Лекция № 4 регуляторные и гомеостатические механизмы обеспечения постоянства внутренней среды организма

На протяжении многих лет крылатая фраза Клода Бернара (Bernard, 1878): «Постоянство внутренней среды организма — залог его свободной и независимой жизни»,— служила отправной точкой для почти необозримого числа экспериментальных исследований, теоретических выводов, нередко спорных и противоречивых. Но лишь после того, как Уолтер Кеннон (Cannon. 1929) сформулировал свое представление о гомеостазе, заложенное в этой фразе содержание получило не только общебиологическое, физиологическое, но и глубокое философское звучание. Это не значит, что Кеннон открыл новую, неизвестную до него закономерность в организме. Сходные высказывания можно найти в трудах многих физиологов XIX и начала XX столетий (Е. F. W. Pfluger, L. A. Fredericq, Ch. R. Richet, И. M. Сеченов, И. П. Павлов, Л. А. Орбели, К. М. Быков. Л. С. Штерн и др.). Однако именно Кеннон ввел в науку определение, получившее всеобщее признание.

Под гомеостазом следует понимать относительное постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость физиологических функций организма (кровообращения, дыхания, пищеварения, обмена веществ и т. д.). В каждый момент своей жизни организм испытывает непрерывное влияние факторов, отклоняющих равновесие в ту или иную сторону («возмущающих воздействий»). Одновременно вступают в действие механизмы, предотвращающие или компенсирующие уже возникшие или наметившиеся сдвиги. Как указывает Г. Дришелъ (1960), понятие «гомеостаз» не разъясняет сущности явления. Оно лишь отражает тот факт, что при самых разнообразных условиях и потребностях основные физические и химические параметры во внутренней среде организма сохраняют удивительное постоянство. При этом даже значительные отклоняющие воздействия вызывают неожиданно малые и лишь временные колебания, после чего очень быстро восстанавливаются нормальные внутренние взаимоотношения.

Для того чтобы жизнедеятельность организма не нарушалась, чтобы все физиологические функции осуществлялись в оптимальных условиях, необходимо сохранение постоянной концентрации водородных ионов, определенного осмотического давления крови и тканевой жидкости, устойчивой концентрации электролитов и микроэлементов, поддержание на одном и том же уровне температуры тела, кровяного давления, обмена веществ.

Под внутренней средой организма современная физиология, начиная с К. Бернара, понимает комплекс его жидких систем — крови, лимфы, тканевой жидкости, омывающих клеточные элементы и принимающих непосредственное участие в их питании и обмене. От состава и свойств общей внутренней среды — крови и микросреды отдельных органов и клеток — тканевой жидкости зависят трофика, реактивность и возбудимость, чувствительность к различным воздействиям, нормальная жизнедеятельность как всего организма, так и отдельных составляющих его элементов. Сдвиги, возникающие во внутренней среде, могут вызывать специфические изменения в рецепторах и эффекторах, регулируя и направляя биохимические и физиологические процессы в клетках, органах, физиологических системах, целостном организме.

Постоянство внутренней среды обеспечивается сложной системой приспособительных реакций, направленных на ограничение влияния факторов, способных вызвать нарушение гомеостаза. Факторы эти действуют на живую систему постоянно и неизменно, хотя и в разной степени и с различной интенсивностью. Но, возникая, они встречают каждый раз противодействие со стороны защитных, компенсирующих механизмов организма. Благодаря этому, состав, физико-химические и биологические свойства внутренней среды сохраняются на одном определенном уровне. Уровень этот стабилен лишь относительно, поскольку в живом организме нет и не бывает абсолютной, фиксированной стабильности, как и равновесие может быть только колеблющимся, динамическим. Все процессы совершаются в постоянном и непрерывном движении, которое подчиняется своим законам и имеет свой ритм. Поэтому предложенные некоторыми авторами термины «гомеокинез» (постоянство движения) и «гомеорез» (постоянство течения) не могут и не должны заменить всеобъемлющего понятия о «гомеостазе», которое включает устойчивость внутренней среды и физиологических функций в аспекте непрерывного движения и течения.

Однако ошибочной следует признать точку зрения некоторых исследователей, которые любое колебательное отклонение от той или другой константы готовы рассматривать как нарушение принципа гомеостатического регулирования (Гольдэкр, 1964) или как доказательство неадекватности самого представления о гомеостазе (Росин, 1965).

У. Кеннон всегда подчеркивал, что устойчивость организма не обусловлена «стабильностью» физиологических процессов. Это особая устойчивость, характеризующаяся непрекращающимся колебанием физиологических и биохимических показателей. Однако эти колебания протекают в сравнительно узких пределах.

В своей интересной и весьма информативной книге А. А. Логинов (1976) пишет, что степень гомеостатичности колебательных и тем более автоколебательных процессов биосистем находится в сложной зависимости от амплитудно-частотных характеристик (амплитуды, частоты и амплитудно-частотной интенсивности гомеостатического параметра).

По разным показателям границы гомеостаза могут быть жесткими и лабильными, меняясь и варьируя в зависимости от индивидуальных, временных, климатических, географических, сезонных условий. Гомеостаз в широком понимании охватывает вопросы циклического или фазового течения реакций, компенсации («меры физиологической защиты»), регулирования, противорегулирования, адаптации физиологических процессов, последовательности и эффективности включения различных защитных приспособлений, меняющуюся взаимозависимость нервных, эндокринных и гуморальных компонентов регуляторного процесса и т. д.

Как известно, живая клетка представляет подвижную, саморегулирующуюся систему, не находящуюся в абсолютном равновесии с окружающей средой. Поэтому ее внутренняя организация поддерживается активными процессами, направленными на ограничение, предупреждение или устранение сдвигов, вызванных различными воздействиями из внешней и внутренней среды. Способность возвращаться к исходному состоянию после отклонения от некоторой средней величины, вызванного тем или иным возмущающим фактором,— особое преимущество клетки.

В известной мере это относится и к целостному организму, который в процессе жизнедеятельности поддерживает и восстанавливает структуру и функции на молекулярном, микро- и макроскопическом уровнях вопреки всем нарушающим влияниям.

Каждое эмоциональное, физическое или химическое воздействие (введение фармакологического препарата, физиотерапевтическая процедура, изменение атмосферного давления, влажности среды и т. д.) может оказать возмущающее влияние на организм. Любое раздражение ведет к возникновению сложного комплекса приспособительных реакций, предотвращающих или сглаживающих возможный сдвиг в составе и свойствах внутренней среды, что обеспечивается не только выравниванием уже возникших изменений, но и многоконтурной системой физиологических мер защиты, направленных на их предупреждение. Раздражение является толчком в возникновении цепной реакции, выражающейся в одних случаях в нарастающих, в других — в затухающих фазовых колебаниях состава, физико-химических и биологических свойств крови, выведения из организма метаболитов, гормонов, медиаторов, электролитов, изменения проницаемости гисто-гематических барьеров, а также повышения либо понижения тонуса и реактивности комплексной вегетативной гуморально-гормональной системы.

Спортивная деятельность, в частности тренировки, упражнения, соревнования и т. д., во всех случаях должна быть отнесена к возмущающим факторам. Предстартовые и стартовые состояния, физические нагрузки, особенно ответственные, требующие максимального напряжения всех сил и возможностей организма, являются в той или иной степени стрессорными. Вот почему проблема гомеостаза приобретает для спортивной науки — спортивной физиологии и медицины особо важное значение. Постоянство внутренней среды, устойчивость физиологических функций, то, что называется относительной стабильностью или даже ультрастабильностью жизненных функций (Горизонтов, 1976), имеют для спорта особое значение.

