуникативные: участвовать в диалоге на уроке; отвечать на вопросы учителя, товарищей по классу; слушать и понимать речь других; работать в малой группе.

Познавательные: ориентироваться в учебнике; находить нужную информацию в тексте учебной статьи.

Планируемые результаты

Предметные

влияние человека на отдельные компоненты природы и влияние природы на все стороны человеческой деятельности;

подготовку школьников к практической деятельности в области биологии, экологии и медицины;

— установление гармоничных отношений с природой, со всем живым, как главной ценностью на Земле.

основную биоэкологическую терминологию и символику

Личностные:

формирование интереса к глобальной проблеме, получившую название: «экологическая проблема», которая связана с ухудшением качественных характеристик окружающей человека.

Межпредметные: связи с такими учебными дисциплинами как биология, химия, физика, география — будут способствовать более высокому уровню владения навыками по данному курсу и реализации задач пред профильной подготовки школьников.

Форма урока— традиционная

Технология- проблемного обучения

Основные понятия

эритроцит, лейкоцит, тромбоцит, лимфоцит, воспаление, саморегуляция.

Изучение нового материала

ПОСТОЯНСТВО ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ ОРГАНИЗМА

Нормальная жизнедеятельность и развитие человеческого организма. возможны лишь в том случае, если между ним и средой обитания происходит постоянный обмен веществ и энергией. Из внешней среды он получает воздух, воду, лишу и энергию. Внешняя среда направляет, регулирует и организует его деятельность, определяет условия его существования. Помимо внешней, организм обладает внутренней средой, которая регулируется физиологическими процессами, протекающими в системе органов человеческого организма (нервной и гуморальной регуляцией). Внутренняя среда создает необходимые условия для «свободной и независимой» жизни организма.

Организм сам формирует свою внутреннюю среду, но это формирование происходит под постоянным воздействием внешней окружающей среды. Поэтому можно говорить о взаимосвязи и взаимообусловленности внешней и внутренней среды организма человека. Состав и свойства внутренней среды постоянно меняются, и эти изменения совершаются в наиболее благоприятных для жизнедеятельности организма пределах. Благодаря этому организм человека способен адаптироваться (приспосабливаться) к изменяющимся условиям окружающей среды и переходить из одного внешнего окружения в другое. Так, организм сохраняет устойчивость внутренней среды в Арктике и на экваторе; при погружении в глубины океана и при запуске в космическое пространство.

Извне и изнутри на живую систему организма человека постоянно действуют разнообразные возмущающие факторы. Прием пищи, смена времени суток, атмосферное давление, магнитное поле, различные внешние раздражители (речь, музыка, свет, звуки, запахи) неизбежно вызывают изменения внутренней среды организма: меняются свойства крови;: лимфы и тканевой жидкости. Но благодаря мощной системе регулирующих и компенсирующих приспособлений организма эти изменения быстро сглаживаются, выравниваются, а иногда и . предупреждаются, Внутренняя среда организма отличается составом и концентрацией веществ, входящих в нее. Так, кровь,, оттекающая от легких, более богата кислородом. Кровь, находящаяся в капиллярах стенок кишечника и оттекающая от него, богата питательными веществами. Кровь, притекающая к почкам, несет продукты распада. В них она очищается, и концентрация этих веществ в оттекающей от почек крови резко падает.

Через стенки капилляров осуществляется постоянный обмен веществами между кровью и тканевой жидкостью. Именно в тканевую жидкость поступают из крови кислород и питательные вещества, а из нее — в клетки. Углекислота и продукты распада из клеток попадают сначала в тканевую жидкость, омывающую их, а из нее через стенки капилляров — в кровь. Часть тканевой жидкости с веществами, поступившими в нее из кровеносных капилляров и из клеток, попадает в мелкие лимфатические сосуды, а затем в крупные вены.

Таким образом, кровь, лимфа, тканевая жидкость тесно связаны между собой. Они близки по составу, но имеют и отличия. Кровь, выполняя дыхательную, питательную, выделительную, терморегуляторную, защитную, гуморальную функции; имеет более сложный состав. Как жидкая соединительная ткань она содержит плазму, в которой плавают клетки крови. Среди них эритроциты, переносящие кислород от легких к клеткам и углекислый газ от клеток к легким. Лейкоциты защищают организм от попадающих в него болезнетворных бактерий, вредных веществ. Если вы поцарапали до крови кожу и кровь на ранке свернулась, закупорив повреждённый сосуд и предотвратив дальнейшее вытекание крови, — это работа тромбоцитов. Разрушаясь, они способствуют свертыванию крови. В плазме переносятся питательные вещества и продукты распада.

В состав лимфы входит большое количество белков и клеток — лимфоцитов. Лимфоциты — кровяные клетки — также, играют защитную роль в организме. При образовании воспалительных процессов, нагноении капилляры расширяются и лимфоциты через стенку капилляров устремляются к поврежденному участку. Раздражителем, заставляющим лимфоциты двигаться в этом направлении, являются вещества, выделяемые бактериями в процессе их жизнедеятельности. Лимфоциты, как и лейкоциты, захватывают бактерии и обезвреживают их происходит явление, получившее название фагоцитоз. При этом часть лейкоцитов погибает. Образуется гной, который состоит из мертвых и живых клеток крови, бактерий, плавающих в тканевой жидкости.

Следовательно, под влиянием внешней среды, в процессе жизнедеятельности организма состав и свойства внутренней Среды изменяются (увеличивается: или сокращается количество углекислого газа, питательных и других веществ в крови). Но эти изменении при нормальном функционировании организма не вызывают болезненных состояний. В организме имеются специальные механизмы саморегуляции, которые препятствуют возникновению сильных изменений внутренней среды, приводят его к норме и поддерживают относительное постоянство.

Но при длительном воздействии: неблагоприятных условий могут произойти серьезные нарушения состава и свойств внутренней среды, приводящие к заболеваниям и даже к смертельному исходу. Например, при воздействии высоких температур происходит перегрев, а при воздействии низкие температур — переохлаждение организма нередко приводящее к смерти. Чужеродные химические вещества, например наркотики, алкоголь, никотин, попадая в кровь, отравляют внутреннюю среду организма, что приводит в конечном счете к нарушению его деятельности.

Для человека определены нормы концентрации сахара и питательных веществ в крови, норма реакции крови, величина осмотического и артериального давления, температура тела и другие показатели оптимального функционирования организма.

Подумайте и ответьте. 1. Что такое внутренняя среда организма? 2. Какую роль выполняет внутренняя среда? 3. Что представляет собой кровь? Каков ее состав? 4. Какие функции выполняют клетки крови, плазма? 5. Почему состав внутренней среды не одинаков в разных органах и тканях?

Объясните значение терминов: эритроцит, лейкоцит, тромбоцит, лимфоцит, воспаление, саморегуляция.

Состав крови. Постоянство внутренней среды

<iframe src=»https://www.youtube.com/embed/lgguDBNyJ6c» frameborder=»0″ allowfullscreen>iframe>

Внутренняя среда организма

Презентация Внутренняя среда организма

Анатомия человека — Состав и функции крови.

КРОВЬ. Учебный видеофильм.

Ресурсы:

Анастасова Л.П. и др. Человек и окружающая среда. Учебник для дифференцированного обучения 9класс. Москва « Просвещение» 1997г.320с

Сайт YouTube: https://www.youtube.com/

Хостинг презентаций

-http://ppt4web.ru/nachalnaja-shkola/prezentacija-k-uroku-okruzhajushhego-mira-vo-klasse-chto-takoe-ehkonomika.html

Внутренняя среда организма человека

Внутренняя среда организма человека

У высших животных и человека внутренняя среда организма образована кровью, тканевой жидкостью и лимфой. Она характеризуется относительным постоянством состава, физических и химических свойств, т.е. гомеостазом. Поддержание гомеостаза — результат нервно-гуморальной регуляции.

