Гомеостатический контроль поддержания внутренней среды организма
Обычно под внутренней средой понимают жидкую среду, омывающую клетки и, в конечном итоге, среду крови. Однако в более точном понимании в это понятие должна быть включена и внутриклеточная среда, которая нуждается в значительно более строгом сохранении постоянства состава, чем внеклеточная среда организма.
Характерно, что внутри клетки имеется высокое содержание калия и магния, которое было свойственно океану в докембрийскую эру, когда, как видно, зародилась жизнь. Ионная среда клеток сохранялась без существенных изменений на протяжении эволюции видов. Естественно, что эта среда и в каждой индивидуальной жизни охраняется весьма строго. Механизм сохранения постоянства внутренней среды, или гомеостаза у высших животных, осуществляется за счет функционирования различных систем. Эти системы в совокупности образуют саморегулирующиеся интегральные комплексы, которые можно обозначить термином «гомеостат», понимая под этим термином систему, деятельность которой обеспечивает динамическую стабильность определенного физиологического процесса в организме. Примером гомеостата является температурный, глюкозный, энергетический, репродуктивный гомеостат и т. д.
Гомеостатические системы могут быть подразделены на открытые и закрытые. Открытая система для осуществления своей нормальной функции нуждается в поступлении сигналов из другой гомеостатической системы или из внешней среды.
Примером такой системы в эндокринологии является система регуляции потребления энергетических субстратов (энергетический гомеостат), которые, в конечном итоге, должны поступать извне.
Закрытая система функционирует за счет процессов, происходящих в ней самой, не нуждаясь во взаимодействии с внешними факторами. Примером такой системы является репродуктивный гомеостат у высших животных, который функционирует в женском организме циклически, саморегулируясь потоком сигналов (гормонов), возникающих внутри самой системы.
Каждая клетка в системе организма подвержена множественному гомеостатическому контролю, который регулирует и координирует активность различных ее компонентов и функций.
Особенностью гормональной (и нервной) регуляции является двойное обеспечение каждого эффекта гормонами с противоположным конечным эффектом. Вероятно, каждому гормону в гомеостатической системе противопоставлен антагонист с противоположным влиянием (прямым или косвенным) на общий объект. Примером таких во многом антагонистических пар являются инсулин и глюкагон, эстрогены и андрогены (прогестины), минералокортикоиды и глюкокортикоиды, паратиреоидин и кальцитонин.
Эффект двойного и антагонистического обеспечения функции характеризуется замечательной особенностью: гормоны-антагонисты продуцируются (как правило, если не всегда) в одном и том же органе. Эту необычность можно объяснить в свете обеспечения принципа саморегуляции. Тот гормон, который стимулирует определенный эффект (например, гонадотропины), стимулирует одновременно как получение определенного эффекта (эстрогенного), так и его противоэффекта (аптиэстрогенного), что в данном случае осуществляется за счет стимуляции секреции эстрадиола и его антагониста эстриола.
При такой системе двойного обеспечения необходимо, чтобы время проявления противоэффекта запаздывало. Действительно, эстриол не только самостоятельно продуцируется в яичниках, но и является продуктом превращения эстрадиола. Этим обеспечивается возможность осуществления эстрогенного эффекта и его постепенного затухания, т. е. восстановления равновесия.
Другим важным механизмом, которым достигается гомеостатический контроль, является «эффект плато». Как известно, величина действия гормона не связана с концентрацией гормона линейной зависимостью. Как правило, эффект действия гормона изменяется пропорционально логарифму дозы. Интересно отметить, что подобная зависимость наблюдается в отношении гормонов, механизм действия которых совершенно различен.
Нелинейность взаимоотношений между дозой и эффектом соответствует кибернетическим механизмам саморегуляции в том отношении, что такой характер взаимодействия обеспечивает большую устойчивость системы саморегулирования. Именно в нелинейных системах регулирования возможно возникновение периодических (циклических) режимов, что является характерной чертой деятельности эндокринной системы.
При чрезмерном повышении дозы гормона наступает «эффект плато», т. е. максимальная реакция эффекторной системы, когда дальнейшее увеличение дозы гормона не вызывает увеличения эффекта. Эта особенность действия гормонов является физиологическим ограничителем гормонального эффекта, способствуя осуществлению саморегуляции в гомеостатической системе.
Эффект дозы связан еще с одной физиологически очень важной особенностью действия гормонов. В механизме саморегуляции обычно малые дозы периферических гормонов стимулируют деятельность вышележащих регулирующих отделов, а большие дозы тормозят их активность. Эта особенность настолько характерна, что она может быть в ряде случаев положена в основу определения, является ли то или иное количество гормона физиологически малым или большим.
То количество гормона, которое обладает способностью тормозить активность регулирующей системы, следует относить к категории физиологически больших доз. Однако при этом необходимо учитывать, что в зависимости от функционального состояния регулирующих систем необходимая для торможения доза гормона может существенно изменяться.
Похожие статьи:
Теги: Эндокринная система