Выход за границы гомеостаза нежелателен и даже опасен во всех фазах жизнедеятельности организма, но чреват самыми тяжелыми последствиями для спортсмена, выполняющего задание, не только связанное с его личной судьбой, но и имеющее нередко общественное или национальное значение. Пределы выносливости или работоспособности нормального здорового человека недостаточны для человека, специально занимающегося спортом, особенно спортсмена высокого класса. Отсюда и проблемы оптимальных и неоптимальных границ гомеостаза, тренировки и совершенствования гомеостатических механизмов, приспособления внутренней среды организма и основных физиологических функций к предъявляемым требованиям, сокращения длительности восстановительного периода, управления физиологическими процессами в условиях покоя и физического напряжения (Кассиль, 1974, 1975).

И совершенно естественно, что проблема гомеостаза самым тесным образом связана с проблемой адаптации, приспособления организма к меняющимся условиям внешней среды, к требованиям, предъявляемым живой системе при стрессовых и экстремальных условиях. Как указывает Лабори (Laborit, 1976), земная биосфера сама в достаточной степени гомеостазирована. А здоровый организм человека, стабилизируя свои гомеостатические механизмы, сохраняет постоянство внутренней среды, «залог его свободной и независимой жизни».

Гомеостаз обеспечивается нервными, гуморально-гормональными, обменными и выделительными механизмами. Он является результирующим многих частных, непрерывно возникающих, усиливающихся и затухающих физиологических процессов. Существует почти неограниченное число механизмов, регулирующих как внутриклеточные, так и межклеточные взаимоотношения. Эти механизмы позволяют сложной, высокодифференцированной живой системе поддерживать определенную, хотя и относительную устойчивость, несмотря на изменения во внешнем мире и сдвиги, возникающие в процессе жизнедеятельности органов и тканей.

В здоровом организме высших животных и человека колебания физиологических и биохимических параметров протекают в довольно узких гомеостатических границах, оптимальных для данной жизненной ситуации. Спортивная деятельность неизбежно раздвигает эти границы. Физиологические и биохимические параметры у спортсмена должны колебаться в более широких пределах, чем у человека, не занимающегося систематически спортом. Это можно было предвидеть, но прямые доказательства появились сравнительно недавно.

В некоторых случаях представление о гомеостазе используется (подчас не совсем правомерно) для объяснения изолированных физиологических состояний и процессов. Так, Лабори (Laborit, 1976) говорит о гомеостазе ограниченном (местном) и общем (генерализованном). Отсюда возникли встречающиеся в литературе понятия иммунологический, генетический, электролитный, системный, молекулярный, физико-химический, стайный гомеостаз и т. п. Появились термины «хемостат», «гемостат», «осмостат», «иммуно-гемостат» и т. д. Вряд ли это содействует углублению проблемы, скорее способствует ее расширению.

Большое место в литературе занимают поиски единой теории гомеостаза, вернее, стремление найти ведущий механизм, регулирующий многоплановые реакции, определяющие состояние жизненной устойчивости организма. Механизмы гомеостатических реакций рассматриваются по-разному различными авторами. Выделение ведущего фактора, направляющего и регулирующего основные физиологические процессы, в целостном организме при возмущающих воздействиях чрезвычайно сложно и на современном уровне знаний не всегда возможно.

Ни одна из предложенных концепций гомеостаза не исчерпывает всей проблемы в целом. Теории ведущей роли вегетативной нервной системы (Л. А. Орбели, Э. Геллъгорн), кортико-висцеральной регуляции (К. М. Быков), барьерных функций организма (Л. С. Штерн), нервной трофики (А. Д. Сперанский), гипофизарно-надпочечниковых взаимоотношений (Г. Селъе), интегрирующей роли отдельных функциональных систем (П. К. Анохин), гипоталамического регулирования (Н. И. Гращенков) и т. д. охватывают лишь разные стороны проблемы. Лабори (Laborit, 1976) утверждает, что вся проблема равновесия живого многоклеточного организма сводится к перемещению в нем молекул водорода (Н₂), что ведет к изменению рН внеклеточной жидкости. Е. Кнокс (Кпох, 1976) развивает теорию антизимов (ингибиторов энзимов), образующихся по принципу обратной связи при ферментативных реакциях, поддерживающих гомеостаз.

В последние годы появился ряд работ, оценивающих гомеостаз с физико-химических позиций (Wiener, 1961). Так, В. Н. Новосельцев (1973) рассматривает проблему гомеостаза как задачу управления потоками вещества и энергии, которыми открытая система обменивается со средой. Многие авторы представляют внутреннюю среду в виде сложноцепной системы с рядом «активных входов» (внутренних органов) и последовательностью физиологических показателей (кровоток, артериальное давление, газообмен), знание каждого из которых обусловлено активностью «входов» предшествующих показателей. При этом не учитывается роль «выходов», различных при разных состояниях организма. Стремление решить проблему гомеостаза с позиций кибернетики представляет попытка У. Эшби (1959) сконструировать самоорганизующееся устройство, моделирующее способность живых организмов поддерживать некоторые величины в физиологически допустимых границах.

В течение многих лет разрабатываются вопросы вегетативно-гуморалъно-гормоналъного обеспечения гомеостаза в условиях нормы и патологии. Но мы отнюдь не считаем, что это единственный механизм, осуществляющий постоянство внутренней среды и устойчивость физиологических функций. Экспериментальные и клини-физиологические исследования показывают, что тонус и реактивность вегетативной нервной системы играют важнейшую роль в поддержании гомеостаза. Литература, посвященная ее значению в осуществлении гомеостатических реакций, чрезвычайно велика (см. работы Л. А. Орбели, Л. С. Штерн, Н. И. Гращенкова, Г. Н. Кассиля и др.). Э. Геллъгорн (1948) указывает, что вегетативная нервная система, изменяя и регулируя функции кровообращения и дыхания, процессы теплопродукции и теплоотдачи, объем и состав крови, а также ряд других функций организма, играет основную роль в сохранении гомеостаза.

Создание и поддержание адекватных условий во внутренней среде организма обеспечивается комплексной вегетативной системой (Кассиль, 1970). Понятие это охватывает вегетативный нервный аппарат (сегментарный, надсегментарный), совокупность гуморально-гормональных регуляторных механизмов и физико-химическую систему организма. Эрго- и трофотропные функции организма, взаимоотношение которых представлено на схеме М. Моннъе (Monnier, 1968), в значительной степени определяются как количеством, так и качеством адрен- и холинергических метаболитов во внутренней среде (рис. 1).

Рис. 1. Схема эрготропного (центрифугальные стрелки) и трофогропного (центрипетальные стрелки) переключения по М. Моннье (Monnier, 1968)

Селективное активирование определенных вегетативных органов под влиянием симпатической нервной системы вызывает повышение реактивности (готовности к действию) анимальной нервной системы. Селективное активирование определенных вегетативных органов под влиянием парасимпатической нервной системы создает оптимальные условия во внутренней среде (ассимиляция, удаление использованных продуктов)

Особый интерес представляют в этом плане различные формы колеблющегося, динамического вегетативного равновесия (рис. 2). Данные, полученные при изучении комплексной вегетативно-гуморально-гормональной системы человека (здорового и страдающего различными формами патологии), показывают, что состояние, получившее название вегетативного равновесия нельзя рассматривать в виде какой-то статической или неизменной величины. На самом деле — это протекающее в определенных границах гомеостаза, постоянно меняющееся, имеющее свой ритм и колебательный контур, пребывающее в постоянном движении соотношение нервных и гуморалъно-гормональных параметров симпато-парасимпатического ряда регуляторных механизмов.