Внутренняя среда организма человека

Кровь

Кровь — жидкая подвижная соединительная ткань внутренней среды организма, которая состоит из жидкой среды — плазмы и взвешенных в ней клеток — форменных элементов: клеток лейкоцитов, постклеточных структур (эритроцитов) и тромбоцитов (кровяные пластинки). У позвоночных кровь имеет красный цвет (от бледно- до тёмно-красного).

Состав крови

Сами эритроциты жёлто-зелёные и лишь в совокупности образуют красный цвет, в связи с наличием в них гемоглобина. У некоторых моллюсков и членистоногих кровь имеет голубой цвет за счёт наличия гемоцианина. У человека кровь образуется из кроветворных стволовых клеток, количество которых составляет около 30000, в основном в костном мозге.

Функции крови:

Кровь выполняет следующие функции.

Транспортная функция — заключается в транспорте кровью различных веществ (энергии и информации, в них заключенных) и тепла в пределах организма.
Дыхательная функция — кровь переносит дыхательные газы — кислород (О2) и углекислый газ (СО2) — как в физически растворенном, так и в химически связанном виде. Кислород доставляется от легких к потребляющим его клеткам органов и тканей, а углекислый газ — наоборот, от клеток к легким.
Питательная функция — кровь переносит также питательные вещества от органов, где они всасываются или депонируются к месту их потребления.
Выделительная (экскреторная) функция — при биологическом окислении питательных веществ, в клетках образуются, кроме СО2, другие конечные продукты обмена (мочевина, мочевая кислота), которые транспортируются кровью к выделительным органам: почкам, легким, потовым железам, кишечнику. Кровью осуществляются также транспорт гормонов, других сигнальных молекул и биологически активных веществ.
Терморегулирующая функция — благодаря своей высокой теплоемкости кровь обеспечивает перенос тепла и его перераспределение в организме. Кровью переносится около 70% тепла, образующегося во внутренних органах в кожу и легкие, что обеспечивает рассеяние ими тепла в окружающую среду.
Гомеостатическая функция — кровь участвует в водно-солевом обмене в организме и обеспечивает поддержание постоянства его внутренней среды — гомеостаза.
Защитная функция заключается, прежде всего, в обеспечении иммунных реакций, а также создании кровяных и тканевых барьеров против чужеродных веществ, микроорганизмов, дефектных клеток собственного организма. Вторым проявлением защитной функции крови является ее участие в поддержании своего жидкого агрегатного состояния (текучести), а также остановке кровотечения при повреждении стенок сосудов и восстановлении их проходимости после репарации дефектов.

Состав крови

Весь объём крови живого организма условно делится на периферический (находящийся и циркулирующий в русле сосудов) и кровь, находящуюся в кроветворных органах и периферических тканях. Кровь состоит из двух основных компонентов: плазмы и взвешенных в ней форменных элементов. Отстоявшаяся кровь состоит из трёх слоёв: верхний слой образован желтоватой плазмой крови, средний, сравнительно тонкий серый слой составляют лейкоциты, нижний красный слой образуют эритроциты.

Плазма

Плазма крови — жидкая часть крови, которая содержит воду и взвешенные в ней вещества — белки и другие соединения. Основными белками плазмы являются альбумины, глобулины и фибриноген. Около 90 % плазмы составляет вода. Неорганические вещества составляют около 2-3 %; это катионы (Na+, K+, Mg2+, Ca2+) и анионы (HCO3-, Cl-, PO43-, SO42-). Органические вещества (около 9 %) в составе крови подразделяются на азотсодержащие (белки, аминокислоты, мочевина, креатинин, аммиак, продукты обмена пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов) и безазотистые (глюкоза, жирные кислоты, пируват, лактат, фосфолипиды, холестерин). Также в плазме крови содержатся газы (кислород, углекислый газ) и биологически активные вещества (гормоны, витамины, ферменты, медиаторы).

Форменные элементы

У взрослого человека форменные элементы крови составляют около 40—50 %, а плазма — 50—60 %. Форменные элементы крови представлены эритроцитами, тромбоцитами и лейкоцитами:

Эритроциты (красные кровяные тельца) — самые многочисленные из форменных элементов. Зрелые эритроциты не содержат ядра и имеют форму двояковогнутых дисков. Циркулируют 120 дней и разрушаются в печени и селезёнке. В эритроцитах содержится железосодержащий белок — гемоглобин. Он обеспечивает главную функцию эритроцитов — транспорт газов, в первую очередь — кислорода. Именно гемоглобин придаёт крови красную окраску. В лёгких гемоглобин связывает кислород, превращаясь в оксигемоглобин, который имеет светло-красный цвет. В тканях оксигемоглобин высвобождает кислород, снова образуя гемоглобин, и кровь темнеет. Кроме кислорода, гемоглобин в форме карбогемоглобина переносит из тканей в лёгкие углекислый газ.

Тромбоциты (кровяные пластинки) представляют собой ограниченные клеточной мембраной фрагменты цитоплазмы гигантских клеток костного мозга (мегакариоцитов). Совместно с белками плазмы крови (например, фибриногеном) они обеспечивают свёртывание крови, вытекающей из повреждённого сосуда, приводя к остановке кровотечения и тем самым защищая организм от кровопотери.

Лейкоциты (белые клетки крови) являются частью иммунной системы организма. Они способны к выходу за пределы кровяного русла в ткани. Главная функция лейкоцитов — защита от чужеродных тел и соединений. Они участвуют в иммунных реакциях, выделяя при этом Т-клетки, распознающие вирусы и всевозможные вредные вещества; В-клетки, вырабатывающие антитела, макрофаги, которые уничтожают эти вещества. В норме лейкоцитов в крови намного меньше, чем других форменных элементов.

Кровь относится к быстро обновляющимся тканям.

Физиологическая регенерация форменных элементов крови осуществляется за счёт разрушения старых клеток и образования новых органами кроветворения. Главным из них у человека и других млекопитающих является костный мозг. У человека красный, или кроветворный, костный мозг расположен в основном в тазовых костях и в длинных трубчатых костях. Основным фильтром крови является селезёнка (красная пульпа), осуществляющая, в том числе и иммунологический её контроль (белая пульпа).

Тканевая жидкость

Тканевая жидкость – это часть внутренней среды организма, которая заполняет все пространство между клетками. К таким видам специалисты относят жидкость плевральной полости, сердечной сумки, спинномозговую жидкость и др.

Образование тканевой жидкости происходит из плазмы крови, проникающей в интерстициальное пространство через стенки капилляров, при этом одна ее часть возвращается назад, а другая часть остается между клетками тканей. Частично тканевая жидкость скапливается в лимфатических капиллярах, оттуда направляется в лимфатические сосуды, образуя лимфу, и проходя через лимфоузлы, снова попадает в кровоток.

В норме из-за своего постоянного перемещения тканевая жидкость не накапливается вокруг клеток. Если же по какой-то причине жидкость перестает возвращаться в кровь, возникают отеки.

Состав тканевой жидкости

Тканевая жидкость очень мало содержит белковых компонентов (1,5 г на 100 мл), и по своему химическому составу сильно напоминает плазму, хотя отличается количеством электролитов, ферментов и метаболитов.

Состав тканевой жидкости определяется спецификой определенных органов, соответствует их особенностям, но главным образом она состоит из воды, растворенных питательных веществ (сахаров, солей, аминокислот, ферментов и прочих), кислорода, углекислого газа и продуктов жизнедеятельности клеток.

