Біологія - Навчальный посібник - В. О. Мотузний 2009

Частина ІV. Біологія людини
3. Внутрішнє середовище організму: кров, тканинна рідина, лімфа

Кров разом із лімфою і тканинною рідиною часто називають внутрішнім рідким середовищем організму. Та якщо керуватися визначенням внутрішнього рідкого середовища як рідини, що обмиває всі клітини тіла, то до неї треба віднести лише тканинну рідину. Як кров, так і лімфа містяться відповідно в судинах кровоносної й лімфатичної систем і безпосереднього контакту з клітинами тіла не мають.

Між кров’ю, тканинною рідиною і лімфою існує тісний зв’язок та взаємні переходи. Тканинна рідина утворюється з крові фільтрацією плазми крові крізь стінку кровоносних капілярів. За добу в людини профільтровується близько 20 л тканинної рідини. У венозному кінці капілярів та у венулах відбувається зворотний процес — реабсорбція тканинної рідини. З певних причин у кровоносне русло реабсорбується 89—90 % тканинної рідини, а решта (приблизно 2—3 л за добу) профільтровується в лімфатичні капіляри. Ця рідина — лімфа поволі тече лімфатичними судинами, які зливаються у дві грудні протоки, й потрапляє у вени. Таким чином відбувається колообіг позаклітинних рідин тіла, чим забезпечується обмін речовин між окремими органами й системами.

Гомеостаз, шляхи його забезпечення. Гомеостаз — універсальна властивість живих організмів активно підтримувати та зберігати динамічну стабільність внутрішнього середовища організму, діяльність тих функціональних систем, що протидіють порушенню цієї стабільності. Здійснюється в результаті діяльності всіх систем і органів організму під контролем регулювальних механізмів за принципом зворотного зв’язку.

Коли змінюються параметри організму, відповідні рецептори сприймають ці зміни і сигналізують про них. У відповідь на це виникають реакції, спрямовані на відновлення гомеостазу. Досягнення «норми» також сприймається рецепторами — реакції гальмуються.

Загальні відомості про нервову, гуморальну та імунну регуляції діяльності організму людини. Організм може існувати тільки за узгодженої діяльності його окремих частин. Діяльність організму забезпечується різними функціональними системами, які утворюються на основі інтегративних нейрогуморальних механізмів регуляції та реалізують взаємозв’язок органів, тканин і фізіологічних систем.

У процесі життєдіяльності в організмі одночасно відбуваються фізіологічні процеси, які забезпечують виконання життєво важливих функцій, та пристосування до мінливих умов середовища. Всі ці процеси чітко координуються між собою. Така досконала координація функцій забезпечується тим, що живий організм є системою, яка саморегулюється.

Саморегулювальна система має власні автоматичні механізми керування функціями, що ґрунтуються на принципі зворотного зв’язку. Наприклад, підвищення артеріального тиску внаслідок фізичної роботи чи емоції спричинює збудження спеціальних рецепторів у судинах, нервові імпульси спрямовуються в центральну нервову систему, гальмуючи судиноруховий центр. Гальмування центру спричинює розширення кровоносних судин і послаблення серцевих скорочень, що й сприяє нормалізації кров’яного тиску.

Сталість внутрішнього середовища організму забезпечується саморегуляцією хімічного складу та фізико-хімічних властивостей крові, лімфи й тканинної рідини. В органах, яким властивий автоматизм (серце, шлунок, кишки), відбувається локальна саморегуляція.

Гуморальний механізм регуляції функцій найдавніший в еволюційному плані. Він працює за рахунок хімічних речовин, які переносяться кров’ю, лімфою, тканинною рідиною. Хімічними регуляторами (точніше, збудниками) можуть бути й речовини, що потрапляють в організм разом із продуктами харчування, під час дихання, крізь шкіру; продукти обміну речовин (вуглекислий газ, медіатори, гормони). Ці речовини безпосередньо чи опосередковано діють на відповідний орган (систему) і відновлюють гомеостаз.

Нервовий механізм регуляції еволюційно молодший і відрізняється від гуморального тим, що його сигнали поширюються нервовими шляхами з досить великою швидкістю — від 0,5 до 120 м/с до конкретних органів і частин організму. Нервово-гуморальні механізми регуляції працюють за принципом саморегуляції, основою якого є негативний зворотний зв’язок.

Імунна регуляція. Імунні реакції є дуже важливими в життєдіяльності організму. Це потужні гомеостатичні механізми, які забезпечують сталість внутрішнього середовища у разі порушення його речовинами антигенної природи. За звичайних умов існування цей механізм безумовно корисний, проте в деяких випадках діяльність його буває неадекватною і, звичайно, об’єктивно шкідливою.

Імунна система людини за організацією та механізмами функціонування подібна до нервової. Обидві системи представлені центральними й периферичними органами, здатними реагувати на різні сигнали, мають велику кількість рецепторних структур, специфічну пам’ять. Подібність доповнюється генетичним детермінуванням функцій, а також наявністю спільного антигену.