1 — колебания вегетативного равновесия (различная штриховка) в условиях нормальной жизнедеятельности организма; 2 — преобладание симпатического отдела при неизменном состоянии (тонусе и реактивности) парасимпатического; 3 — преобладание симпатического отдела при снижении тонуса и реактивности парасимпатического; 4 — преобладание парасимпатического отдела при неизменном состоянии (тонусе и реактивности) симпатического; 5 — преобладание парасимпатического отдела при снижении тонуса и реактивности симпатического. Фазовые колебания тонуса и реактивности условно представлены различной штриховкой.

«Соотношение сил» внутри вегетативной нервной системы зависит от протекающего в определенных границах гомеостаза тонуса и реактивности всего вегетативно-гуморально-гормонального комплекса, характеризующегося сменой активности его симпатических и парасимпатических компонентов.

Динамическое определение содержания в жидких средах организма и его выделениях метаболитов, медиаторов и гормонов (адреналина, норадреналина, их предшественников и продуктов превращения, ацетилхолина, гистамина, серотонина, кортикостероидов, инактивирующих их ферментных и связывающих систем) является одним из наиболее адекватных методов исследования центральных и периферических отделов вегетативной нервной системы (Кассиль, 1963). При этом высокая симпатическая активность крови и тканевой жидкости может зависеть не только от высокого содержания в них адреналина и норадреналина, но и от снижения уровня ацетилхолина, а повышение парасимпатической активности обусловлено как нарастанием количества ацетилхолина, так и низким содержанием адреналина и норадреналина. По уровню в жидких средах и выделениях организма адреналина и норадреналина можно судить о состоянии симпато-адреналовой системы в целом или ее отдельных звеньев — нервного и гормонального.

Описаны различные формы нарушения тонуса и реактивности вегетативной нервной системы. Они охватывают не только весь комплекс как единое целое, но и во многих случаях отдельные его элементы, связанные с деятельностью определенных тканей, органов, физиологических объединений.

В нормальных условиях жизнедеятельности организма повышение симпатической активности крови постоянно компенсируется нарастанием активности парасимпатической. Увеличение количества веществ одного ряда по принципу «обратной связи» уравновешивается либо усилением процессов инактивирования, либо повышенным образованием или уменьшенным распадом веществ противоположного ряда. Этим обеспечивается относительное постоянство биологической активности жидких сред организма. Выраженные патологические состояния, в некоторых случаях с необратимым исходом, могут возникнуть в тех случаях, когда организм в силу тех или иных причин не в состоянии противопоставить одной какой-либо перевозбужденной (или перенапряженной) системе систему, компенсирующую, уравновешивающую активность первой.

Для выявления границ гомеостаза в нашей лаборатории разработаны различные функциональные пробы, позволяющие выявить потенциальные и резервные возможности организма, тонус и реактивность симпатического и парасимпатического отделов комплексной вегетативной нервной системы. При определенных физиологических состояниях, как и при некоторых формах нервной и висцеральной патологии, реакции этой системы могут быть ослаблены, усилены или извращены. Сложное, в какой-то мере реципрокное, взаимоотношение имеет существенное значение для спортивной деятельности. Как показывают материалы, изложенные в последующих главах, физические нагрузки в зависимости от вида, интенсивности, длительности могут вызвать адекватные и неадекватные сдвиги во внутренней среде организма. Сдвиги эти позволяют оценить состояние гомеостатических механизмов и выявить скрытые формы патологии и предпатологии (Кассиль, 1974).

П. Д. Горизонтов (1976) считает, что гомеостаз - большая проблема современной патологии, поскольку сама болезнь по своей типической сущности представляет нарушение его механизмов и путей восстановления, но, точнее, гомеостаз — основная проблема физиологии, имеющая лишь выход в патологию. Сопоставление результатов большого числа клинических и клинико-физиологических наблюдений и исследований показывает, что некоторые нарушения нормальной жизнедеятельности организма можно расценить как особый вид патологии — «болезни гомеостаза» (Кассиль, 1966). К ним относятся состояния, обусловленные недостаточностью, избытком или неадекватностью приспособительных и регуляторных систем организма. С известной условностью к ним следует причислить нарушения функций, связанные с процессами старения, некоторыми функциональными расстройствами, истощением нервной системы, эндокринного аппарата, заболеваниями типа вегетативной дисфункции, аллергическими проявлениями и т.д.. Это отнюдь не болезни адаптации, описанные Г. Селье (Selye, 1952), поскольку представление о гомеостазе и гомеостатических механизмах шире и охватывает больший круг вопросов, чем понятие об адаптационном синдроме и не может быть сведено к адаптивным гормонам, которым Г. Селье приписывает ведущую роль в развитии некоторых форм патологии. К «болезням гомеостаза» Г. Н. Кассиль относит периодические проявления нарушения функций, возникающие у людей совершенно здоровых в промежутках между приступами болезни. Течение их подчинено какому-то еще мало изученному ритму. При этом, как неоднократно подчеркивается в этой книге, гуморально-гормональные сдвиги предшествуют нарушению физиологических функций.

Примером могут служить столь часто наблюдаемые при нарушениях деятельности гипоталамических центров вегетативные кризы. Установлено, что за несколько часов до наступления симпато-адреналового криза с его характерными проявлениями перевозбуждения симпатического отдела вегетативной нервной системы в крови резко нарастает уровень катехоламинов (рис. 3, 4). В то же время стремительное повышение парасимпатической активности крови является первым признаком надвигающейся ваго-инсулярной бури. На высоте криза, когда течение физиологических процессов вышло за границы гомеостаза, гуморально-гормональные взаимоотношения резко перестраиваются. При симпато-адреналовом кризе в крови компенсаторно нарастает содержание ацетилхолина, а при ваго-инсулярном - катехоламинов (Кассиль, 1964).

Опыт показывает, что слабые физические, химические или комбинированные воздействия являются факторами, тренирующими гомеостатические механизмы здорового и больного организма. При длительном применении они приводят к установлению нового, более совершенного режима фазовых колебаний физиологических и биохимических параметров.

Значение проблемы гомеостаза далеко выходит за пределы экспериментальных исследований и научных споров.

Параллельными линиями отражены границы гомеостаза (S — симпатические, Р - парасимпатические); а — биохимические (гуморально-гормональные) сдвиги; б - физиологические сдвиги при развитии и затухании явлений криза; 1 — фаза нарастания симпатомиметической активности крови; 2 — фаза снижения симпатомиметической и нарастания парасимпатомиметической активности крови; 3 — фаза постепенного нарастания физиологических проявлений симпато-адреналового криза; 4 — фаза выраженного симпато-адреналового криза с выходом за пределы гомеостаза.

Проблема эта охватывает все аспекты взаимодействия между организмом и средой. Для спортивной физиологии и медицины она имеет особо важное значение. Усиление и мобилизация приспособительных механизмов, «упорядочение» гомеостатических возможностей организма, выявление и укрепление ослабленных звеньев в системе мер «физиологической защиты» - важнейшая задача профилактической, клинической и спортивной медицины. Сугубо индивидуальный подход, использование современных методов физиологического, физико- и биохимического обследования, система тщательно продуманных функциональных проб и нагрузок помогают исследователю, работающему в области спорта, отыскать правильное направление исследований в каждом конкретном случае.

Лекция № 5

ВЕГЕТАТИВНЫЕ И ЭНДОКРИННЫЕ МЕХАНИЗМЫ АДАПТАЦИИ

Курс лекций

Лекция № 1

ЭНДОКРИННЫЕ АСПЕКТЫ

ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ АДАПТАЦИИ И ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ

Адаптация и резервы здоровья человека

В современных условиях проблема укрепления здоровья населения, сохранения трудовых ресурсов приобретает исключительное значение. Успешному ее решению будет способствовать более глубокое изучение физиологических механизмов приспособления организма человека к новой среде обитания, в частности, разработка научно обоснованных критериев адаптации.