Функции тканевой жидкости

Тканевая жидкость является своеобразным посредником между кровеносными сосудами и клетками организма. Обмен веществ, который постоянно совершают клетки, поглощая кислород и питательные вещества и отдавая углекислый газ и другие продукты жизнедеятельности, может быть реализован при условии растворенного состояния клеточной мембраны.

Эту ответственную роль выполняет тканевая жидкость, которая окружает клетки и омывает их. При этом клетки из тканевой жидкости получают все необходимое питание и кислород, а ей возвращают отработанные вещества. Из тканевой жидкости все продукты клеточного обмена дальше проникают в кровеносное русло.

Лимфа, ее состав и свойства. Образования и движение лимфы.

Лимфой называется жидкость, содержащаяся у позвоночных животных и человека в лимфатических капиллярах и сосудах. Лимфатическая система начинается лимфатическими капиллярами, которые дренируют все тканевые межклеточные пространства. Движение лимфы осуществляется в одну сторону- по направлению к большим венам. На этом пути мелкие капилляры сливаются в крупные лимфатические сосуды, которые постепенно, увеличиваясь в размерах, образуют правый лимфатический и грудной протоки. В кровяное русло через грудной проток оттекает не вся лимфа, так как некоторые лимфатические стволы (правый лимфатический проток, яремный, подключичный и бронхомедиастинальный) самостоятельно впадают в вены.

Расположение лимфоузлов

По ходу лимфатических сосудов расположены лимфатические узлы, после прохождения которых лимфа снова собирается в лимфатические сосуды несколько больших размеров.

Функции лимфы

Основные функции лимфатической системы весьма разнообразны и в основном состоят в:

• возвращении белка в кровь из тканевых пространств;
• в участии в перераспределении жидкости в теле;
• в защитных реакциях как путем удаления и уничтожения различных бактерий, так и участием в иммунных реакциях;
• в участии в транспорте питательных веществ, особенно жиров.

Иммунитет

Иммунитет – сопротивляемость, невосприимчивость организма к генетически чужеродным белкам, организмам, ядовитым веществам.

При введении вакцины в организм человека попадает ослабленный (или погибший) возбудитель или даже его компоненты. При этом развивается типичный иммунный ответ, формируются антитела. Заболевание при этом либо не развивается вовсе, либо проходит в неяркой форме, так как возбудитель не достаточно силен, чтобы вызвать типичные признаки болезни. Однако информация о контакте с возбудителем сохраняется, и при последующих контактах сразу же выделяются антитела, и человек не заболевает. Вакцинация предохраняет человека от многих инфекционных заболеваний. Первую вакцину получил Э. Дженер в конце 18 века. Однако, иммунитет человека не изучен до конца и поголовная вакцинация человека приводит не к развитию, а к угнетению иммунитета человека. Подтверждением этого служат многочисленные случаи осложнения и даже смертельного исхода после вакцинации.

При введении сыворотки в организм попадают готовые антитела, которые помогают организму бороться с заболеванием. Ее вводят человеку, который уже болеет, с целью лечения, а не профилактики.

Помимо антител в защите организма от инфекций большую роль играют белые клетки крови – лейкоциты. Эти клетки способны мигрировать по организму в поисках болезнетворных агентов, находить их и элиминировать из организма. Впервые способность лейкоцитов к фагоцитозу отметил И.И. Мечников, это позволило ему создать клеточную теорию иммунитета.

Органы иммунной системы

Выделяют центральные и периферические органы иммунной системы. К центральным органам относят красный костный мозг и тимус, а к периферическим — селезёнку, лимфатические узлы, а также местноассоциированную лимфоидную ткань.

Красный костный мозг — центральный орган кроветворения и иммуногенеза. Содержит самоподдерживающуюся популяцию стволовых клеток. Красный костный мозг находится в ячейках губчатого вещества плоских костей и в эпифизах трубчатых костей. Здесь происходит дифференцировка В-лимфоцитов из предшественников. Содержит также Т-лимфоциты.

Красный костный мозг

Тимус — центральный орган иммунной системы. В нём происходит дифференцировка Т-лимфоцитов из предшественников, поступающих из красного костного мозга.

Тимус

Лимфатические узлы — периферические органы иммунной системы. Они располагаются по ходу лимфатических сосудов. В каждом узле выделяют корковое и мозговое вещество. В корковом веществе есть В-зависимые зоны и Т-зависимые зоны. В мозговом есть только Т-зависимые зоны.

Селезёнка — паренхиматозный зональный орган. Является самым крупным органом иммунной системы, кроме того, выполняет депонирующую функцию по отношению к крови.

Селезёнка в организме человека

Функции селезёнки:

• Лимфопоэз — главный источник образования циркулирующих лимфоцитов; действует как фильтр для бактерий, простейших и инородных частиц, а также продуцирует антитела (иммунная и кроветворная функции).
• Разрушение старых и повреждённых эритроцитов и тромбоцитов, остатки которых затем направляются в печень. Таким образом, селезенка через разрушение эритроцитов участвует в образовании желчи (фильтрационная функция, участие в обмене веществ, в том числе в обмене железа).
• Депонирование крови, накопление тромбоцитов (1/3 всех тромбоцитов в организме).
• На ранних стадиях развития плода селезёнка служит одним из органов кроветворения.

Урок № 15. Постоянство внутренней среды организма

Полная версия разработки уроков « Человек и окружающая Среда» (68час)

Тип урока- комбинированный

Методы: частично-поисковый, про­блемного изложения, репродуктивный, объясни­тельно-иллюстративный.

Цели:

-осознание жизни как наивысшей ценности, умение строить свои отношения с природой и обществом на основе уважения к жизни, ко всему живому как уникальной и бесценной части биосферы;

-разностороннее развитие личности учащихся: наблюдательности, устойчивого познавательного интереса, стремление к самообразованию и применению полученных знаний на практике;

-формирование санитарно- гигиенической культуры, их экологического мышления и нравственности.

Задачи:

Образовательные: обладать определенными эко­логическими знаниями и гигиеническими знаниями — важную составляющую культуры каждого человека;

Развивающие: развивать познавательно — практическую направленность, свободу и творческую мысль, обще-учебные умения работы с научно- популярной литературой и интернет источниками

Воспитательные: воспитывать учащихся средствами данного урока для развития физически и нравственно здорового человеческого об­щества.

УУД

Регулятивные: организовывать своё рабочее место под руководством учителя; определять план выполнения заданий на уроке, оценивать результат своей деятельности.

Коммуникативные: участвовать в диалоге на уроке; отвечать на вопросы учителя, товари­щей по классу; слушать и понимать речь других; работать в малой группе.

Познавательные: ориентироваться в учебнике; находить нужную информацию в тексте учебной статьи.

Планируемые результаты

Предметные

влияние человека на отдельные компоненты природы и влияние природы на все стороны человеческой деятельности;

подготовку школьников к практической деятельности в области биологии, экологии и медицины;

— установление гармоничных отношений с природой, со всем живым, как главной ценностью на Земле.

основную биоэкологическую терминологию и символику

Личностные:

формирование интереса к глобальной проблеме, полу­чившую название: «экологическая проблема», которая связана с ухудшением качественных характеристик окружающей человека.

Межпредметные: связи с такими учебными дисциплинами как биология, химия, физика, география — будут способствовать более высокому уровню владения навыками по данному курсу и реализации задач пред профильной подготовки школьников.

Форма урока— традиционная

Технология- проблемного обучения

Основные понятия

эритроцит, лейкоцит, тромбоцит, лим­фоцит, воспаление, саморегуляция.

