4. Гомеостаз і фізіологічна адаптація

Фізіологічна адаптація. Багатоклітинні організми існують у зовнішньому середовищі, а їх клітини – у внутрішньому. Внутрішнє середовище – це кров, лімфа, тканинна рідина. Умови зовнішнього середовища змінюються у великому діапазоні своїх показників, а внутрішнє середовище залишається сталим за своїм складом і фізико-хімічними властивостями. Такими постійними, сталими за величиною показниками є температура тіла, осмотичний тиск крові і тканинної рідини, вміст у них іонів натрію, калію, кальцію, хлору і фосфору, білків і глюкози, концентрація водневих іонів тощо.

Температура навколишнього повітря може змінюватися на десятки градусів у мінусову чи плюсову сторону, а температура тіла здорової людини постійно знаходиться на рівні 36-37 °С (36,6 °С). Концентрація глюкози в крові складає в середньому 0,1 %, концентрація іонів кальцію – 0,01 % і т. д. Якщо концентрація глюкози в крові знижується вдвічі, то виникає гіпоглікемічна кома з втратою свідомості. При незначному зниженні іонів кальцію в крові виникають судоми. Отже для забезпечення здорового стану людини ці та інші константи (постійні величини) внутрішнього середовища повинні бути сталими.

Відносна динамічна сталість складу і фізико-хімічних властивостей внутрішнього середовища, і сталість основних фізіологічних функцій організму, називається гомеостазом (від грец. homoіos – подібний, однаковий і stasіs – стан). Термін «гомеостаз» запропонував у 1929 р. американський фізіолог У. Кеннон. Проте, ще в 1878 році французький фізіолог Клод Бернар писав: «Всі життєві процеси мають тільки одну мету: підтримання сталості умов життя в нашому внутрішньому середовищі». Гомеостаз забезпечується складною системою координованих пристосувальних (адаптаційних) механізмів. Ці механізми мають нервову і гуморальну природу.

Рис. 1.2

Адаптація екстремальних чинників (за М. Агаджаняном, 1981): А – класифікація чинників адаптації; Б – фази адаптації

У відповідь на вплив подразників зовнішнього середовища організм в цілому і окремі його системи відповідають реакцією фізіологічної адаптації – активного пристосування (рис. 1.2). Адаптація завжди направлена на попередження порушень гомеостазу (рис. 1.3).

Ефективність адаптації знаходиться в прямій залежності від досконалості механізмів нервової і гуморальної регуляцій.

Регуляція функцій в організмі. Організм людини являє собою цілісну високоорганізовану систему, яка саморегулюється в процесі її функціонування. Кожна із ста трильйонів клітин організму людини має надзвичайно складну структуру, різноманітні функції і багатосторонню взаємодію з іншими клітинами. В процесі історичного розвитку тваринного світу (філогенезу) з багатоклітинних організмів розвинулась нервова система, яка разом з гуморальними механізмами регулює і координує всі функції організму в його постійній взаємодії з зовнішнім середовищем.

Спільний регулюючий вплив нервової системи і гуморальних чинників (біологічно активних хімічних речовин залоз внутрішньої секреції, крові, лімфи і тканинної рідини) на фізіологічні процеси називається нейрогуморальною регуляцією. Нервова система має центральний і периферійний відділи, тобто розрізняють центральну нервову систему (ЦНС) і периферійну нервову систему (ПНС, див. тема 4, розділ 1). Нервова система об’єднує, регулює діяльність всіх органів, тканин і клітин організму, забезпечує взаємодію організму з зовнішнім середовищем; регулює поведінку у зовнішньому середовищі, пристосовує діяльність всього організму до мінливих умов довкілля.

Рис. 1.3

Критерії адаптації (за М. Агаджаняном, 1981).

Нервову регуляцію діяльності організму доповнює гуморальна регуляція. Основне значення в гуморальній регуляції мають залози внутрішньої секреції (ендокринні залози), які виробляють і виділяють у кров гормони (див. розділ 4. Гормональна регуляція функцій організму).

Крім гормонів ендокринної системи, до гуморальних регуляторів функцій організму належать: 1) продукти обміну речовин, наприклад, вуглекислий газ (СО2); 2) тканинні гормони типу нейроактивних пептидів та деяких інших хімічних сполук; 3) медіаторні речовини – ацетилхолін, норадреналін, адреналін, гамма-аміномасляна кислота та інші. Виділяючись у великій кількості в працюючому органі, СО2 викликає місцеве розширення судин даного органа і тим самим збільшує його кровопостачання; діючи на інтерорецептори і безпосередньо на нервові центри довгастого мозку, СО2 стимулює дихання, серцеву діяльність, оптимізує тонус судин. Молочна кислота, яка утворюється в інтенсивно функціонуючих м’язах, так же, як і СО2, розширює судини в працюючих тканинах, активує кровообіг і дихання.

Пептиди – органічні речовини, до складу яких входять залишки однакових або різних амінокислот, з’єднаних між собою пептидними зв’язками (-СО-NH-). Деякі з них є нейрогормонами; вивільняючись з нервових клітин вони переносяться до інших клітин течією крові. До таких пептидів належать рилізинг-гормони (ліберини), які виробляються нервовими клітинами гіпоталамуса. В різних відділах ЦНС знайдені нейроактивні пептиди (ендорфіни), речовини з морфіноподібною дією. Окрім знеболюючої дії, ендорфіни зменшують рухову активність шлунково-кишкового тракту, впливають на емоційний стан людини.

Представниками високоактивних пептидів (гуморальних регуляторів діяльності) є такі тканинні гормони як гастрин, секретин, холецистокінін. Гастрин (гормон слизової оболонки воротаря шлунка) стимулює секрецію шлункового соку та ферментів підшлункової залози, посилює виділення жовчі і стимулює моторну функцію шлунка і кишечника; секретин (гормон слизової оболонки тонкої кишки) стимулює секрецію соку підшлункової залози і жовчі; холецистокінін стимулює спорожнення жовчного міхура і секрецію ферментів підшлункової залози.

Гуморальні хімічні чинники є учасниками кожного рефлекторного акту. В синапсах ЦНС, в симпатичних і парасимпатичних гангліях вегетативної нервової системи, в нервово-м’язових синапсах при передачі збудження виділяються в синаптичні щілини відповідні медіатори – ацетилхолін, норадреналін та ін. До гуморальних чинників, які проявляють високу біологічну активність, належать гістамін, брадикінін, серотонін, простагландини.

Таким чином, регуляція функцій організму людини здійснюється двома тісно взаємодіючими, взаємодоповнюючими механізмами – системою нервової регуляції і системою гуморальної регуляції (рис. 1.4).

Рис. 1.4

Загальна схема відношень між центральною нервовою системою, аденогіпофізом і периферичними залозами внутрішньої секреції (стрілками показані прямі і зворотні зв’язки).