Сам адаптационный процесс, включающиеся в него механизмы и его динамика, в конечном итоге, определяются состоянием и соотношением внешних и внутренних условий деятельности, которые выступают в качестве его внешних и внутренних детерминант - анализ этого и должен стать основой для изучения любых адаптационных процессов.

При разработке теоретических основ и изучении физиологических механизмов адаптации человека к комплексному воздействию различных социальных и экологических факторов среды необходимо теснее связать практику медико-биологических исследований с человеческими ценностями, чтобы взаимодействие между социальными и эколого-физиологическими факторами жизнедеятельности способствовала оптимальной адаптации.

Другими словами, при разработке современных проблем адаптации и решении крупномасштабных задач в области охраны здоровья необходима, по крайней мере, четырехмерная система оценок, в которую должны быть включены: экологические, медико-биологические, экономические и социальные критерии.

Изучение закономерностей адаптации человека к учебной, трудовой и спортивной деятельности должно быть направлено не только на достижение высоких результатов, но и на сохранение здоровья.

В развитии адаптационных реакций прослеживается два этапа: срочной, или несовершенное, адаптации, в процессе которой развивается комплекс функциональных изменений в организме, и долговременной, когда в результате систематического количественного закрепления структурных функциональных изменений организм приобретает новое качество, адаптируется к воздействующему фактору (Ф.З. Меерсон, 1981).

Переход срочной адаптации в долговременную осуществляется с помощью многократной активизации существующей или формирующейся в процессе реагирования на действие раздражителя функциональной системы.

В.П. Казначеев подчеркивает отсутствие четкой границы физиологических процессов адаптации и патологии адаптационных процессов, указывая, что «адаптация - это не физиологические флуктуации вокруг нормы, это не патология, а третья форма жизнедеятельности человека, направленная на поддержание и сохранение его здоровья в неадекватных условиях среды».

Изменение реакций отдельных систем и органов в процессе адаптации и взаимоотношения этих систем носит название «структуры адаптации» - «количественная характеристика реакций отдельных систем и органов, внутри- и межсистемные взаимоотношения в ходе адаптации, замещение функций, использование резервных возможностей организма изменение поведенческих реакций».

Механизмы адаптационных процессов целесообразно рассматривать на основе современного представления, что реакции организма на факторы окружающей среды обеспечиваются не отдельными органами, а определенным образом организованными и соподчиненными между собой интегративными системами.

Реакции на любое и достаточно сильное воздействие среды, на любое нарушение гомеостаза обеспечиваются, во-первых, системой, специфически реагирующей на данный раздражитель, и, во-вторых, стресс-реализующими адренергическими и гипофизарно-адреналовой системами, неспецифически реагирующими в ответ на самые различные изменения (И.П. Павлов, 1949; 1951; А.А. Ухтомский, 1937; 1956; Г. Селье, 1960; 1972; П.К. Анохин, 1973; 1975; А.Д. Слоним, 1979; В.П. Казначеев, 1983; М.М. Миррахимов и др., 1983; П. 1984; В.И. Медведев, 1984; С.Н. Сороко, 1984; Ф.З. Меерсон, 1986).

Общую основу различных долговременных адаптаций организма представляет системный структурный след, который часто меняет протекание отдельных вегетативных функций (окислительных процессов, сосудистой реакции, мышечного термогенеза) вплоть до противоположного.

Такие «следы» говорят о формировании в организме так называемой «вегетативной памяти», в основе которой лежит не только образование связей между центрами дистантных анализаторов, но и своеобразная взаимосвязь между отдельными элементами тканевой, сосудистой, эндокринной, иммунной системами, приводящая к ответной реакции - выбрасыванию гормонов и т.п.

Генетическая программа организма предусматривает не заранее сформировавшуюся адаптацию, а возможность ее реализации под влиянием среды. Это обеспечивает реализации: не только жизненно необходимых адаптационных реакций, но также экономное, направляемое самой окружающей средой расходование энергетических и структурных ресурсов организма и, таким образом, формирование фенотипа.

Процесс индивидуальной адаптации связан с формированием целого ряда изменений в организме, носящих характер препатологических или даже патологических явлений.

Эти явления как следствие общего стресса или напряжения отдельных физиологических систем являются своеобразной «ценой адаптации».

Структурная «цена адаптации» выражается в изменении функций систем для того, чтобы осуществить данную адаптивную реакцию; «биосоциальная плата» за адаптированность может включать в себя крайнее напряжение систем, морфофизиологические и биохимические перестройки в задействованных системах, а также повреждения на различных уровнях адаптации.

После прекращения действия стрессирующего фактора выявляется возможность обратного развития процесса долговременной адаптации - деадаптации. При физиологической деадаптации этот процесс обеспечивает возврат к преадаптационному состоянию, а при дальнейшем прогрессировании он приводит к избирательной атрофии ключевых структур клетки, глубокому нарушению функций, переходя в патологическую деадаптацию.

В условиях активной адаптации происходит напряжение регуляторных механизмов и требуется вмешательстве центральных механизмов - централизация управления - степень которой пропорциональна силе внешнего воздействия.

Для понимания механизма формирования регулирующей системы нервных процессов огромное значение имеет функциональная подвижность (лабильность), которая определена Н.Е. Введенским как «большая или меньшая скорость элементарных реакций, сопровождающих функциональную активность».

Конечная цель подготавливается сложной работой различных функциональных систем и регулирующей деятельностью мозга уже в начальной стадии адаптации и стадии афферентного синтеза.

Адаптация к экстремальным условиям - следствие значительных морфофункциональных сдвигов в организме, следовательно, адаптация, как неотъемлемое проявление жизни обладает целесообразностью, а «цена адаптации» является ее выражением.

Функциональная система в процессе адаптации может реагировать либо актуализацией (усилением функций отдельных жизненно важных систем), либо мобилизацией (включением других компонентов).

На быстрые изменения (например, экзаменационный стресс) в окружающей среде организм отвечает оперативной перестройкой функционирования всех систем (быстрая кратковременная адаптация), осуществляемой по нервным каналам ЦНС, что обеспечивает кратковременную мобилизацию функций. Если она не сопровождается соответствующим пластическим и энергетическим обеспечением, наступает декомпенсация и развивается патологическое состояние.

Если после срочного управления включается и «стратегическое» управление, в котором передача информации осуществляется по гуморально-гормональным каналам, то наступает долговременная адаптация, т.е. организм переходит в новое состояние функционирования, поскольку изменяются его потребности и исходное состояние.

В целом процесс адаптации можно разделить на три фазы:

1. действие оперативных механизмов управления;

1. одновременное действие оперативных и стратегических механизмов;

2. фаза преимущественного действия стратегических механизмов.

Все сложные факторы деятельности целостного организма (мотивация, память, эмоции, поведенческие реакции в новых условиях и др.) выступают в органическом единстве, и только благодаря этому функциональному единству и селективной обработке многообразной информации обеспечивается адекватная стабильная адаптация. Благодаря регулирующей роли нервной и эндокринной систем, главным образом, высших отделов головного мозга, осуществляется выбор наиболее адекватной реакции, удовлетворяющей требованиям данной ситуации и дающей полезный результат.

Анализ собственных и литературных данных позволяет выделить четыре стадии развития адаптивных сдвигов в организме под влиянием повышенных физических либо психоэмоциональных нагрузок - первая стадия адаптации - острая «аварийная» - имеет место экономически расточительная, генерализованная реакция функциональных систем организма.

При столкновении человека с теми или иными экстремальными условиями уже в самом начале стадии включаются резервные возможности организма. Одновременно с расточительной генерализованной реакцией происходит, благодаря интегративной деятельности центральной нервной системы, селекция и синтез компенсаторно-приспособительных реакций, наиболее эффективных и биологически целесообразных для конкретных условий.

