MedBookAide - путеводитель в мире медицинской литературы
Разделы сайта
Поиск
Контакты
Консультации

Степанов - Основы медицинской гомеостатики

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
<<< НазадСодержаниеДальше >>>

В заключение следует отметить еще одну особенность общего поведения модельной популяции, которая также, как и оригинал, изменила нестареющую циклическую организацию, свойственную ее элементам-клеткам, на стареющую ациклическую, свойственную тканям, в данном случае элементарному комп­лексу.

На представленной модели видны основные особенности ткани: зоны про­лиферации и развития, направленность перемещения и замещения тканей, зо­ны гибели и специализации. Здесь же мы видим наличие потенциальных воз­можностей к регенерации.

Если для моделирования гомеостата выделить только одну цель, напри­мер, синтез фермента, гормона, которые требуются для регуляторных функ­ций организма или какого-то отдельного органа, то такая модель гомеоста­та будет симметричной и принципиально ничем не отличаться от описанных выше гомеостата трансляции или гомеостата функционирующего гена.

ФРАГМЕНТ ОДНОПОЛЮСНОЙ МОДЕЛИ МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНОГО КОМПЛЕКСА клеточный ряд Nm to 0 2 020 1 2 2 1 140,110 1 2.5 3 3 141 111 1 4 6 2 280 220 2 5 8 1 282 340 310 4.3 9 3 283 341 311 2.5 6 12 2 286 480 420 3.3 6 14 1 3160 340 482 540 510 4 3161 341 483 541 511 3164 480 420 486 680 620 3166 482 540 510 5160 540 682 740 710 3167 483 541 511 5161 541 683 741 711 31610 486 680 620 5164 680 620 686 880 820 31612 5160 540 682 740 5166 682 740 710 7160 740 882 31613 5161 541 683 741 711 5167 683 741 711 7161 741 883 4320 480 5164 680 620 686 880820 51610 686 880820 7164 880 820 886 4322 482 5166 682 740 710 7160 740 882940910 51612 7160 740 882 7166 88294091051612 7160 740 882 4323 483 5167 683 711 7161 741 883941911 51613 7161 741 883 7167 883 941 911 51613 7161 741 883 10.8 Обозначения:

16, 8 - время цикла клетки; нижний индекс - время жизни клетки; верхний индекс - номер деления; t - время жизни клеточной популяции; t - шаг или сдвиг времени; tо - среднее время обновления клеток; Nm - среднее число делений, проделанных клетками, находящимися в цикле к определенному моменту времени жизни популяции; - дифференцированная (неделящаяся) клетка; 911- погибшая клетка Так как эта численная модель эпителиальной ткани показала хорошее совпадение с реальной эпителиальной железистой тканью, ее можно принять для создания частной модели гомеостата железистого эпителия. Из свойств разработанной численной модели видно, что представленные расчеты ткане­вой динамики субпопуляций ткани, указывают на перманентную несимметрич­ность ее гомеостата. Для построения гомеостата необходимо выявить цели, стоящие перед ним. Это - рост, развитие и выработка специальных веществ гормонов или ферментов. Основным структурно-функциональным элементом го­меостата, выполняющим сразу несколько противоречивых функций, будут клетки в динамике их развития и функционирования.

Модель ткани железистого эпителия можно представить в следующем виде (рис.12):

Рис. 12. Гомеостат функционирующей ткани железистого эпителия. -гиб­нущие клетки; D - дифференцирующиеся клетки; К - камбий.

Патологии тканевых гомеостатов

Патологии тканевых гомеостатов связаны с нарушениями в системах уп­равления динамикой клеточной популяции. Существует два класса источников патологии: 1 - внутритканевые, связанные с внутриклеточным нарушением регуляции считывания генетической информации, и 2 - внетканевые, эпиге­нетические - индуцирующие активацию считывания архивированной информа­ции. С формальной точки зрения для гомеостата это означает либо появле­ние (разрыв) связей внутри гомеостата, либо появление на входе новых ин­формационных потоков из внешней среды.