Изучение нового материала

ПОСТОЯНСТВО ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ ОРГАНИЗМА

Нормальная жизнедеятельность и развитие человеческого ор­ганизма. возможны лишь в том случае, если между ним и средой обитания происходит постоянный обмен веществ и энергией. Из внешней среды он получает воздух, воду, лишу и энергию. Внеш­няя среда направляет, регулирует и организует его деятельность, определяет условия его существования. Помимо внешней, организм обладает внутренней средой, которая регулируется физиологичес­кими процессами, протекающими в системе органов человеческого организма (нервной и гуморальной регуляцией). Внутренняя сре­да создает необходимые условия для «свободной и независимой» жизни организма.

Организм сам формирует свою внутреннюю среду, но это фор­мирование происходит под постоянным воздействием внешней ок­ружающей среды. Поэтому можно говорить о взаимосвязи и взаимообусловленности внешней и внутренней среды организма человека. Состав и свойства внутренней среды постоянно меняются, и эти изменения совершаются в наиболее благоприятных для жиз­недеятельности организма пределах. Благодаря этому организм человека способен адаптироваться (приспосабливаться) к изменя­ющимся условиям окружающей среды и переходить из одного внеш­него окружения в другое. Так, организм сохраняет устойчивость внутренней среды в Арктике и на экваторе; при погружении в глу­бины океана и при запуске в космическое пространство.

Извне и изнутри на живую систему организма человека посто­янно действуют разнообразные возмущающие факторы. Прием пищи, смена времени суток, атмосферное давление, магнитное поле, различные внешние раздражители (речь, музыка, свет, звуки, за­пахи) неизбежно вызывают изменения внутренней среды организ­ма: меняются свойства крови;: лимфы и тканевой жидкости. Но благодаря мощной системе регулирующих и компенсирующих при­способлений организма эти изменения быстро сглаживаются, вы­равниваются, а иногда и . предупреждаются, Внутренняя среда организма отличается составом и концентрацией веществ, входя­щих в нее. Так, кровь,, оттекающая от легких, более богата кисло­родом. Кровь, находящаяся в капиллярах стенок кишечника и оттекающая от него, богата питательными веществами. Кровь, при­текающая к почкам, несет продукты распада. В них она очищает­ся, и концентрация этих веществ в оттекающей от почек крови резко падает.

Через стенки капилляров осуществляется постоянный обмен веществами между кровью и тканевой жидкостью. Именно в тка­невую жидкость поступают из крови кислород и питательные ве­щества, а из нее — в клетки. Углекислота и продукты распада из клеток попадают сначала в тканевую жидкость, омывающую их, а из нее через стенки капилляров — в кровь. Часть тканевой жидкости с веществами, поступившими в нее из кровеносных капилляров и из клеток, попадает в мелкие лим­фатические сосуды, а затем в крупные вены.

Таким образом, кровь, лимфа, тканевая жидкость тесно связа­ны между собой. Они близки по составу, но имеют и отличия. Кровь, выполняя дыхательную, питательную, выделительную, терморегу­ляторную, защитную, гуморальную функции; имеет более сложный состав. Как жидкая соединительная ткань она содержит плазму, в которой плавают клетки крови. Среди них эритроциты, перенося­щие кислород от легких к клеткам и углекислый газ от клеток к легким. Лейкоциты защищают организм от попадающих в него болезнетворных бактерий, вредных веществ. Если вы поцарапали до крови кожу и кровь на ранке свернулась, закупорив повреж­дённый сосуд и предотвратив дальнейшее вытекание крови, — это работа тромбоцитов. Разрушаясь, они способствуют свертыва­нию крови. В плазме переносятся питательные вещества и про­дукты распада.

В состав лимфы входит большое количество белков и клеток — лимфоцитов. Лимфоциты — кровяные клетки — также, играют защитную роль в организме. При образовании воспалительных про­цессов, нагноении капилляры расширяются и лимфоциты через стенку капилляров устремляются к поврежденному участку. Раз­дражителем, заставляющим лимфоциты двигаться в этом направ­лении, являются вещества, выделяемые бактериями в процессе их жизнедеятельности. Лимфоциты, как и лейкоциты, захватывают бактерии и обезвреживают их происходит явление, получившее название фагоцитоз. При этом часть лейкоцитов погибает. Образуется гной, который состоит из мертвых и живых клеток кро­ви, бактерий, плавающих в тканевой жидкости.

Следовательно, под влиянием внешней среды, в процессе жиз­недеятельности организма состав и свойства внутренней Среды из­меняются (увеличивается: или сокращается количество углекислого газа, питательных и других веществ в крови). Но эти изменении при нормальном функционировании организма не вызывают болезнен­ных состояний. В организме имеются специальные механизмы само­регуляции, которые препятствуют возникновению сильных изменений внутренней среды, приводят его к норме и поддерживают относи­тельное постоянство.

Но при длительном воздействии: неблагоприятных условий мо­гут произойти серьезные нарушения состава и свойств внутренней среды, приводящие к заболеваниям и даже к смертельному исходу. Например, при воздействии высоких температур происходит пере­грев, а при воздействии низкие температур — переохлаждение ор­ганизма нередко приводящее к смерти. Чужеродные химические вещества, например наркотики, алкоголь, никотин, попадая в кровь, отравляют внутреннюю среду организма, что приводит в конечном счете к нарушению его деятельности.

Для человека определены нормы концентрации сахара и пи­тательных веществ в крови, норма реакции крови, величина ос­мотического и артериального давления, температура тела и другие показатели оптимального функционирования организма.

Подумайте и ответьте. 1. Что такое внутренняя среда организма? 2. Ка­кую роль выполняет внутренняя среда? 3. Что представляет собой кровь? Каков ее состав? 4. Какие функции выполняют клетки крови, плазма? 5. Почему состав внутренней среды не одинаков в разных органах и тканях?

Объясните значение терминов: эритроцит, лейкоцит, тромбоцит, лим­фоцит, воспаление, саморегуляция.

Состав крови. Постоянство внутренней среды

Внутренняя среда организма

Презентация Внутренняя среда организма

Анатомия человека — Состав и функции крови.

КРОВЬ. Учебный видеофильм.

Ресурсы:

Анастасова Л.П. и др. Человек и окружающая среда. Учебник для дифференцированного обучения 9класс. Москва « Просвещение» 1997г.320с

Сайт YouTube: https://www.youtube.com /

Хостинг презентаций

 — http://ppt4web.ru/nachalnaja-shkola/prezentacija-k-uroku-okruzhajushhego-mira-vo-klasse-chto-takoe-ehkonomika.html

Внутренняя среда и гомеостаз

Премиум-курс по анатомии и физиологии человека

И амеба, и клетка печени человека получают энергию, расщепляя определенные органические питательные вещества. Химические реакции, участвующие в этом внутриклеточном процессе, очень похожи в двух типах клеток и включают использование кислорода и производство углекислого газа. Амеба забирает кислород непосредственно из окружающей ее жидкости (внешней среды) и выводит углекислый газ в ту же жидкость.Но как клетка печени и все другие внутренние части тела могут получать кислород и выводить углекислый газ, если, в отличие от амеб, они не находятся в прямом контакте с внешней средой — воздухом, окружающим тело?

На рис. 1-2 показаны обмены веществами, происходящие в человеке. Подача кислорода является функцией как дыхательной системы, которая принимает кислород из внешней среды, так и системы кровообращения, которая распределяет кислород по всем частям тела.Кроме того, кровеносная система переносит углекислый газ, вырабатываемый всеми клетками тела, в легкие, которые выводят его наружу. Точно так же пищеварительная и кровеносная системы, работающие вместе, делают питательные вещества из внешней среды доступными для всех клеток организма. Другие отходы, кроме углекислого газа, переносятся кровеносной системой от клеток, которые их произвели, к почкам и печени, которые выводят их из организма. Почки также регулируют количество воды и многих важных минералов в организме.Нервная и гормональная системы координируют и контролируют деятельность всех других систем органов.