Вторая стадия - афферентного синтеза, в процессе которого происходит обработка самой разнообразной информации в ЦНС из внешнего и внутреннего мира и формируется процесс адаптации на основе доминирующей: физического фактора и доминирующей в данный момент социальной мотивации.

Третья стадия - нестабильной адаптации, когда выявляется напряжение отдельных функциональных систем, продолжительность которой зависит от специфики воздействующего доминирующего фактора, от индивидуальных конституциональных и возрастных особенностей, а также социальных условий и мотиваций.

Четвертая стадия - либо формируется долговременная, устойчивая адаптация, либо в результате чрезмерного напряжения и истощения ресурсов организма наступает стадия дезадаптации.

Предельный уровень умственных и физических нагрузок, сочетающийся с высоким эмоциональным напряжением, часто приводит к перенапряжению физиологических систем и снижению функционального состояния организма в целом.

Каждое функциональное состояние характеризуется не столько изменениями определенных количественных показателей, сколько типом соотношений между ними и закономерными тенденциями в динамике.

С этих позиций наиболее полным выглядит понятие функционального состояния, предложенное В.И. Медведевым (1982, 1984). «Функциональное состояние человека понимается как интегральный комплекс наличных характеристик тех функций и качеств человека, которые прямо или косвенно обусловливает выполнение деятельности».

Поэтому диагностически значимыми для оценки и прогнозирования функционального состояния организма оказываются не сами по себе симптомы учащения пульса, повышения артериального давления, в непосредственном их количественном выражении, а направление, величина сдвигов этих показателей и соотношения между ними (А.Б. Леонова. 1984). В свою очередь специфичность функционального состояния опосредуется индивидуальными особенностями человека.

В зависимости от количества, качества, интенсивности, времени воздействия физических и социальных факторов, а также исходного функционального состояния организма можно прогнозировать и конечный результат адаптации.

Фундаментально-прикладными задачами, связанными со значительной гармонизацией взаимодействия человека с физической и социальной средой, являются разработка новых критериев адаптации, поиск новых тестов для определения индивидуальной реактивности организма на различных интегральных уровнях (кардиореспираторная система, центральная нервная система, нейрогуморальный, эндокринный уровни и др.), с целью систематизации, классификации синдромов, характерных для нарушения метаболизма, а также для исследования индивидуально-конституциональных особенностей, формирующихся в процессе онтогенеза человека.

Все это позволяет в свою очередь установить «нормы» здорового человека для различных климатогеографических регионов, разработать научно обоснованные средства и мероприятия для коррекции нарушения процессов адаптации, а также определить критерии отбора людей с учетом специфических учебных, социально-экологических и производственных особенностей.

Для современной физиологии как отечественной, так и зарубежной, характерен переход на химические и физико-химические позиции, который не только сформировался, но уже занял целый раздел науки, который с известным правом можно назвать «химической физиологией». Это не всем известная физиологическая химия, а именно физиология, использующая все достижения химии, физики, физико-химии, био- и патохимии. Это физиология молекулярная, проникающая в интимные процессы, совершающиеся во всем организме, в физиологических системах, органах, тканях, клетках, субклеточных образованиях.

Доминирующее значение нервного аппарата в регуляции и координации функций организма требует изучения тончайших механизмов нервной деятельности. Вопрос о том, как и каким образом осуществляет нервная система свое постоянное направляющее и организующее влияние на физиологические процессы, как регулирует она жизнедеятельность организма, является одним из основных и одновременно наиболее сложных в биологии.

Благодаря огромным успехам эндокринологии во второй половине XIX и начале XX столетий представление о роли гуморальных факторов в регуляции жизненного процесса получило необычайно широкое распространение в физиологии и патологии. Немало исследователей склонялись к мысли, что всю проблему регуляции функций организма можно свести к действию химических веществ, в первую очередь специфических продуктов, выделяемых железами внутренней секреции. Роль гормонов в регуляции функций выдвинулась на первое место, а гуморальные факторы приравнивались к действию гормональных, сугубо специфических веществ.

Открытия следовали одно за другим. Работы Клода Бернара (CI. Bernard), Броун-Секара (Ch. Brown-Sequard), Иоганеса Мюллера (J. Muller), Пфлюгера (Е. F. PfKiger), Шиффа (Н. Schiff), В. Я. Данилевского и многих других в значительной степени способствовали успеху гуморального направления в физиологии. Однако представление о химической корреляции и координации функций в его современном аспекте было впервые выдвинуто Бейлиссом и Стерлингом (Bayliss, Starling, 1905) в связи с обоснованием механизма секреторных процессов. Развитие идей нервизма (И. М. Сеченов, И. П. Павлов, Н. Е. Введенский) наряду с широким изучением вопросов гуморальной регуляции (А. Ф. Самойлов, А. А. Ухтомский, Л. С. Штерн, И. П. Разенков, К. М. Быков, А. В. Кибяков, С. Loewi, Н. Dale, W. Cannon, F. Kjaus, L. Asher, W. Feldberg и др.) выявило чрезвычайно тесное, взаимно обусловленное участие нервного и гуморального механизмов в координации физиологических процессов. Изучение химических и физико-химических взаимоотношений в организме значительно расширило наши возможности при решении неясных и недостаточно разработанных проблем физиологии и патофизиологии организма, в частности тонуса и реактивности вегетативной нервной системы. В этом плане особое значение для понимания коррелятивных механизмов организма приобрели гуморальные и гормональные факторы.

У высокоразвитых животных и человека гуморальная регуляция подчинена нервной, составляя вместе с ней единую систему нейрогуморальных координационных взаимоотношений. В течение многих лет исходя из предвзятых теоретических положений и не совсем точных экспериментальных данных некоторые авторы противопоставляли нервную регуляцию гуморальной. Сторонники нервной регуляции стремились доказать отсутствие сколько-нибудь существенного химического взаимодействия между органами и тканями, в то время как представители классического гуморального направления готовы были исключить ведущее значение нервных связей и нервных взаимоотношений в организме. Примирение этих крайних точек зрения произошло сравнительно недавно. И в настоящее время уже ни у кого не возникает сомнений, что в целостном организме регуляции функций осуществляются комплексными нейро-гуморально-гормонально-ионными и барьерными механизмами.

На современном уровне знаний о нейрогуморалъно-гормональных регуляторных взаимоотношениях в организме можно судить по содержанию биологически активных веществ во внутренней среде с учетом количественных и качественных сдвигов в их соотношении. Цепь регулирования составляет совокупность жидких сред организма: кровь, лимфа, тканевая (межклеточная) жидкость. Экраном, отражающим, хотя и с некоторым запозданием, совершающиеся в организме процессы регулирования функций, являются моча, слюна, пот и другие выделения организма, особенно если они исследуются через точно фиксированные (сжатые) промежутки времени. Это, как указывает F. Дришель (1960), соответствует определению, принятому в технике, где под цепью регулирования понимают ту часть системы, в которой значение некоторого параметра определяется регулированием. Вегетативная нервная система представляет «нервный интегратор» организма. Гормоны, точнее, биологически активные вещества, составляют «гуморальный интегратор». Они разносятся током крови по всему организму, однако только в определенных местах (так называемых результирующих органах) вызывают целенаправленные специфические реакции, вступая во взаимодействие с эффекторной клеткой или действуя на соответствующий рецептор.

Сопоставление клинических, физиологических и биохимических показателей позволяет сделать вывод, что определение в жидких средах и выделениях организма биологически активных веществ эрго- и трофотропного ряда является одним из адекватных методов изучения тонуса и реактивность (готовности к действию) различных отделов вегетативной нервной системы.

Постоянно меняющиеся количественные и качественные соотношения метаболитов, гормонов, медиаторов во внутренней среде не только отражают, но и определяют состояние как периферических, так и центральных отделов вегетативной нервной системы.

