pУровни и механизмы регуляции гомеостаза

qБиологические ритмы

rМедицинские аспекты хронобиологии

1

c Живой организм - это открытая система, через которую про-

ходит поток вещества, энергии и информации. На любом этапе онтогенеза организм стремится существовать в единстве со средой обитания.

Стабильность организма поддерживается благодаря его приспособлению (адаптации) к условиям обитания. В ответ на изменения этих условий (если они совместимы с жизнью) организм реагирует собственными изменениями, направленными на устранение или компенсацию биохимических и функциональных отклонений или структурных показателей, поддержание целостности организма.

Более 100 лет назад К. Бернар – постоянство "внутренней среды" организма. В 1929 г. У. Кеннон (США) – термин "гомеостаз".

Гомеостаз - относительное динамическое постоянство внутренней среды (крови, лимфы, тканевой жидкости), а также устойчивость структур и основных физиологических функций организма (кровообращения, дыхания, терморегуляции и т. д.). Различают гомеостаз генетический, структурный и химический.

2

4

eОтличительная черта биологических систем заключается в их

особой сложности, следствием которой является повышение уровня надежности и устойчивости системы по отношению к изменениям окружающей среды. Высокая устойчивость достигается дублированием гомеостатических механизмов и многоконтурностью регуляции состояния системы.

Уровни и механизмы гомеостаза:

1.На молекулярно-генетическом уровне гомеостаз осуществляется реакциями матричного синтеза, репарацией ДНК, экспрессией генов (схема Георгиева) и др.

2.На клеточном и тканевом уровнях гомеостаз осуществляется путем изменения внутриклеточного синтеза, соотношения пролиферации и дифференцировки клеток (регенерация).

3.На органном и организменном уровне (уровень функциональных систем) гомеостаз регулируется центрами спинного мозга и ядрами ствола головного мозга, гормонами желез внутренней секреции. Кора головного мозга – высший регулятор гомеостаза.

5

Поддержание гомеостаза на организменном уровне обеспечивают:

•неспецифические защитные механизмы (барьерные свойства кожи, бактерицидные свойства лизоцима, фагоцитоз),

•специфические защитные механизмы (клеточный и гуморальный иммунитет, аллергические реакции).

Наличие множества механизмов регуляции позволяет:

•достичь равновесия с окружающей средой и преодолевать неблагоприятные условия, сознательно избегая или устраняя их (ус- ловно-рефлекторная деятельность),

•в зависимости от условий жизни ограничить приспособительные изменения только одной системой или осуществить генерализованный ответ (стресс-реакция).

В развитии стресс-реакции выделяют 3 стадии:

1)мобилизация защитных механизмов или тревоги,

2)повышение сопротивляемости организма,

3)истощение защитных механизмов.

6

Первые 2 стадии соответствуют сохранению гомеостаза, 3-я стадия наступает при чрезмерных воздействиях и приводит к срыву механизмов гомеостаза и развитию патологии.

4. На популяционно-видовом уровне примером гомеостаза является закон Харди-Вайнберга.

5.На биогеоценотическом уровне постоянство экосистемы осуществляется за счет сбалансированного взаимодействия всех ее составляющих. Примером является саморегуляция биогеоценоза.

6.На биосферном уровне постоянство биосферы осуществляется за счет глобального биотического круговорота веществ.

7

fУ организмов в процессе эволюции для поддержания гомеоста-

за выработались ритмичные процессы жизнедеятельности - биоритмы. Биоритмы генерируются самим организмом (эндогенные) или возникают на периодические изменения среды (экзогенные). Эндогенный компонент ритма дает организму возможность ориентироваться во времени (биологические часы) и заранее готовиться к предстоящим

изменениям среды.

Одни биоритмы имеют непостоянную частоту, зависящую от состояния организма (физиологические), частота других (экологических) стабильна и соответствует циклическим изменениям среды.

Классификация биоритмов:

1.Биоритмы высокой частоты - частота их до нескольких десятков в минуту (работа сердца, дыхательные движения).

2.Суточные ритмы - изменения интенсивности и характера биологических процессов, повторяющиеся с суточной периодичностью (около 300 показателей у человека): температура тела днем повышена (max - в 18 ч), ночью снижена (min - 1- 5 ч утра), суточная амплитуда - 0,6-1,3°.

8

У одних людей наибольшая работоспособность головного мозга наблюдается в утренние часы (с 8 до 12 ч), у других - в вечерние часы

(с 17 до 19 ч).

В зависимости от работоспособности людей делят на:

Генетический водитель суточного ритма локализован в Х- хромосоме.

Умужчин - одна Х-хромосома и, поэтому, они или "жаворонки", или "совы".

Уженщин - две Х-хромосомы; в одной из них может быть ген "жаворонка", а в другой - ген "совы", тогда работоспособность женщин одинакова в дневное и вечернее время ("голуби"); если имеются 2 одинаковых гена в обеих Х-хромосомах, то женщины либо "жаворонки", либо "совы".

9

4. Лунные ритмы - повторяющиеся изменения интенсивности биологических процессов, соответствующие циклу фаз Луны (29,4 суток). У женщин этому ритму следует менструальный цикл (срок беременности измеряют лунными месяцами).

Свобода (Чехия) и Флейс (Германия) высказали гипотезу, что у человека с момента рождения имеются 3 цикла: физиологической активности (23 дня), эмоциональной активности (28 дней), интеллектуальной активности (33 дня).

Всередине цикла есть критический (нулевой) день. Первая часть цикла, предшествующая этому дню - положительный период (подъем работоспособности, физического, эмоционального и интеллектуального состояния). Вторая часть - отрицательный период, в течение которого состояние ухудшено.

Внулевые дни физического цикла чаще происходят несчастные случаи, эмоционального цикла - эмоциональные срывы, интеллектуального - ухудшение умственной работы.

Совпадение всех нулевых дней бывает1 раз в году – "черный день".

10