Таким образом, общий эффект деятельности систем органов состоит в создании в организме среды в

ГЛАВА ПЕРВАЯ Основы физиологии человека

Vander et al .: Human I. Основные функции клеток

Физиология: механизм функции тела, восьмое издание

ГЛАВА ПЕРВАЯ Основы физиологии человека

, в которой все клетки могут выжить и функционировать.Эта жидкая среда, окружающая каждую клетку, называется внутренней средой. Внутренняя среда — это не просто теоретическое физиологическое понятие. Анатомически его можно идентифицировать достаточно конкретно. Внутренняя среда тела — это внеклеточная жидкость (буквально жидкость вне клеток), которая омывает каждую клетку.

Другими словами, среда, в которой живет каждая клетка, — это не внешняя среда, окружающая все тело, а локальная внеклеточная жидкость, окружающая эту клетку.Именно из этой жидкости клетки получают кислород и питательные вещества, а также выделяют отходы. Многоклеточный организм может выжить только до тех пор, пока он способен поддерживать состав своей внутренней среды в состоянии, совместимом с выживанием его индивидуальных клеток. В 1857 году Клод Бернар ясно описал центральное значение внеклеточной жидкости: «Это постоянство внутренней среды, которое является условием свободной и независимой жизни … Все жизненно важные механизмы, какими бы разнообразными они ни были, были только одна цель — сохранение постоянных условий жизни во внутренней среде.«

Относительное постоянство внутренней среды известно как гомеостаз. Изменения случаются, но масштабы этих изменений невелики и держатся в узких пределах. Как подчеркивал американский физиолог двадцатого века Уолтер Б. Кэннон, такая стабильность может быть достигнута только с помощью тщательно скоординированных физиологических процессов. Активность клеток, тканей и органов должна быть

.

Vander et al .: Human I I. Основные функции клеток I 1.Рамки для Человека I I © McGraw-Hill

Физиология: физиологические компании, 2001

Механизм функции тела, Восьмое издание

Основы физиологии человека ГЛАВА ПЕРВАЯ

Питательные вещества

Соли

Выход воды

O2 в

Питательные вещества

Соли

Вода

Непоглощенное вещество

Органические отходы

Соли

Вода

Внешняя среда

РИСУНОК 1-2

Обмен веществ происходит между внешней средой и кровеносной системой через пищеварительную, дыхательную и мочевую системы.Внеклеточная жидкость (плазма и межклеточная жидкость) — это внутренняя среда организма. Внешняя среда — это воздух, окружающий тело.

Непоглощенное вещество

Органические отходы

Соли

Вода

Внешняя среда

РИСУНОК 1-2

Обмен веществ происходит между внешней средой и кровеносной системой через пищеварительную, дыхательную и мочевую системы. Внеклеточная жидкость (плазма и межклеточная жидкость) — это внутренняя среда организма.Внешняя среда — это воздух, окружающий тело.

регулируются и интегрированы друг с другом таким образом, что любое изменение внеклеточной жидкости инициирует реакцию, минимизирующую изменение.

Набор компонентов тела, который поддерживает относительно постоянные физические или химические свойства внутренней среды, называется гомеостатической системой управления. Как будет подробно описано в главе 7, такая система должна обнаруживать изменения в величине свойства, передавать эту информацию на соответствующий сайт для интеграции с другой входящей информацией и вызывать «команду» для определенных ячеек, чтобы изменить их скорость. функции таким образом, чтобы восстановить свойство до его первоначального значения.

Описание в начале этой главы того, как потоотделение вызывается в ответ на повышенное тепловыделение во время упражнений, является примером действующей системы гомеостатического контроля; потоотделение (точнее, испарение пота) отводит тепло от тела и поддерживает относительно постоянную температуру тела, даже если тренирующиеся мышцы производят больше тепла.

Вот еще один пример: альпинист, поднимающийся на большую высоту, страдает от снижения концентрации кислорода в его или ее крови из-за уменьшения количества кислорода во вдыхаемом воздухе; нервная система обнаруживает это изменение в крови и усиливает его сигналы к скелетным мышцам, отвечающим за дыхание.В результате альпинист дышит быстрее и глубже, а увеличение количества вдыхаемого воздуха помогает удерживать концентрацию кислорода в крови от падения так сильно, как в противном случае.

В начале этой главы мы подчеркнули тесную взаимосвязь между физиологией и медициной. Другими словами, врачи по большей части диагностируют и лечат нарушения гомеостаза, вызванные болезнью.

Подводя итог, можно сказать, что деятельность каждой отдельной клетки в организме делится на две категории: (1) Каждая клетка выполняет для себя все эти фундаментальные базовые клеточные процессы — движение материалов через ее мембрану, извлечение энергии, синтез белка и т. Д. — которые представляют собой минимальные требования для сохранения своей индивидуальной целостности и жизни; и (2) каждая клетка одновременно выполняет одну или несколько специализированных действий, которые в сочетании с действиями, выполняемыми другими клетками ее ткани или системы органов, способствуют выживанию организма, поддерживая стабильную внутреннюю среду, необходимую для всех клеток.

Была ли эта статья полезной?

.

Гл. 1 Карточки

.

Человеческое тело и вода

Тело на 60% состоит из воды

Наши тела содержат много воды — 60% веса взрослого и 80% веса новорожденного составляют биологические жидкости. Другими словами, в теле мужчины весом 70 кг содержится около 42 литров воды.

• Минералы — это неорганические вещества, кроме кислорода, углерода, водорода и азота, которые необходимы организму для функционирования.

Функция жидкости организма

Вода, которую мы пьем, всасывается в кишечнике и циркулирует по телу в виде биологических жидкостей, таких как кровь.Они выполняют различные функции, которые поддерживают нашу жизнь. Они доставляют кислород и питательные вещества к клеткам и удаляют отходы, которые затем удаляются с мочеиспусканием. Когда температура тела повышается, кровообращение к коже увеличивается, что способствует отведению тепла за счет потоотделения, помогая поддерживать постоянную температуру тела.

Функции биологических жидкостей

Поток биологических жидкостей

Функции жидкостей организма

Так же, как вода циркулирует по планете, она также циркулирует внутри человеческого тела в виде телесных жидкостей.В обоих случаях это важно для поддержания жизни.

Другие направления деятельности

.

Уолтер Кэннон: гомеостаз и реакция «бей или беги»

Отправлено: 16 мая 2009 г.
Дэвид Гольдштейн
История

Историческая перспектива

Научная интегративная медицина уходит своими корнями в кажущуюся простой, но на самом деле чрезвычайно сложную проблему того, как высшие организмы поддерживают свою целостность, несмотря на превратности жизни. Великий французский экспериментатор середины девятнадцатого века и прототипный экспериментатор Клод Бернар выдвинул ее основополагающую концепцию.Бернар представил идею «внутреннего мира», когда предположил, что системы организма функционируют так же, как и для поддержания постоянной внутренней среды — то, что он называл средой внутренней.

Концепция Бернара развивалась в течение нескольких лет. Он учил, что жидкая среда почти постоянного состава омывает и питает клетки. Ближе к концу своей жизни он постулировал нечто более глубокое, что тело поддерживает постоянную внутреннюю среду с помощью бесчисленных, постоянных компенсаторных реакций.Эти компенсаторные реакции будут иметь тенденцию восстанавливать состояние равновесия в ответ на любые внешние изменения, обеспечивая независимость от внешней среды. В ответ на возмущения внутреннего мира системы тела будут реагировать, чтобы противостоять этим возмущениям.