Внутриклеточные механизмы регуляции митотической пролиферации клеток непосредственно связаны с функцией клеточных онкогенов, которые стимули­руют митотические деления клеток и повышают их мутабельность [122].

В простейшем случае система регуляции клеточного онкогена представле­на тремя генами: собственно онкогеном, геном-репрессором и геном-модифи­катором. Активно функционирующий ген-репрессор блокирует функцию онкоге­на. Ген-модификатор изменяет уровень функциональной активности онкогена, но не способен включать или выключать онкоген.

Полное торможение онкогена в клетках определенной ткани должно приво­дить к торможению митотических делений клеток и прекращению роста ткани (аплазия). В эмбриональный период нарушение такого рода является ле­тальным событием.

Снижение функциональной активности онкогена в определенной ткани должно приводить к недоразвитию этой ткани, к ее гипоплазии. В эмбриоге­незе гипопластические процессы могут приводить к недоразвитию органов и являются полулетальным событием.

Повышение активности онкогена при прочих равных условиях должно при­водить к более активной стимуляции митотических делений клеток, что спо­собствует гиперпластическому развитию ткани. В эмбриогенезе процесс ги­перплазии тканей может приводить к гибели личинки, т.е. является полуле­тальным событием.

Беспредельная, перманентная активация онкогена приводит к непрерывной стимуляции митотической пролиферации клеток. В эмбриогенезе беспрерывный рост ткани приводит к летальному событию. В постнатальном периоде бесп­рерывная стимуляция митотических делений клеток в сочетании с процессом мутационной их изменчивости обеспечивают беспрерывное накопление популя­ции клеток, обладающих необходимыми и достаточными признаками клеток злокачественной опухоли.

Гены-модификаторы изменяют уровень активности онкогена и при его пов­реждении либо нормализуют функцию онкогена, либо, напротив, усиливают эффект имеющегося нарушения. Так, в эмбриогенезе гены- модификаторы мо­гут либо нормализовать функцию поврежденного онкогена и тем обеспечить развитие, либо усилить полулетальный эффект мутационно поврежденного он­когена. Селекция на жизнеспособность линии животных, которая несет пов­режденный онкоген с полулетальной мутацией, приводит к отбору особей с активно функционирующим геном-модификатором, что и обеспечивает нормали­зацию развития эмбрионов.

Активно функционирующие гены-модификаторы, накопленные в ходе селек­ции, выполняют по существу функцию компенсаторного комплекса генов, ко­торый при скрещивании такой линии животных с диким типом, обеспечивает по современным представлениям эффект гетерозиса за счет гиперфункции в клетках гибридного организма компенсаторного комплекса генов.

Онкоген и регуляторные гены организованы по принципу полимерного ге­на: каждый из них представлен в геноме группой до 10-12 аллелей, которые взаимно компенсируют функцию друг друга. Такая полимерная организация, в частности гена-репрессора, позволяет с единых генетических позиций объяснить как многостадийный, так и двухстадийный канцерогенез. При на­личии 5-6 существенно необходимых стадий развития новообразования (нап­ример, лейкоз) можно предполагать последовательное повреждение по типу генных мутаций 5-6 отдельных аллелей полимерного гена-репрессора. При двухстадийном варианте развития злокачественной опухоли (например, опу­холи солидного типа) можно допустить повреждение значительной части ал­лелей полимерного гена-репрессора в результате двух последовательных ре­цессивных мутаций, связанных с хромосомными или геномными реорганизация­ми.

Гомеостатическая модель тканевых систем (органов)

Тканевые системы (органы) формируются в процессе эволюционного разви­тия для выполнения жизненно важных целей функционирования единого орга­низма. Здесь мы обнаруживаем явные параллели в целях функциональных ор­ганизаций органов с клеточными органеллами в одноклеточных организмах. Единство целей разных интеграционных уровней создает функциональные ана­логи точно также, как простейшая форма единичного фрактала повторяется на определенных стадиях интеграции множества единичных однотипных по форме фракталов.

