Клеточные механизмы гомеостаза

Считается, что регуляторные механизмы клеток возникли еще на заре эволюции и наследственно закрепились в виде ингибирующих реакций. При этом УУ и ОУ совме­щены в одной клетке.

ДНК —> транскрипция —> трансляция — белок–фермент —> продукт

(ген) ферментативной реакции

А + В Р (продукт, который может ингибировать активность фермента)

Тканевой уровень (надклеточный).

На этом уровне регуляции УУ и ОУ находятся в разных клетках, которые обмени­ваются между собой сигналами. Так, тканеспецифические ингибиторы пролиферации клеток (кейлоны) управляют пролиферацией, ростом тканей с помощью отрицатель­ной обратной связи.

4. Системные механизмы гомеостаза:

Говоря о системном уровне гомеостаза, имеется в виду сохранение постоянства внутренней среды организма за счет функционирования нервной, эндокринной и им­мунной систем организма.

• нервная система

является организатором всех процессов, которые происходят во внутренних средах ор­ганизма, а также при взаимодействии организма с окружающей средой.

В процессе эволюции живых существ проявилась отчетливая тенденция к центра-

ли­зации управления. При этом между различными уровнями гомеостатического

регули­рования существует четкая иерархическая взаимосвязь. Наверху этой иерархической лестницы стоит ЦНС, точнее КБП.

КБП —►подкорковые образования —► эндокринная система —► клетки

внутриклеточные реакции.

ССС ОДС ПС ВС

КБП (УУ) воспринимает раздражитель (входной сигнал), который поступает из внешней и внутренней среды. КБП оценивает эти сигналы и дает команды клеткам, тканям, органам, главным образом, через эндокринные железы. Эти железы выраба– ты­вают гормоны, они с кровью достигают ОУ и влияют на ферментные системы клетки. На системном уровне УУ и ОУ находятся даже в различных органах.

• эндокринная система

высшим центром регуляции эндокринных функций является гипоталамус, который посредством нейромедиаторов руководит работой других желез (гипофиз, половые, кора надпочечников).

Свое действие на клетки гормоны оказывают двумя путями: либо изменяют актив­ность генов, либо изменяют скорость биохимических реакций.

• иммунная система

Иммунитет – способ защиты организма от живых тел и веществ, несущих признаки генетически чужеродной информации.

Иммунная система – совокупность всех лимфоидных органов и скопления лимфо­идных клеток (тимус, селезенка, лимфоузлы, пейеровы бляшки, лимфоциты перифе­рической крови).

Особенности иммунной системы.

• генерализована по всему организму

• лимфоциты в составе крови постоянно циркулируют по организму

• клетки вырабатывают белки–антитела (иммуноглобулины) в ответ на проникно­вение антигенов (белки и полисахариды)

Центральная фигура иммунитета – лимфоциты. Они образуются в ККМ из стволовых клеток и поступают на дифференцировку либо в тимус (Т-лимфоциты), либо диффе­ренцируются прямо в костном мозге (В-лимфоциты).

Т-лимфоциты действуют на поступающие в организм чужеродные клетки и ткани, а также уничтожают собственные мутантные клетки (в организме происходит 10⁶ му­таций в день). Значит, Т-лимфоциты отвечают за реализацию клеточного (трансплан­тационного) иммунитета. В-лимфоциты отвечают за гуморальный иммунитет, они вы­рабатывают антитела в ответ на проникновение антигенов в организм. Антителами яв­ляются иммуноглобулины: G, М, A, D, Е.

Иммуноглобулины (гликопротеиды) делятся на 5 классов (по массе и функциям).

JgG– основные эффекторные молекулы иммунитета, проходит через плаценту

JgМ – иммунитет против кишечных инфекций (антимикробный)

JgА – содержится в женском молоке, обеспечивает ранний местный иммунитет

JgD– рецепторы В-лимфоцитов

JgЕ – обеспечивает антиаллергические и противопаразитарные реакции.

Т.о. роль иммунной системы сводится к защите постоянства внутренней среды ор­ганизма от факторов двух основных групп:

1) микробы и экзогенные вещества 2) соматические мутации.

Иммунная система осуществляет специфическую защиту организма.

Однако в организме существует и система НЕ специфической защиты. Это кожа, сли­зистые оболочки, лизоцим слюны, фагоцитоз.

5. Структурные основы гомеостаза.

При этом имеют ввиду различные механизмы, которые обеспечивают сохранение постоянства структурной организации на всех уровнях организма (молекулярный, суб­клеточный, клеточный, тканевой, органный).

Структурная целостность организма обеспечивается физиологической и репаративной регенерацией.

Необходимо помнить, что в основе развития многих видов патологии лежат нару­шения структур организма – это первичное явление, а вторично – нарушение функции.

6. Адаптация. Роль нервной и эндокринной системы в ее обеспечении.

Если на организм действует какой-то фактор внешней среды, и организм сохраняет свою устойчивость, то говорят о том, что организм адаптировался к действию данного фактора.