Бернар, таким образом, ввел не только понятие очевидного постоянного внутреннего мира, но также и цель для процессов тела. Его «Лекции о феноменах жизни, общих для животных и овощей» (переведенные Хоффом, Гийемином и Гийемином Л.) содержат два самых известных отрывка в истории физиологии: «Постоянство внутренней среды — это условие свободы и независимости. жизнь … Все жизненные механизмы, какими бы разнообразными они ни были, всегда преследуют одну цель — поддержание целостности условий жизни во внутренней среде.Сегодня эти взгляды могут показаться простыми или даже простодушными, но они были революционными в истории медицинских идей.

Примерно на рубеже двадцатого столетия очень влиятельный американский физиолог Уолтер Б. Кэннон расширил теорию Бернара о внутренней среде. Теория Бернара обращалась к вопросу «почему» телесных процессов, предполагая, что они помогают поддерживать постоянную внутреннюю среду. Работа и идеи Кэннона начали конкретизировать «как». В серии великолепных экспериментов, продолжавшихся около четверти века, Кэннон впервые продемонстрировал решающую роль, которую адреналин (адреналин) играет в поддержании постоянства внутреннего мира.

Cannon представил и популяризировал три идеи, которые к настоящему времени хорошо известны и широко приняты. Каждый из них заслуживает обсуждения не только из-за их соответствия темам этой статьи, которые очевидны, но и для того, чтобы научить тому, как думают ученые, и как теории, как и организмы, должны адаптироваться или погибнуть. Каждый из канонов Кэннона потребовал модификации, чтобы учесть экспериментальные реалии. Идеи — это гомеостаз, реакции «бей или беги» и симпатоадреналовая система.

Гомеостаз

Кэннон изобрела слово гомеостаз. Под этим термином он имел в виду стабильность внутреннего мира. Таким образом, концепция гомеостаза была прямым продолжением концепции Bernard’s environment intérieur. Согласно Кэннону, мозг координирует системы организма с целью поддержания набора целевых значений для ключевых внутренних переменных. Внутренняя температура поддерживается на уровне 98,6 F, уровень натрия в сыворотке — 140 мэкв / л, уровень глюкозы в крови — 90 мг / дл и так далее.Внутренние или внешние нарушения, угрожающие гомеостазу, вызывая достаточно большие отклонения от целевых значений, возбуждают внутреннюю нервную и гормональную системы, вызывают эмоциональные и мотивационные состояния и порождают внешне наблюдаемое поведение, цель которого — восстановить гомеостаз. Однако согласно более поздней концепции аллостаза не существует единого набора идеальных значений для уровней внутренних переменных.

Согласно Кэннону, мозг одинаково реагирует на все чрезвычайные ситуации, вызывая повышенную секрецию адреналина.Как один и тот же ответ может помочь поддерживать гомеостаз в самых разных ситуациях, таких как слишком низкий уровень сахара в крови (гипогликемия) и слишком высокий уровень сахара в крови, например, при шоке от неконтролируемого сахарного диабета? Конечно, некоторые эффекты будут работать скорее против, чем в сторону гомеостаза, по крайней мере, для некоторых функций организма, по крайней мере, некоторое время. Ответ Кэннона заключался в том, что реакция организма на чрезвычайные ситуации с преобладанием адреналина в этой реакции в целом увеличивает долгосрочную выживаемость, даже если в краткосрочной перспективе аспекты реакции сдвинули некоторые уровни ключевых переменных с идеальных. ценности.Накопление экспериментальных данных поставило под сомнение объяснение Кэннона, показав, что не существует единой схемы реакции для всех угроз гомеостазу.

Теория гомеостаза Кэннона предполагает идеальные долгосрочные целевые уровни контролируемых переменных внутреннего мира. Кэннон не рассматривал возможность того, что уровни целей могут измениться сами по себе. В чрезвычайных ситуациях активация симпатико-адреналовой системы изменяет уровни некоторых отслеживаемых переменных как неизбежный временный побочный продукт.

Согласно новой концепции, называемой аллостазом, организмы поддерживают стабильность посредством изменений. Аллостазис происходит от двух греческих слов, которые означают «иное сходство». Это кажется парадоксальным. Один из способов понять значение этого термина — рассмотреть аналогию с системой домашнего отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). Вы должны установить термостат ниже зимой и выше летом, потому что это сэкономит деньги и минимизирует износ компонентов HVAC. Кроме того, физический комфорт зависит не только от температуры, но и от относительной влажности, которая меняется в зависимости от сезона.Более того, люди различаются по скорости обмена веществ, выделению тепла и переносимости повышенной или пониженной температуры окружающей среды. Кто-то просто любит погорячее, а кто-то нет. Вы бы изменили настройку термостата в соответствии с рентабельностью, влажностью и характеристиками пациентов; однако при любой выбранной температуре термостат будет поддерживать температуру примерно на выбранном уровне — «другое сходство».

Подобно тому, как установка термостата в здании зависит от таких факторов, как экономия, относительная влажность, движение воздуха и индивидуальные предпочтения, аллостатический подход применительно к регулированию внутреннего мира тела не предполагает идеальных единых целей для отдельных переменных. контролируемые мозгом, такие как внутренняя температура, частота пульса, артериальное давление, уровень глюкозы в крови или кислород крови.Настройки могут меняться.

Эксплуатация системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха влечет за собой немедленные и долгосрочные затраты. Одной из непосредственных затрат является стоимость энергии, используемой для работы компонентов HVAC. Долгосрочные затраты включают затраты на техническое обслуживание и ремонт компонентов, связанные с такими факторами, как износ, скрытые производственные дефекты и запланированное устаревание. Различные аллостатические параметры влекут за собой разное количество затрат энергии в острой или хронической фазе. Согласно представлению об аллостатической нагрузке, хронический стресс может способствовать развитию хронических дегенеративных заболеваний за счет длительной активации эффекторов для поддержания аллостаза.

Реакция на бой или бегство

Кэннон также придумал фразу «сражайся или беги». Он утверждал, что не только чрезвычайные физические состояния, такие как потеря крови в результате травмы, но и чрезвычайные психологические ситуации, такие как антагонистические столкновения между представителями одного и того же вида, вызывают выброс адреналина в кровоток. Для Кэннона реакция тела на «сражение» такая же, как и на «бегство». Адреналин оказывает несколько важных эффектов в различных органах тела, все из которых, с точки зрения Кэннона, поддерживают гомеостаз в ситуациях борьбы или бегства.В скелетных мышцах конечностей адреналин расслабляет кровеносные сосуды, увеличивая местный кровоток. Это важно для обеспечения метаболического топлива для тренировки мышц и удаления продуктов обмена веществ, которые в противном случае накапливались бы в скелетных мышцах и мешали бы выполнять их. Адреналин сужает кровеносные сосуды кожи и способствует свертыванию; оба эффекта минимизируют кровопотерю от физических травм. Адреналин высвобождает ключевое метаболическое топливо, глюкозу, печенью в кровоток за счет распада формы хранения глюкозы, гликогена.(Клод Бернар обнаружил превращение гликогена в глюкозу в печени.) Адреналин стимулирует дыхание, увеличивая доставку кислорода в кровоток через легкие. Адреналин удаляет электролит, ион калия, из кровообращения, что также может способствовать гомеостазу, поскольку травма разрушает клетки, содержащие высокие концентрации ионов калия, увеличивая содержание ионов калия в окружающей жидкости. С психологической точки зрения адреналин усиливает эмоциональные переживания и увеличивает то, что Кэннон называл «резервуарами силы», оказывая противоутомляющее и возбуждающее действие.