Движущие силы индивидуального развития создаются по мере дифференци­ровки зародыша в результате взаимодействия продуктов этой дифференциров­ки. Взаимодействие разных частей ведет к новым дифференцировкам и дальнейшим взаимодействиям. Устойчивость организации покоится не на прочности каких-либо структур, а на сложности системы взаимодействий (корреляций) и на регуляторном их характере [51]. Шмальгаузен подчерки­вает, что взаимоотношения между соседними частями растущего организма сопровождаются обменом продуктами метаболизма, оказывающего контрольные, регуляторные функции формообразовательного процесса. Продукты орга­но-специфического метаболизма служат для детерминации менее дифференци­рованных соседних зачатков. Система связи используется в одном направле­нии для передачи директивной информации (детерминация формообразования) и в другом направлении для передачи обратной информации (контроль формо­образования). Таким образом, создаются сложные системы взаимодействия частей, являющиеся основой регулируемого саморазвития [51, c. 329].

Практически еще в начале 60-х годов выдающийся ученый И.И. Шмальгау­зен описал в общем виде принцип работы гомеостатической системы в виде сложной системы авторегуляционных циклов передачи и реализации информа­ции (наследственной и ненаследственной) в процессе индивидуального раз­вития организма.

Гистологически орган состоит из системы разных тканевых образований, подчиненных выполнению единой функции. Входная информация преобразуется в каждой из тканей в соответствующий только ее специфике носитель. Сово­купность и пространственно-временная последовательность носителей преоб­разованной входной информации есть отраженная органом (гомеостатом) ин­формация, которая выражается в активном воздействии на внешнюю среду.

Для примера рассмотрим гомеостат мышцы как органа, с помощью которого осуществляется механическое движение. Гомеостат состоит из мышечных во­локон экстрафузальных и интрафузальных, моторных концевых пластинок, яв­ляющихся входом информации из внешней среды, детекторов обратной связи (проприорецепторов, располагающихся на интрафузальных волокнах, телец Пачини, свободных нервных окончаний, рецепторов Гольджи в сухожилиях), мотонейронов соответствующего сегмента спинного мозга, сухожилий, лимфа­тического окружения, кровеносных сосудов.

Как видно из модели, орган не является целостным (симметричным) гоме­остатом, так как для организации функционального единства такого гомеос­тата необходимо участие нескольких специализированных систем: нервной, гуморальной и собственно мышечной.

Из анатомии и физиологии известно большинство структурно-функцио­нальных единиц, составляющих гомеостаты органов единого организма. Как уже отмечалось ранее, целостный организм приобретает новое качество - симметричность. Симметричность низшего уровня организации (клетка) от высшей (организм) отличается только широтой свободы воли, т.е. качест­венно большим спектром компенсаторных реакций на изменения информацион­ных потоков внешней среды.

О гомеостатической модели организма как целого

Многоклеточный организм, как целое, обладает качественно новыми воз­можностями, дающими ему преимущество в выживании по сравнению с более низкоорганизованными формами. Эволюция многоклеточных форм симметричных гомеостатов протекает главным образом по пути усложнения аппарата инфор­мационной переработки сигналов внешней среды, что сопровождается соот­ветствующими морфологическими изменениями. В результате этих усложнений организм от непосредственной реакции на изменение потоков веществ и энергии внешней среды эволюционирует К ОПЕРЕЖАЮЩЕМУ КОМПЕНСАТОРНО-АДАП­ТАЦИОННОМУ РЕАГИРОВАНИЮ.

Возможность к опережающему реагированию (преадаптации) возникает на основе особенности функционального строения гомеостата любого уровня ин­теграции - наличию двух информационных моделей: модели (или информацион­ной цепи) потока, отражающего состояние внешней среды, и модели, отража­ющей состояние внутренней среды, постоянного сравнения и минимизации до какой-то константы их различий.