Важное значение для оценки регуляторных механизмов имеют ферментные, связывающие и инактивирующие системы, а также скорость образования и распада биологически активных веществ, градиент выведения их из организма (клиренс) и т. д.

В то время как роль химического фактора в осуществлении местных, строго локализованных реакций, имеющих ограниченное целевое назначение, более или менее подробно изучен вопрос об участии в регуляции функций многообразных химических соединений, образующихся в процессе обмена веществ, нередко требует не только всестороннего анализа, но и расшифровки. За последние годы в этом отношении достигнуты значительные успехи. Из общей суммы синергически и антагонистически действующих метаболитов, специфических и неспецифических продуктов обмена веществ выделены группы с определенной химической структурой, обладающие строго направленными физиологическими свойствами и особенностями. Можно считать установленным, что организм непрерывно информируется в каждый данный момент об уровне и изменениях биологической активности крови.

У здоровых людей биологическая активность крови волнообразно колеблется в довольно узких границах гомеостаза. Соотношение гормонов, медиаторов, метаболитов, ферментных систем в жидких средах организма непрерывно меняется и не укладывается в какие-либо стойкие биохимические параметры. Оно зависит от потребностей организма, различных при тех или других условиях внешней или внутренней среды, от разнообразных экзо- и эндогенных раздражений и многоступенчатых регуляторных механизмов (последовательно включающихся по мере необходимости), основная задача которых сводится к поддержанию определенного уровня биохимических и физиологических процессов.

Сопоставление биохимических и физиологических параметров, в особенности при исследовании крови, не всегда отражает «расстановку сил» в данный конкретный момент. Мгновенно возникающие, быстро сглаживающиеся, переходящие в свою противоположность колебания биологической активности крови при различных функциональных состояниях вегетативно-гуморально-гормонального комплекса могут не совпадать во времени с медленно протекающими, более инертными, во многих случаях более длительными и устойчивыми физиологическими реакциями. В этом плане более показательны данные, полученные при исследовании мочи, собранной в течение строго фиксированных периодов времени. Они характеризуют интегративную деятельность организма, вернее, соотношение эрго- и трофотропных механизмов регуляции функций.

Нельзя не признать, что современная теория нейрогуморально-гормональной регуляции функций еще до сих пор находится в стадии аналитического накопления фактов и лишь в ограниченной степени дает синтетическое объяснение общих закономерностей, определяющих динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды организма. Изучение обмена отдельных биологически (физиологически) активных веществ находится на той стадии развития, когда из известных элементарных процессов и уже более или менее изученных частных механизмов нельзя еще построить законченное единое целое. В первую очередь это относится к современным представлениям с гуморально-гормональной регуляции деятельности нервной системы в ее центральных и периферических отделах — от рецептора до нейрона, ансамбля нейронов или нервного центра.

В течение многих лет одной из ведущих задач физиологии, особенно физиологии отечественной, являлось изучение роль нервной системы в формировании внутренней среды организма. Рассматривая нервное звено как ведущую часть той или другой функциональной системы, физиологии и, в значительной степени, фармакологии оставляли вне поля зрения значение химических факторов в регуляции и организации интегральной деятельности самого нервного аппарата. Между тем функционалъное состояние всей нервной системы, как и входящих в ее состав клеточных элементов, зависит не только от нервных импульсов, поступающих из внешней и внутренней среды, и взаимодействия специфических и неспецифических мозговых структур, но и от кровоснабжения и метаболизма самих нейронов, химического состава и физико-химических свойств окружающей их микросреды. Здесь имеет место не подчинение одной системы другой и отнюдь не только осуществление принципа обратной связи («регулировка регуляторов»), а теснейшая взаимопроникающая (цепная, кольцевая) взаимосвязь и взаимообусловленность нервных и химических процессов.

Если в условиях физиологической нормы нервная регуляция является в известной мере ведущей, то при некоторых воздействиях на организм или определенных стрессовых ситуациях, связанных с нарушением гомеостатических механизмов, состояние самой нервной системы зависит от химических и патохимических сдвигов в составе и свойствах как общей внутренней среды организма, так и непосредственной среды (микросреды) нервных клеток.

Упрощенные гуморальные механизмы регуляции, широко распространенные на низших стадиях развития животного мира, постепенно сменяются в процессе эволюции более сложными и более совершенными механизмами регуляции нервной системы.

В примитивном организме, когда нервная система отсутствует или находится в зачаточном состоянии, взаимосвязь между отдельными клетками и даже органами реализуется преимущественно гуморальным путем. Но по мере дифференциации и совершенствования нервной системы на более высоких ступенях морфологического и физиологического развития система гуморальных связей все более подчиняется нервному аппарату. Образующиеся под влиянием нервных импульсов многочисленные высокоактивные продукты обмена веществ в свою очередь могут действовать как раздражители на окончания чувствительных нервов и способны вызвать рефлекторным путем определенные физиологические, а иногда и патологические реакции.

Еще Н. Рогович (Rogowitsch, 1885) показал, что денервированные лицевые мышцы сокращаются при раздражении шейного симпатического нерва (феномен Роговича), т. е. возбуждение передается гуморальным путем. В начале XX в. возникло представление, что передача возбуждения с нервного окончания на эффекторную клетку связана с образованием каких-то химических соединений. Эллиот (Elliot, 1905) впервые высказал мысль о симпатотропном (возбуждающем симпатические элементы) действии адреналина. С тех пор неоднократно поднимался вопрос о сходстве в действии адреналина и симпатического отдела вегетативной нервной системы.

Более точное экспериментальное оформление эта идея получила после работ Отто Леви (Loewi, 1921), который показал, что при раздражении блуждающего нерва образуется так называемое вагусное вещество, обладающее свойствами ацетилхолина, а при раздражении симпатических нервов сердца образуется симпатическое вещество (симпатии), сходное с адреналином. Каждое из этих веществ воспроизводит действие соответствующих нервных импульсов. Значительное число экспериментальных работ, выполненных в различных лабораториях, показывает, что биологически активные вещества образуются во всем организме при раздражении разнообразных нервных элементов.

Открытие О. Леви явилось началом чрезвычайно важных исследований в физиологии, патологии и клинике. По существу оно открыло новую эру в изучении регуляции физиологических и биохимических функций организма. После работ О. Леви перед исследователями возник вопрос об образовании гуморальных веществ при переходе возбуждения не только с вегетативного нервного волокна на эффектор, но и при возбуждении соматического нерва и нервной клетки. Этим было положено начало учению о химической медиации, был открыт и идентифицирован целый класс медиаторов (трансмиттеров, посредников нервного возбуждения), высокоактивных веществ, играющих важную роль в передаче возбуждения с нервного окончания на рабочие органы и с одной нервной клетки на другую. Однако лишь через много лет стало ясным, что медиаторы принимают также активное участие в осуществлении нейрогуморальных связей между целостным организмом, органами и тканями.

А. Ф. Самойлов (1925) высказал предположение, что «на границе двух клеток одной из них выделяется какое-то ближе неизвестное вещество, и это вещество служит раздражающим агентом для другой клетки». Он впервые поставил вопрос о химическом характере передачи возбуждения с соматического нерва на скелетную мускулатуру, что через много лет было доказано работами Дейла (Dale е. а., 1936) и Фельдберга (Feld-berg, 1943).

Важное значение имеют исследования А. Ф. Самойлова (1925) о гуморальной природе центрального торможения. Он высказал мысль, что в центральной нервной системе, в ее синапсах происходит выделение особого вещества, которое и вызывает эффект центрального торможения. Несколько позже к этому выводу, независимо от А. Ф. Самойлова, пришел Шеррингтон (Scherrington, 1925).