Тот факт, что агрессивная атака и опасный побег включают выброс адреналина в кровоток, не означает эквивалентности «борьбы» и «бегства» с физиологической или биохимической точки зрения. Напротив, связанное с эмоциями поведение, такое как агрессивное нападение, испуганный бегство, неподвижный ужас, безнадежное поражение, эмоциональное обморок и сексуальная активность, существенно различаются по внутренним физиологическим и биохимическим паттернам, так же как и по внешнему виду и поведению.И наоборот, повышение уровня адреналина в кровотоке не означает, что у человека есть опыт борьбы или бегства. Например, уровень адреналина обычно немного повышается, просто когда человек встает, и даже небольшое падение уровня глюкозы в крови стимулирует значительное высвобождение адреналина. Поскольку Кэннон использовал только одну зависимую переменную, реакцию адреналина, он не мог оценить существование различных физиологических и биохимических паттернов.

Симпатоадреналовая система

Кэннон предположил существование и функциональное единство симпатоадреналовой (или «симпатоадреномедуллярной» или «симпатико-адреналовой») системы.Он предположил, что симпатическая нервная система и надпочечники работают вместе как единое целое, чтобы поддерживать гомеостаз в чрезвычайных ситуациях. Вероятно, это было первое предположение о существовании интегрированной нервно-гормональной или нейроэндокринной системы.

Для определения и количественной оценки высвобождения адреналина во время стресса, начиная примерно с 1919 года, Кэннон разработал и в течение следующих двух десятилетий использовал оригинальную экспериментальную установку. Он хирургическим путем иссекал нервы, питающие сердце лабораторного животного, такого как собака или кошка.Затем он подвергал животное воздействию стрессора, такого как один из перечисленных выше, и записывал реакцию сердечного ритма. Удалив нервы к сердцу, он мог сделать вывод, что если частота сердечных сокращений увеличилась в ответ на возмущение, то увеличение частоты сердечных сокращений должно было быть результатом действия гормона. Наконец, он сравнил результаты у животного с неповрежденными надпочечниками с результатами у животного, у которого он удалил надпочечники. Исходя из разницы в частоте сердечных сокращений между двумя животными, он мог сделать вывод, что гормон, ответственный за учащение сердечного ритма, поступает из надпочечников.Более того, увеличение частоты сердечных сокращений является мерой количества выделяемого гормона.

Поскольку перерезание симпатических нервов к сердцу было неотъемлемой частью экспериментальной установки, Кэннон не мог оценить вклад этих нервов в регуляцию сердечных функций. План эксперимента также не позволял ему признать, что отключение одного компонента симпатоадреналовой системы будет компенсаторно активировать другой. Позже распространилось представление о том, что симпатоадреналовая система действует только в экстренных случаях.Фактически, парасимпатическая нервная система, высвобождая свой нейромедиатор, ацетилхолин, работает в динамическом балансе с симпатической нервной системой, высвобождая свой нейромедиатор, норадреналин, чтобы модулировать частоту сердечных сокращений даже у людей. в состоянии покоя. Однако не было обнаружено, что уровень адреналина в кровотоке коррелирует с частотой сердечных сокращений в состоянии покоя.

Кэннон настолько убедился в том, что симпатическая нервная система и надпочечники функционируют как единое целое, что в 1930-х годах он официально предположил, что симпатическая нервная система использует тот же химический посредник — адреналин — как и надпочечники.Он осознал, что стимуляция симпатических нервов вызывает эффекты, несколько отличные от тех, которые вызывает введенный адреналин. После того, как он получил доказательства либо высвобождения вещества, отличного от адреналина, во время стимуляции симпатических нервов, либо превращения адреналина в другое вещество в клетках-мишенях, Кэннон ошибочно поддержал последнее мнение. Он предложил две формы высвобождаемого химического мессенджера: возбуждающий «симпатин Е» и тормозной «симпатин I.» В 1939 году он написал, что адреналин действительно является химическим проводником симпатических нервов.Различия в ответах органов на адреналин и «симпатин» могут быть связаны с превращением последнего в другое вещество в активированных клетках-мишенях.

Эта ошибка могла стоить Кэннону Нобелевской премии. В 1946 году, через год после его смерти, шведский физиолог фон Эйлер правильно определил химический посредник симпатических нервов у млекопитающих не как адреналин, а как норэпинефрин, химический предшественник адреналина, и за это открытие фон Эйлер действительно получил Нобелевскую премию за Физиология и медицина в 1970 году.

Представление Кэннона об унитарной симпатоадреналовой системе сохраняется и по сей день. Однако во многих ситуациях требуется дифференцированная регуляция симпатической нервной системы (СНС) и адреномедуллярной гормональной системы (АГС). По крайней мере, одно клиническое заболевание — обморок — представляет собой комбинацию прекращения оттока симпатической нервной системы к сердечно-сосудистой системе и заметной стимуляции адреномедуллярной гормональной системы. Исследователи в этой области подвергли сомнению обоснованность концепции единой симпатоадреналовой системы, хотя клиницисты часто продолжают объединять эти два компонента.

Мудрость тела: есть ли унитарная реакция на стресс?

Концепция, связанная с идеей единой симпатоадреналовой системы, заключается в том, что существует единая реакция на стресс. Начиная с 1930-х годов восточноевропейский физиолог Ганс Селье популяризировал стресс как научную идею. Селье рассматривал все формы стресса как приводящие к стереотипному патологическому ответу (или идентичные ему), включая увеличение надпочечников, сокращение вилочковой железы (связанное с атрофией лимфатических узлов и подавлением воспалительных или иммунных реакций). и язвы или кровотечения в желудке или желудочно-кишечном тракте.Селье определил стресс как неспецифическую реакцию организма на любые требования, предъявляемые к нему. Позже было продемонстрировано, что эти изменения связаны и, по крайней мере, в некоторой степени являются результатом активации оси гипоталамус-гипофиз-надпочечник (HPA). Стероиды, попадающие в кровоток из коры надпочечников, способствуют резистентности, но также могут быть ответственны за патологические изменения. В настоящее время широко принята концепция Селье о том, что длительный стресс может вызвать физические заболевания и психические расстройства.

Прошло более полувека, прежде чем доктрина неспецифичности Селье прошла экспериментальную проверку, которая не подтвердила ее. Тем не менее, современная непрофессиональная литература и медицинские веб-сайты по-прежнему придерживаются концепции единой реакции на стресс. Например, недавний поиск в Google дал около 21000000 посещений по запросу «реакция на стресс». Согласно Yahoo! Здоровье: «Реакция на стресс — это набор физических и эмоциональных изменений, которые человеческое тело вносит в ответ на угрозу или стресс.Иногда это называют реакцией «бей или беги» ». (Как указано выше, последнюю фразу ввел Кэннон.)

После того, как стали доступны адекватно чувствительные методы анализа уровней норэпинефрина (NE) и адреналина (EPI) в плазме, быстро накапливались данные о различных норадренергических и адренергических ответах в разных случаях. ситуации. Начала появляться новая концепция, согласно которой симпатическая нервная система играет ключевую роль в соответствующем перераспределении кровотока в таких ситуациях, как ортостаз, воздействие холода, умеренная кровопотеря, передвижение, физические упражнения, изменение потребления соли и погружение в воду; адреномедуллярная гормональная система (АГС) реагирует на глобальные или метаболические угрозы, такие как гипогликемия, геморрагическая гипотензия, упражнения сверх анаэробного порога, удушье, эмоциональный стресс и шок.Также были накоплены доказательства ассоциации активации SNS с активным бегством, избеганием или атакой и ассоциации активации AHS с пассивным, неподвижным страхом.

В более общем плане, согласно недавно предложенной концепции, стрессовые реакции имеют своего рода «примитивную специфичность», а AHS и SNS могут реагировать по-разному, в зависимости от типа и интенсивности стрессора, воспринимаемого организмом и интерпретируемого в свете. опыта. Вместо того, чтобы симпатоадреналовая система становилась активной только в экстренных случаях, тонический симпатический нервный отток к нескольким сосудистым ложам, органам и железам присутствует даже в условиях покоя и повседневных переживаний, таких как ортостаз, локомоция, постпрандиальное состояние и воздействие измененных Температура окружающей среды может изменить симпатоневральный отток с незначительной активацией АГЧ или без нее.С другой стороны, даже небольшое количество глюкопривации, вызывающее общую метаболическую проблему, вызывает в основном адреномедуллярную реакцию без генерализованной активации SNS.