Адаптация организма к тому или иному фактору среды формируется на основе гомеостатических механизмов. Причем при действии одного внешнего фактора включаются все гомеостатические механизмы.

Процесс адаптации не мгновенный, он происходит в течение определенного интервала времени и сопровождается определенной перестройкой организма.

Рассмотрим процесс адаптации на примере стресса.

фактор внешней среды —► мобилизация защитных сил организма —►

—►повышение резистентности организма —►

адаптация стадия истощения

Особую роль в адаптации организма к тому или иному внешнему фактору играет ЦНС и эндокринная система.

ЦНС (кора больших полушарий) воспринимает все раздражители (факторы), кото­рые действуют на организм, и вырабатывает управляющий сигнал. ЦНС посылает управляющий сигнал на различные системы организма (ССС, дых., пищ., выд.), но в первую очередь на эндокринные железы. Эндокринная система осуществляет кон­кретные реакции в организме, направленные на сохранение постоянства внутренней среды. Большое значение в адаптации организма имеет гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система.

Гипоталамус выделяет особые вещества – релизинг-факторы, которые поступают в гипофиз. Гипофиз (передняя доля) вырабатывает АКТГ (адренокортикотропный), который воздействует на кору надпочечников и приводит к усиленному выбросу глюкокортикоидных гормонов.

Глюкокортикоидные гормоны воздействуют на различные звенья гомеостатических

механизмов (генетические, клеточные) и способствуют приспособлению организма к меняющимся условиям среды.

В адаптации большое значение имеет такой гормон гипофиза, как соматотропин (особенно в адаптации новорожденных).

Если на организм действует внешний фактор чрезвычайной силы (экстремальный), то может наступить истощение защитных сил организма, и организм в этих условиях не может сохранять постоянство внутренней среды. В этом случае говорят о том, что наступила стадия истощения (иначе это называют дистресс).

С биологической точки зрения, стресс – это очень полезная адаптивная реакция ор­ганизма на действие внешней среды. Но если человек длительное время испытывает дистресс, это приве­дёт к развитию заболевания.

4. Поведение как способ адаптации в среде обитания.

Организмы могут по–разному адаптироваться к меняющимся условиям среды. В не­которых случаях адаптируются путем изменения своего поведения.

Пример: сохранение t° тела грызунами в условиях изменяющейся t° окружающей среды. У грызунов очень несовершенна система терморегуляции. При Тt° окружаю­щей среды их движения замедляются, при ^ t° окружающей среды их движения стано­вятся более активны.

5. Гомеостатические механизмы организма в разные возрастные периоды.

Эмбриональный период. В этот период организм относительно изолирован от ок­ружающей среды за счет организма матери. Гомеостатические механизмы несовер­шенны. Факторы внешней среды действуют, прежде всего, на организм матери, а через него на плод. Выделяют особые критические периоды, когда организм плода наиболее чувствителен и уязвим для факторов среды.

1) имплантация 2) гисто–и органогенез 3) плацентация 4) роды

Плацента обладает избирательной проницаемостью, поэтому JgМ, обеспечиваю­щий иммунитет против кишечных инфекций – не проходит через неё, и плод и ново­рожденный в первые дни жизни беззащитен перед кишечными инфекциями.

У новорождённого и в детском возрасте гомеостатические механизмы в целом не­совершенны. Наиболее стабильно функционируют гомеостатические механизмы в пе­риод зрелости, когда сформированы и функционируют все органы и системы.

При старении организма надежность функционирования гомеостатических механиз­мов падает, вместе с этим падает устойчивость организма к факторам внешней среды.

6. Проблема трансплантации органов и тканей.

Трансплантология – сравнительно молодая отрасль науки, насчитывает около 150 лет. Она сформировалась и развивалась в рамках пластической хирургии. В России рождение этой науки связано с именем Н. И. Пирогова.

В зависимости от видовой принадлежности донора и реципиента различают:

1. Аутотрансплантация (аутогенная) – один и тот же организм является и донором, и реципиентом. Трансплантат называют аутотрансплантат.

2. Гомо (алло) трансплантация (гомогенная). Донор и реципиент – организмы одно­го вида (от человека к человеку). Трансплантат называют гомотрансплантат.

3. Гетеро, или ксенотрансплантация (ксеногенная). Донор и реципиент – организмы разных видов. Трансплантат называют гетеротрансплантат или ксеногенный трансплантат.

Типичный вариант пересадки органа или ткани – донор и реципиент генетически разнородные. Трансплантат – гомотрансплантат.

Редкий вариант – пересадка органа или ткани производится от одного монозиготного близнеца другому.

Экспериментальный вариант – осуществляется в пределах инбредных животных (чистые линии). Трансплантат называется – изотрансплантат или сингенный. Наиболее успешно протекает аутотрансплантация.