Отдельные представители классического гуморального направления в физиологии считают, что биологически активные вещества обладают в основном «миметическими» свойствами, т. е. влияют непосредственно на эффекторные клетки и вызывают реакции, сходные с реакциями при раздражении соответствующих соматических и вегетативных элементов.

Однако в действительности этим не снимается их «нейротропное» (ваго- и или симпатотропное) действие, т. е. влияние на нервные окончания, нервные клетки, проводники и синапсы. Химические вещества могут играть роль гуморального звена рефлекторной дуги. Так, возникшая в силу рефлекторной реакции при раздражении чувствительных нервов повышенная секреция адреналина вызывает, характерный симпатический эффект, обусловленный как непосредственным действием адреналина на эффекторные клетки органов и тканей, так и влиянием (симпатотропным) на периферические и центральные элементы вегетативной нервной системы и на адренергические элементы мозга, в частности лимбико-ретикулярных его образований, Накопленные в литературе данные, как и материалы собственных исследований, свидетельствуют, что медиаторы нервного возбуждения, помимо передачи нервных импульсов, осуществляют функцию гуморальных регуляторов физиологических процессов.

Еще А. А. Ухтомский (1938) указывал, что продукты обмена, поступающие в кровь при возбуждении тканей, являются метаболическим хвостом нервного импульса. Циркулируя в крови, они действуют лишь на те органы, к которым имеют химическое сродство, адаптируя их к восприятию последующих нервных импульсов.

Согласно современным представлениям, в тканях, иннервируемых холинергическими нервами, существуют биохимические системы, вступающие в сложные реакции с ацетилхолином (холинореактивные биохимические системы), а в тканях, получающих адренергическую иннервацию,— системы, реагирующие с адреналином и норадреналином (адренореактивные биохимические системы). Поступая из нервной ткани в венозную кровь, высокоактивные продукты метаболизма, помимо непосредственного влияния на клетки, ткани и органы, вызывают нервно-рефлекторные реакции, действуя как раздражители на химиорецепторы. И, если роль медиаторов в передаче нервного возбуждения можно считать изученной и в значительной степени расшифрованной, то проблема их немедиаторного (дистантного) действия находится в стадии накопления фактов.

При известных условиях, в зависимости от количества, биологических свойств освобождающегося медиатора, активности ферментных систем, величины и скорости кровотока, градиента выведения из организма и т. д., действие медиаторов генерализуется и из местного превращается в отдаленное (дистантное). Во внутреннюю среду организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость, цереброспинальную жидкость) поступают значительные количества неизрасходованных медиаторов из эффекторов, нервных узлов, синапсов, волокон и нервных окончаний.

Дистантное действие гормонов и медиаторов на клетки-мишени осуществляется через систему аденозилциклаза — циклический 3'5'-аденозинмонофосфат (цАМФ) — фосфодиэстераза (фермент, способствующий разрушению цАМФ). Последний образуется из аденозинтрифосфата (АТФ) с помощью аденозилциклазы, которая присутствует в цитоплазме этических мембранах многих клеток, особенно клеток печени. Образование цАМФ стимулируется рядом гормонов (адреналином, норадреналином, гистамином, серотонином. вазопрессином), активирующих аденозилциклазу. цАМФ. служит внутриклеточным химическим посредником между клеточной мембраной и определенными ферментами — мишенями внутри клетки (Ленинджер, 1974).

Исследования показывают, что соотношение эрго- и трофотропных метаболитов в жидких средах и выделениях организма, как и содержание их в органах и тканях подопытных животных, позволяет судить о состоянии (тонусе и реактивности) комплексной вегетативно-гуморально-гормональной системы.

Состояние эрготропных функций организма отражают и определяют катехоламины, их предшественники и продукты превращения. Содержание адреналина в крови и моче является показателем состояния гормонального звена симпато-адреналовой системы, содержание норадреналина и дофамина — медиаторного. ДОФА характеризует резервные возможности этой системы. Определение метанефрина, норметанефрина. ванилилминдальной кислоты, связанных форм адреналина дает возможность судить о метаболизме катехоламинов при различных состояниях организма. Некоторые авторы (например, Monnier, 1968) относят к эрготропным системам также систему гипоталамус — гипофиз — кора надпочечников.

Трофотропные функции организма определяются в первую очередь системой ацетилхолина (АХ), в которую мы включаем АХ крови, свободный и рыхло связанный эритроцитами, а также величину связывания кровью in vitro, добавленного извне АХ и активность ацетилхолинэстеразы.

Соотношение отдельных компонентов внутри системы АХ при различных физиологических и патологических состояниях организма подвержено значительным колебаниям (см. с. 136). Оно варьирует у человека и некоторых видов животных (у крысы, собаки, крупного рогатого скота).

Работами Г. Н. Кассиля, Г. Я. Гебеля и др. (1976) установлено, что у человека соотношение компонентов, формирующих систему АХ, различно в артериальной и венозной крови, легочной артерии и локтевой вены, а также в крови, оттекающей от печени, правого и левого полушарий мозга. Можно считать доказанным, что немедиаторный АХ используется органами в процессе их жизнедеятельности (Коштоянц, 1950; Демин, 1967).

Трофотропные функции организма определяются также системами гистамина (Г) и серотонина (С). Состояние системы Г в крови определяется уровнем свободного Г, активностью гистидиндекарбоксилазы и диаминоксидазы, а также величиной гистаминопексии. В систему С входят свободный С крови и 5-оксииндолуксусная кислота (5-ОИУК), эвскретируемая с мочой. Определенные физиологические состояния организма характеризуются соотношением в крови Г/С (см. с. 148).

Большую роль в дистантном действии медиаторов играют барьерные механизмы, в частности гемато-энцефалический барьер. Проникая в центральную нервную систему из крови, медиаторы при определенных условиях могут изменить свое физиологическое действие, вызывая описанные Л. С. Штерн с сотрудниками (1960) неадекватные (антагонистические) реакции. Так, холинэргические вещества, например карбаминохолин, при введении в желудочки мозга вызывают выраженное возбуждение симпато-адреналового отдела вегетативной нервной системы (Кассиль, 1949, 1965).

Роль и ведущее значение лимбико-ретикулярной системы головного мозга, прежде всего гипоталамуса, в организации гуморально-гормональных взаимоотношений широко разработаны и нашли свое отражение в монографии Н. И. Гращенкова (1964) и ряде сборников под редакцией Н. И. Гращенкова, Г. Н. Кассиля, П. К. Анохина и А. М. Вейна (1963—1971 гг.).

В реакциях организма на гуморальные факторы большое значение имеет реактивность эффекторов, нормальная, повышенная или сниженная чувствительность их к тем или другим биологически активным веществам. Некоторые продукты тканевого метаболизма (например, аденозинтрифосфорная кислота) повышают чувствительность эффекторов к ацетилхолину. Вполне вероятно, что химическое или физико-химическое состояние рецептивных субстанций (холинергических, адренергических) определяет их реакцию на образующиеся при нервном импульсе или циркулирующие в крови медиаторы.

Дистантное действие медиаторов в значительной мере обусловлено (предопределено) физическим и химическим состоянием рецепторных зон, на которые они действуют, а также локализацией первичного раздражения. С каждым годом увеличивается число открытых и предполагаемых химиорецепторов. Намечается тенденция приписать им способность реагировать не только на все продукты обмена веществ, но даже на различные чужеродные химические и фармакологические препараты. Надо полагать, что функциональное (химическое или физико-химическое) состояние рецептивных субстанций определяет реакцию организма на образующиеся при нервном импульсе или поступившие в кровь метаболиты (медиаторы, гормоны, ионы, неспецифические продукты тканевого обмена).

