Механизмы поддержания постоянства внутренней среды организма человека

Организм человека, так же как и любой другой живой организм, – это открытая система, которая непрерывно обменивается с окружающей средой различными веществами и энергией. В этом обмене и в необходимом для жизни поддержании постоянства внутренней среды организма принимают участие многочисленные органы и функциональные системы, среди которых заметную роль играют так называемые барьерные системы. Барьерные системы – это комплекс систем организма, защищающих его от поражения химическими и биологическими агентами. Выделяют внешние и внутренние барьеры (рис.4).

В состав внешних барьеров входят кожа, органы дыхания, пищеварительный тракт, почки, печень.

К внутренним барьерам относятся гистогематическийи гематоэнцефалический барьеры. Первый определяет относительное постоянство состава и свойств внутренней среды организма и клеточного содержимого, защищая эти среды от поступления в них из крови веществ, чужеродных для организма. В каждом из органов гистогематический барьер имеет специфическую избирательную проницаемость, в результате чего клетки органа находятся в характерной, только им присущей среде. Гематоэнцефалический барьер – барьер между кровью и внутренней средой мозга (церебральной жидкостью), который регулирует поступление веществ к клеткам мозга. Структурной основой внутренних барьеров является эндотелий капилляров (однослойный пласт плоских специализированных клеток, выстилающих внутреннюю поверхность капилляров).

Рис.4. Барьерные системы организма человека

Рассмотрение человека во взаимодействии его со средой, т.е. в экологическом аспекте, невозможно без элементарных знаний о его функционировании как саморегулирующейся системы. Саморегуляция обеспечивает организму возможность существовать и функционировать в условиях изменяющейся внешней среды.

В процессе физиологической регуляции, т.е. регуляции функций организма, направленной на поддержание постоянства внутренней среды, многочисленные отдельные регуляторные механизмы в ряде случаев оказывают антагонистические (взаимопротивоположные) воздействия, уравновешивающие друг друга. Результатом является установление в организме подвижного физиологического фона, что обеспечивает поддержание относительного динамического постоянства, несмотря на изменения как в окружающей среде, так и в самом организме, обусловленные процессами его жизнедеятельности.

Все многочисленные и разнообразные экологические факторы (включая и эмоциональные воздействия) могут вывести из состояния динамического равновесия и привести к возникновению сложного комплекса приспособительных реакций, направленных на предотвращение или сглаживание возможных сдвигов во внутренней среде, в состоянии и деятельности отдельных органов, физиологических систем и организма в целом. Способность организма обеспечивать, благодаря совокупности скоординированных реакций поддержание или восстановление постоянства внутренней среды, называется гомеостазом.

Точность поддержания постоянства внутренней среды различна для разных ее параметров. Одни из них поддерживаются в очень узких пределах, так как от них зависят основные жизненные функции организма. Их называют жесткими константами, к ним относятся, например, осмотическое давление крови или те параметры внутренней среды, которые определяют оптимальную активность ферментативных систем. Другие параметры могут варьировать в достаточно широком диапазоне, они называются пластическими константами. Пластическими константами, например, являются уровень питательных веществ в крови или ее давление. Наличие пластических констант позволяет обеспечить ряд физиологических функций в соответствии с меняющимися требованиями. Скажем, при усиленной физической нагрузке или изменении температуры окружающей среды будет возрастать кровоснабжение органов и тканей.

Для молодого организма, которому требуется большое количество энергии и веществ для развития, полностью уравновешенная гомеостатическая система становится в некотором определенном смысле тормозом. Поэтому в данном случае, одновременно с поддержанием гомеостаза, реализуется и другой физиологический закон – закон отклонения гомеостаза.

Поддержание жизнедеятельности организма на относительно оптимальном и постоянном уровне осуществляется благодаря саморегуляции его физиологических функций. Эта саморегуляция осуществляется благодаря скоординированной деятельности двух систем организма – вегетативной (автономной) нервной системы иэндокринной системы.