Технически в настоящее время хирурги могут пересаживать любой орган любому ор­ганизму, но после любой аллотрансплантации начинается отторжение трансплантанта.

В 1964г. П. Медавар доказал, что биологическая природа отторжения относится к ка­тегории иммунологических реакций.

При пересадке чужеродной ткани в организм поступают антигены, которые есть на всех клетках, их нередко называют трансплантационные антигены или антигены гис­тосовместимости. Организм реципиента осуществляет различные иммунные реакции, которые направлены на разрушение трансплантата, т.е. его отторжение.

Методы ослабления тканевой несовместимости.

1. подбор иммунологически совместимых пар. Для этого изучают антигенный со­став клеток донора и реципиента. И если они отличаются как можно меньшим числом антигенов, их используют для трансплантации. Изучают, прежде всего, систему АВО и систему антигенов на лейкоцитах. Эта система генов лейкоци­тарных антигенов, называется HLA (human lymphocyte antigens), и расположена она в 6 хромосоме (иногда в литературе их обозначают как главный комплекс гистосовместимости).

2. ослабление иммунологической активности реципиента. С этой целью вводят специальные вещества, которые подавляют иммунную систему реципиента. Эти вещества называют иммунодепрессанты.

• 6-меркаптопурин – подавляет активность всех групп Т-лимфоцитов, а также всех пролиферирующих клеток.

• циклоспорин А – циклический пептид из 11 аминокислот. Подавляет только Т-хелперы (есть препарат эффективнее циклоспорина А в 70 раз)

• глюкокортикоиды – подавляют иммунологические реакции. Вместе с тем по­бочные действия: гипертония, сахарный диабет, злокачественные опухоли.

3. Воздействие на трансплантат с целью ослабления его антигенной активности. Например, для пересадки печени можно использовать печень свиньи. Она подходит человеку по размерам и антигенному составу. Тем не менее, в зиготу, из которой будет получена свинья–донор, подсаживают человеческие гены, чтобы человече­ский организм скорее признал своей пересаженную свиную печень.

Пересадка печени – наиболее сложная и наиболее редко выполняемая процедура. Для человека оптимальна пересадка печени бабуина, геном которого на 90% совпадает с геном человека.

7. Биоритмы и их значение для человека.

Хронобиология – наука, изучающая ритмические процессы в биологических системах.

Биологические ритмы или биоритмы – это более или менее регулярные изменения характера и интенсивности биологических процессов. Способность к таким изменени­ям жизнедеятельности передается по наследству и обнаружена практически у всех жи­вых организмов. Их можно наблюдать в отдельных клетках, тканях и органах, в целых организмах и в популяциях.

Биологические ритмы человеческого организма сформировались путём эволюцион­ных адаптаций к ритмическим колебаниям факторов среды (день – ночь, прилив –отлив, сезоны).

Механизмы, лежащие в основе биоритмов организмов – биологические часы.

Где в организме человека находятся биологические часы)?

на уровне клетки: связь с распадом и синтезом веществ

на уровне организма: связь с ЦНС и эндокринной системой

Наиболее изучены суточные (циркадные) ритмы. Интервал – 24 часа.

• максимальное выделение в кровь соматотропина и выделение поджелудочного сока в 12перстную кишку происходит в предутренние часы

• максимальное выделение в кровь половых гормонов происходит в 8 утра

• механизмы самоочищения организма активизируются в интервале 4-7 часов

• ощущение боли более мягкое в 16-18 часов

• анальгетики лучше принимать утром

• оптимальное время принятия алкоголя 18-20 часов

С учетом циркадного ритма людей разделяют на «сов», «жаворонков» и «голубей». Так как их работоспособность варьирует в течение суток, то многие исследователи ре­комендуют подбирать работу с учетом этих ритмов. Если человек «голубь», то пик ра­ботоспособности приходится на три часа дня. Если «жаворонок», то время наиболь­шей активности организма падает на полдень. «Совам» рекомендуется самую напря­женную работу выполнять в 5-6 часов вечера. Самую напряженную работу легче вы­полнять, когда главнейшие системы организма функционируют с максимальной ин­тенсивностью (у человека выявлено около 500 функций и процессов, подчиняющихся циркадным ритмам).

Сезонные циклы: у больных псориазом заболевание обостряется зимой, а как ле­том псориатрические бляшки либо уменьшаются в размерах, либо вообще исчезают.

Насильственная смена биоритмов ведёт к потере адаптации к условиям внешней среды.

Пример. При переводе часов на летнее время сильно страдают дети. И дело не только в том, что они становятся вялыми, раздражительными и сонливыми. Опаснее то, что увеличивается вероятность пробуждения ребенка в фазе быстрого сна.

Если будить мышей в фазе быстрого сна, то через 20 дней эксперимента они умира­ют, хотя продолжительность сна была достаточной. Если такой эксперимент провести со взрослыми людьми, то у них наступают психические расстройства.

Дата добавления: 2014-04-28; просмотров: 656; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!