Этим, по-видимому, объясняется различное действие биологически активных веществ (адреналина, неосинефрина, инсулина) при различных способах их парентерального введения (в различные области тела, внутримышечно, внутривенно, путем ионофореза, через слизистые оболочки и т. д.).

Исследования Г. Н. Кассиля (1953, 1956) показали, что введение адреналиноподобного препарата мезатона (неосинефрина) — в подкожную клетчатку различных областей тела (с неодинаковой холин- и адренэргической чувствительностью) вызывает различные эффекты со стороны сердечно-сосудистой системы (кровяного давления, сердечного ритма), осциллографических и осциллометрически показателей, осцилляторного и минутного индексов. Установлено, что возбуждение или торможение центральной нервной системы (стресс, введение снотворных, брома, кофеина) резко изменяет действие мезатона. Установлено также, что гипогликемический эффект препаратов инсулина зависит от зоны, в которую они введены.

Наиболее последовательное развитие представления о гуморальной регуляции функций получили в работах Л. С. Штерн и ее сотрудников (1921 — 1948 гг.), хотя и в них подчеркивается, что гуморальный или химический фактор неотделим от фактора нервного. Л. С. Штерн исходила из высказанного ею положения, что в гуморальной регуляции функций организма участвуют наряду с эндокринными железами все органы, выделяющие в общую циркуляцию продукты своего обмена. Даже роль внутрисекреторных образований в координации физиологических процессов не может быть сведена к действию одного или нескольких гормонов. Ни один гормон не поступает во внутреннюю среду в химически чистом виде.

При изучении взаимосвязей и взаимодействий между органами во внимание должны быть приняты комплексы продуктов метаболизма, выделяемого органами и тканями в общую циркуляцию. «Совершенно неправильно,— писала Л. С. Штерн (1938),— свести роль любого органа в общей динамике организма к действию одного или даже нескольких гормонов, и поэтому при изучении взаимных связей и взаимодействий органов мы должны принимать во внимание все без исключения вещества, которые выделяются этими органами в общую циркуляцию, и наличие и соотношение которых далеко не безразлично. Как установлено, эти, так называемые сопровождающие вещества могут значительно усилить или ослабить или даже извратить действие специфически активных веществ».

Однако изучение сложных нейрогуморальных механизмов, регулирующих жизнедеятельность организма, нельзя на современном уровне знаний ограничивать регистрацией эффектов и констатацией фактов.

Из общей суммы разнообразных синерлически и антагонистически действующих веществ (метаболитов, гормонов, медиаторов, ферментных систем и т. д.) необходимо выделить специфические группы определенной химической структуры, обладающие теми или иными выраженными, им одним свойственными, биологическими особенностями и вызывающими строго очерченные физиологические эффекты.

Еще в 1938 г. Л. С. Штерн и сотрудники рассматривали мозг как своеобразный эндокринный орган, принимающий активное участие в гуморально-гормональной регуляции функций. Это в известной мере гипотетическое высказывание нашло подтверждение в работах многочисленных авторов второй половины нашего столетия. Учение о нейросекреции занимает прочное место в современной эндокринологии. Можно перечислить значительное число специфических нейрогормонов, поступающих из мозга в аденогипофиз, церебро-спинальную жидкость, общую циркуляцию. Исследования Л. С. Штерн и ее сотрудников (С. Я. Рапопорт, К. А. Герчиковой, Я. А. Росина, Е. И. Кричевской, С. Р. Зубковой и др.) показали, что метаболиты мозга оказывают определенное влияние на состояние и деятельность сердечно-сосудистой, пищеварительной, нервно-мышечной, выделительной и других систем.

В последнее время наряду с хорошо изученными рилизинг-факторами из мозга выделены нейрогормоны, действующие вне-гипофизарным путем. К ним могут быть отнесены активные фракции, выделенные А. А. Галояном из гипоталамуса (1973, 1975), обладающие как коронарорасширяющими, так и коронаросуживающими свойствами.

За последние годы состав и физиологические свойства метаболитов были в значительной мере расшифрованы. В числе веществ, названных Л. С. Штерн сопровождающими, может быть включен ряд химически идентифицированных соединений, обладающих свойствами гормонов. К ним относятся простагландины, участвующие в регуляции самых разнообразных функций организма (деятельности сердечно-сосудистой системы, пищеварительного тракта, в механизме зачатия и родов, в осуществлении менструального цикла терморегуляции и т. д.), а также многочисленные кининовые гормоны типа брадикинина, ангио-тензина, гастрина и т. д., действие которых распространяется на многие физиологические процессы.

Попытку классифицировать по химическому строению неспецифические вещества, обладающие определенной физиологической активностью, предпринял М. Гуггенгейм (Guggenheim, 1940), объединивший под названием «биогенные амины» разнообразные вещества алифатического, жироароматического и гетероциклического ряда. Несмотря на то, что классификация Гуггенгейма в настоящее время устарела, она все же представляет определенный интерес.

К биологически активным веществам нерасшифрованной природы Гуггенгейм относит вазодилатин, полученный из слизистой кишечника (гистаминоподобного действия), гормонал — вещества из слизистой кишечника, усиливающее перистальтику, лиенин (препарат селезенки), эйтонин (препарат печени), автоматин (препарат сердечной мышцы), прессорную субстанцию Коллипа, выделенную из мышц и различных органов, субстанцию Ланге и Феликса, выделенную из почек, и т. д.

Перед нами стояла задача использовать полученные лабораторном и клиническом эксперименте данные для решения некоторых вопросов спортивной физиологии и биохимии. В указанном плане наибольший интерес представляло изучение гуморально-гормональных факторов, регулирующих состояние и реактивность вегетативной нервной системы. При этом мы имеем в виду взаимосвязанную в ее отдельных частях комплексную вегетативно-гуморально-гормональную систему, т. е. систему физиологически единую в осуществлении регуляторных функций организма (Г. Н. Кассиль, 1963 — 1978).

В своих исследованиях мы не ограничивались определением одних лишь субстратов, а изучали «систему» того или другого биологически активного вещества, т. е. соотношение: субстрат — синтезирующие ферменты — расщепляющие ферменты — связывающие механизмы. Работами нашей лаборатории установлено, что состояние или активность «системы» нередко зависят от усиления или ослабления отдельных составляющих ее компонентов. Так, Г. Н. Кассиль и И. Л. Вайсфельд (1959) показали, что клинические проявления гистаминемии (аллергизация организма, нарушение деятельности отдельных органов или физиологических систем, некоторые формы нервной и висцеральной патологии, вызванные высоким содержанием гистамина в организме) отнюдь не всегда связаны с накоплением свободного гистамина в крови. Нередко при этих состояниях уровень гистамина в жидких средах организма не превышает нормы или даже снижен.

Однако, как правило, инактивирующие гистамин механизмы (расщепляющие, метаболизирующие, связывающие) ослаблены. Образующийся в процессе межсуточного обмена гистамин не разрушается или не связывается плазмопексином (феномен гистаминопексии). Возникает состояние относительной гистаминемии (см. с. 149), что значительно повышает физиологическую, а в некоторых случаях и патогенетическую активность свободного гистамина.

Аналогичный механизм описан в отношении ацетилхолина (Кассиль, Соколинская, 1971). Ослабление активности ацетил-холинэстеразы или уменьшение способности эритроцитов связывать свободный ацетилхолин повышает холинергическую активность крови, что способствует активированию парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. При оценке нейрогуморально-гормональных механизмов регуляции функций внимание должно быть обращено на наличие в крови и моче предшественников и продуктов превращения биологически активных веществ. Как показали работы нашей лаборатории, помимо определенного физиологического значения, они характеризуют возможности и резервы гуморально-гормональных механизмов регуляции и способны вызвать специфические физиологические эффекты, действуя либо на соответствующие рецепторы, либо вступая в химические реакции на клеточном и субклеточном уровнях.