Для гомеостата, являющегося ячейкой в сети гомеостатов и окруженного подобными функциональными единицами, внешней средой будет его окружение, все информационные потоки, которые приходят к нему как от гомеостатов, связанных с ним входными и выходными цепями, так и информация, приходя­щая помимо структурных цепей, например, электромагнитное излучение, гра­витация, акустическая волна и т.п. Эволюционно первым шагом к созданию опережающей модели послужили достаточно стабильные цикличные изменения среды обитания: фотопериодизм, температурная суточная и сезонная циклич­ность, гравитационные девиации, связанные с обращением Луны. С одной стороны, эти изменения привели к созданию механизмов накопления пласти­ческих и энергетических ресурсов на период снижения их притока из цикли­чески изменяющейся среды (создание запаса противоречия), с другой - к механизму регулирования их величины. Это означает эволюционное приобре­тение и закрепление в наследовании собственного циклического механизма опережающего накопления и последующего снижения активности в накоплении веществ и энергии, связанных с внешними пейсмекерами. Вслед за этим и параллельно подобным приобретениям в разных гомеостатах, отслеживающих циклы различной длительности, возникла необходимость образования коорди­нирующего механизма, регулирующего последовательность активации того или иного материального цикла.

Создание единого координирующего (интегрирующего) механизма является качественно новым приобретением симметричного гомеостата, так как для его работы требуется универсальный носитель информации о состоянии всех гомеостатов, работающих на разных биохимических носителях, и имеющего значительно большую скорость переноса информации. Таким механизмом стала нервная система. Наряду с гуморальной, являющейся исходно древней систе­мой массопереноса различных биохимических веществ (а, следовательно, и информации), нервная система структурно пронизала все тканевые и орган­ные гомеостаты целостного организма. В отличие от гуморальной системы она выработала универсальный кодовый язык, единый для всех гомеостатов, и способы его трансляции. Такой язык позволил также создать новые высо­коэффективные специализированные структуры приема и кодирования разно­родных информационных потоков внешней среды.

Накоплен громадный экспериментальный материал о строении нервной сис­темы. На базе этого материала сложилась определенная концепция физиоло­гических механизмов моторного и вегетативного регулирования функциями организма. Дальнейшее накопление клинического и экспериментального мате­риалов привели к кризису канонизированных представлений в неврологии, в частности, с пирамидально-экстрапирамидальной концепцией. В результате критического анализа накопленных знаний была предложена новая нейродина­мическая модель моторновегетативной структурно-функциональной единицы соматовегетативной регуляции [111,112]. В качестве новой модульной структурно-функциональной единицы соматовегетативного регулирования вы­делен фазотон. По своей функциональной структуре весьма близок строению гомеостата. Показано, что обеспечение моторновегетативного гомеостаза достигается в ходе нейродинамической эволюции через флуктуации и нерав­новесные фазовые переходы путем смены конформационных нейродинамических состояний. Оказалось, что характер автоволновых процессов, происходящих в нейромоторной системе, может быть представлен моделью предельных цик­лов и странного аттрактора. Т.е. процессы, протекающие в нервной систе­ме, принципиально идентичны другим процессам, широко распространенным в природе.

Используя универсальный информационный язык (спайковую активность и тонические колебания), нервная система на разных интеграционных уровнях может создавать модели состояний этих уровней, включая модель состояния организма в целом. Такой интегративный гомеостат имеет вторую цепь, по которой циркулирует информационный поток о состоянии внешней среды. Со­поставление динамических различий и единства двух информационных моделей определяет поведенческую активность. Так как большинство информационных потоков могут в конечном счете быть переведены на единый носитель, появ­ляется уникальная возможность использовать его для сигналов, которые не актуальны для каждого отдельного гомеостата, но важны как корреляты бу­дущих жизненно важных материальных процессов в окружающей среде. Это и есть опережающая адаптивно-компенсаторная реакция организма. Кроме того, этот механизм есть материальная основа психики.