Адренокортикально-адреномедуллярная эффекторная система?

В ответ на ситуации, которые стимулируют адреномедуллярную секрецию, происходит одновременная активация оси гипоталамус-гипофиз-надпочечник (HPA). Как обсуждается ниже, связь AHS с активацией HPA кажется более тесной, чем ассоциация AHS с активацией SNS.

В ходе недавнего метаанализа формально и всесторонне оценивалась клиническая и доклиническая литература, в которой в тех же исследованиях измерялись плазменные EPI, адренокортикотропин (ACTH) и NE ответы на стрессоры. Величину ответов классифицировали в соответствии со следующими критериями. Если не было значительного изменения уровней зависимой переменной в плазме, присваивался балл 0. Если наблюдалось статистически значимое увеличение, но менее чем удвоение исходного уровня до стресса, присваивался балл 1.Если имело место как минимум удвоение базового значения, превышающее базовое значение в 3 раза, присваивалась оценка или 2. Если наблюдалось значительное увеличение, от 3 до 10 раз по сравнению с исходным значением, присваивался балл 3. Если наблюдалось значительное увеличение до ≥ 10 раз по сравнению с исходным значением, присваивалась оценка 4. Для каждого фактора стресса использовалось среднее значение по исследованиям, без взвешивания исследований по количеству субъектов. Всего было идентифицировано 15 различных стрессоров, по которым имеющаяся литература удовлетворяла вышеуказанным критериям.

Средние ответы EPI были сильно положительно коррелированы со средними ответами ACTH (Рисунок 1, слева) и менее сильно — с ответами NE (Рисунок 1, справа).

Рис. 1. Ответы ACTH и NE (слева) Средние значения уровней адреналина (EPI) и кортикотропина (ACTH) в плазме при 15 различных стрессорах. Уравнение для линии наилучшего соответствия. (Справа) Средние значения уровней адреналина (EPI) и норэпинефрина (NE) в плазме для 15 различных факторов стресса.Уравнение для линии наилучшего соответствия.

Ответы EPI в плазме были больше, чем ожидалось, для ответов NE во время гипогликемии и меньше, чем ожидалось, для ответов NE во время воздействия холода без гипотермии, ортостаза и активного избегания / избегания. Плазменные ответы NE были больше, чем ожидалось для ответов ACTH во время воздействия холода без переохлаждения и тяжелых / изнурительных упражнений, и меньше, чем ожидалось для ответов ACTH во время гипогликемии.

Результаты этого метаанализа указывают на тесную связь между адреномедуллярной реакцией и реакцией HPA на различные факторы стресса.Эта связь кажется более сильной, чем связь между адреномедуллярными и симпатическими норадренергическими реакциями. Таким образом, полученные данные свидетельствуют в пользу концепции единой надпочечниковой системы над концепцией единой симпатоадреналовой системы.

Анализ также поддерживает понятие «примитивной специфичности», согласно которому стрессовые реакции возникают в относительно специфических нейроэндокринных паттернах. Способствуя гомеостазу, такое формирование паттерна дало бы явные преимущества при естественном отборе и, следовательно, эволюционировало.Напротив, теории Кэннона и Селье, основанные на одних и тех же стереотипных реакциях, независимо от стресса, не учитывают в достаточной мере выбросы на диаграммах рассеяния, связывающих EPI с NE и NE с ответами ACTH.

Таким образом, мета-анализ доступной литературы поддерживает более тесную связь адреномедуллярной функции с HPA, чем с ответами SNS на различные факторы стресса. Представляется, что существует по крайней мере такое же хорошее обоснование концепции координированных адренокортикально-адреномедуллярных ответов и координированных адреномедуллярно-симпатоневральных ответов.

Выводы: мудрость тела

Представления Уолтера Кэннона о гомеостазе, реакциях «бей или беги» и единой симпатоадреналовой системе оказались чрезвычайно плодотворными и, следовательно, ценными теориями. Каждый потребовал некоторых модификаций.

Что насчет «мудрости тела»? Каковы «цели» систем организма? «Хочет» ли организм регулировать температуру крови, концентрацию глюкозы и кислорода и так далее? Телеология — это учение о том, что общий замысел или цель определяют природные явления.Теория внутренней среды Бернара содержит элемент телеологии не в смысле утверждения применения сверхъестественной воли Творца, а в смысле приписывания общей цели действиям систем организма. Продолжая эту традицию, Кэннон писал в своей книге «Путь исследователя»: «Моя первая позиция основана на наблюдении, почти повсеместно подтвержденном нынешними знаниями, о том, что все, что происходит в наших телах, направлено на полезную цель».

Темы компенсаторности, адаптивности и целенаправленности стрессовых реакций примерно соответствуют механистическим, дарвиновским и телеологическим взглядам.Целенаправленность, хотя и полезна при выводе проверяемых гипотез, не может составлять сущность строго научной теории стресса, поскольку все элементы такой теории должны быть одновременно необходимыми и проверяемыми, и как доказать необходимость и существование целенаправленности? Сама по себе компенсация, возможно, достаточная для скупого определения стресса, кажется неадекватной для объяснения того, почему и как развивались реакции на стресс, как показывают многочисленные данные. Таким образом, научная теория стресса должна избегать включения понятия целесообразности и выходить за рамки понятия компенсаторности, чтобы включить преимущество выживания в виде адаптивности.

Эта логика является основой для гомеостатического определения стресса, согласно которому стресс — это состояние, при котором ожидания, будь то генетически запрограммированные, установленные в результате предшествующего обучения или выведенные из обстоятельств, не совпадают с текущим или ожидаемым восприятием внутреннего или внешняя среда, и это несоответствие между тем, что наблюдается или ощущается, и тем, что ожидается или запрограммировано, вызывает шаблонные компенсаторные реакции.

Таким образом, концепции Кэннона о гомеостазе, реакциях «бей или беги», симпатоадреналовой системе и даже мудрости тела — все эволюционировало, и они продолжают вдохновлять и вдохновлять исследователей более чем через полвека после его смерти.

Содержание этой статьи было адаптировано из (1) Goldstein DS. Адреналин и внутренний мир: введение в научную интегративную медицину . Балтимор, Мэриленд: Издательство Университета Джона Хопкинса, 2006; и (2) Goldstein DS, Kopin IJ. Адреномедуллярные, адренокортикальные и симпатоневральные реакции на стрессоры: метаанализ. Endocr. Регул . 2008; 42: 111-119.

Благодарность

Это исследование было поддержано программой очных исследований NINDS, NIH.

Принадлежность автора (-ов)

Дэвид Голдштейн — Отдел клинической нейрокардиологии, Программа клинических неврологии, Отдел внутренних исследований, Национальный институт неврологических расстройств и инсульта, Национальные институты здравоохранения, Бетесда, Мэриленд 20892 США.

Связанные истории, которые могут вам понравиться :

Клод Бернар Отец современной физиологии
80-летие исследования стресса
Ганс Селье и концепция стресса
Открытие адреналина в 9000 9000 David145 Sympatomic Dysautromaut Гольдштейн, Адреналин и внутренний мир
Психическое состояние Туберкулез и Тору Исигами

Борьба или бегство, гомеостаз, Уолтер Кэннон, Уолтер Кэннон и гомеостаз, открывший реакцию борьбы или бегства, мудрость тела

Источник : Изображение на обложке предоставлено: Библиотека Wellcome, Лондон, Уолтер Брэдфорд Кэннон.Фотография.

.