Психика основана на возможности строить любые абстрактные модели нас­тоящего, прошлого и будущего состояний внутренней и внешней среды. Осо­бенностью высшего моделирования на организменном уровне является влияние абстрактной модели на изменение состояний гомеостатов нижележащих уров­ней интеграции. Это используется в системах аутотренинга, гипнозе и т.п., а также для повышения чувствительности к неосознаваемым потокам информации, к переводу этой информации на доступный для восприятия пси­хикой язык. Т.е. появляется возможность искусственного (сознательного) расширения свободы воли.

Другой интегративной системой, известной из глубокой древности, но до сих пор в значительной степени не изученной, является акупунктурная сис­тема. Как показывают исследования, она филогенетически древнее нервной, так как ее отличительные признаки находят у видов, не имеющих нервной системы, например у растений [29],но тем не менее тесно связана с нерв­ной системой у тех видов, у которых она есть. Открытие системы биологи­чески активных точек принадлежит древним китайским медикам, которые сис­тематизировали влияния воздействия с поверхностных зон кожи на состояние внутренних органов. Для объяснения существующей взаимосвязи древними ки­тайскими медиками были привлечены понятия жизненных энергий, которые циркулируют и взаимопревращаются в системах органов и в точках, располо­женных у поверхности тела. Точки воздействия были сгруппированы в линей­ные последовательности, которые отражают существование каналов с проте­кающей в определенном пространственно-временном порядке жизненной энер­гией. Каждая точка открывается в строго определенное время и тогда ста­новится наиболее чувствительной к воздействию. В моменты раскрытия точек происходит сонастройка внутреннего потока энергий с энергиями внешней среды (Земли и Космоса).

При несоблюдении человеком правил питания и гигиены, несоответствия одежды сезону и неправильного образа жизни точки раскрываются несогласо­ванно с изменениями управляющих энергий Неба и Земли. Проникая в орга­низм, они приходят в противоречие с внутренним состоянием и становятся для него патологическими, вызывая различные заболевания. Таким образом, по китайским представлениям, заболевание есть следствие неадекватных ин­формационных связей в цепи управления внутренним состоянием организма, а медицина - это наука об адаптивном управлении системами организма, обес­печивающем динамическое постоянство жизненно важных параметров, имеющем свой понятийный аппарат, логику взаимосвязи между понятиями. Такие представления являются в некотором смысле прообразом гомеостатики сегод­няшнего дня [117].

Хотя в середине нашего столетия был открыт феномен повышенной элект­ропроводности точек кожи, которые находятся над местами расположения то­чек иглоукалывания, тем не менее изучение динамики электропроводности не подтвердило, что жизненная энергия и электрические проявления на коже это одно и тоже. Электромагнитные явления сопровождают некоторые процес­сы в акупунктурной системе, но не отражают полностью той феноменологии, которую фиксировали китайские врачи и современные исследователи этой системы. Поэтому возникли предположения, что акупунктурная система представляет собой холодноплазменное структурированное образование [54]; каркас полевого образования, создающегося за счет движения электрически заряженных частиц, движущихся в крови, лимфе, нервных проводниках и т.д. в виде форменных элементов крови, белковых и других полианионных и амфо­терных молекул, ионов разных соединений, радикалов. Важную роль в биопо­левом каркасе акупунктурной системы играют некомпенсированные внутренние поляризационные энергетические токи, а также интенсивность обменных, термоэлектрических, пьезоэлектрических и других процессов [45]; проявле­ния микролептонного поля [91]. Общим во всех предположениях являются представления о надморфологической природе организационной структуры акупунктурной системы, интегрирующей все процессы в организме и отражаю­щей изменения во внешней среде. Поэтому наиболее близким понятием, объясняющим отсутствие морфологического субстрата, является понятие по­ля неизвестной природы, наподобие концепции, выдвинутой русским биологом Гурвичем[38]. В принципе все выдвинутые гипотезы о материальном носителе информации в системе биологически активных точек не доказывают, но и не противоречат по своей феноменологии китайской версии о движении ЦИ (жиз­ненной энергии).

<<< НазадСодержаниеДальше >>>

medbookaide.ru