Імунна система виникла з появою багатоклітинних організмів і розвивалась як фактор сприяння їх виживанню. Багато імунологічних механізмів виникали не як імунологічні, а в ході еволюції перейшли до такої функції. Наприклад, фагоцитоз — головний механізм неспецифічного імунітету хребетних — виконує функцію живлення в одноклітинних.

Факторами, які сприяли еволюції імунітету, можна вважати: взаємодію хазяїн — паразит при інвазіях, зв’язок материнського організму й плоду при вагітності в живородних, ріст злоякісних пухлин у вищих тварин.

У підтриманні імунітету людини (як і ссавців) беруть участь неспецифічні та специфічні захисні (регуляторні) механізми. До неспецифічних належать: бар’єрна функція шкіри і слизових оболонок, бактерицидна дія молочної кислоти й жирних кислот (продукт виділень потових і сальних залоз), фермент лізоцим, що міститься в сльозах, тощо.

Мікроорганізми, які потрапили у внутрішнє середовище організму, видаляються реакцією запалення, яка супроводжується посиленням фагоцитозу, антивірусною дією інтерферону тощо.

Специфічний імунітет формується і підтримується імунною системою організму, яка розпізнає, перетворює і видаляє чужорідні білки й клітини, мертві й ракові клітини власного організму. Еволюція імунних механізмів у хребетних сприяла підвищенню їх специфічності та поєднанню в єдину систему, яка включає червоний кістковий мозок, тимус, селезінку, лімфатичні вузли, а також скупчення лімфоїдної тканини у травному каналі й дихальному апараті. Центральне місце серед клітин імунної системи посідають лімфоцити.

Антигенами є: бактерії, гриби, найпростіші, мікоплазми, рикетсії, віруси, клітини й тканини, які потрапляють в організм унаслідок інфекції, ін’єкції або трансплантації, а також клітинні стінки, цитоплазматичні мембрани, рибосоми, мітохондрії, мікробні токсини, екстракти гельмінтів, отрути багатьох змій і бджіл, природні білкові речовини, деякі поліцукри мікробного походження, рослинні токсини тощо. Кількість антигенів у природі збільшується внаслідок того, що багато неантигенних субстанцій стають антигенами при сполученні з іншими речовинами.

Отже, антигени — це речовини, які мають ознаки генетично чужорідної інформації і які, потрапляючи в організм, викликають імунологічні реакції. Імунітет — спосіб захисту організму від речовин та істот з генетично чужорідною інформацією. Механізм захисту полягає в тому, що імунна система організму толерантна до власних структур, а екзогенні речовини, або змінені внаслідок генетичних помилок власні клітини, є для неї (імунної системи) генетично чужорідними й підлягають руйнуванню або видаленню. Таким чином, першою умовою антигенності речовини є генетична чужорідність.

При контакті з антигенами імунна система здатна забезпечувати різні форми імунної відповіді:

• гуморальний імунітет — утворення специфічних антитіл крові;

• клітинний імунітет — зростання кількості Т-лімфоцитів, здатних до вибіркового реагування з антигеном;

• утворення довгоживучих Т- і В-лімфоцитів «імунологічної пам’яті», які за повторної зустрічі з антигеном здатні до швидкої відповіді;

• формування імунологічної толерантності, яка виявляється у вибірковій відсутності відповіді на певний антиген при повторній зустрічі;

• виникнення алергії (підвищеної чутливості до специфічного антигену).

Імунна система є своєрідним «відділом контролю», стежить, щоб в організмі зберігалися лише макромолекули й клітини, які відповідають заданій генетичній програмі.

Антигенні відмінності існують між видами й між окремими особинами всередині виду, в тому числі між батьками і потомками.

Імунологічна пам’ять — це здатність лімфоїдних клітин зберігати інформацію про антиген і відповідати посиленою і прискореною реакцією на повторну зустріч з гомологічним антигеном. Механізм створення імунної пам’яті ґрунтується на здатності антигена стимулювати проліферацію клітини, яка зв’язала антиген, внаслідок чого кількість клітин, здатних реагувати на певний антиген, у лімфоїдній тканині збільшується. Попередня імунізація — один із головних факторів посилення і прискорення імунної відповіді, бо спричинює збільшення кількості стимульованих цим антигеном клітин.

Імунна пам’ять у людини може зберігатися впродовж життя лімфоцитів імунної пам’яті до 10 років, а іноді впродовж усього життя.

Для імунної системи організму людини характерні високий ступінь автономності в розпізнаванні й елімінації генетично чужорідних клітин та субстанцій. Разом з тим вона перебуває під складним впливом нервових й ендокринних впливів, що забезпечує гармонійне функціонування всього організму.

Подразливість і рефлекс. Подразливість — здатність живих клітин, тканин або всього організму реагувати (відповідати) на зовнішнє чи внутрішнє подразнення — лежить в основі пристосування їх до змінюваних умов середовища. Виявляється на всіх рівнях розвитку життя і супроводжується комплексом неспецифічних змін різноманітних сфер діяльності збудженої структури.

У рослинних організмів подразливість виявляється у формі тропізмів, настій і нутацій, у тваринних — таксисів і рефлексів. Отже, рефлекс — одна з форм подразливості, це відповідь організму на подразнення, яка здійснюється за участі нервової системи. Рефлекси виникають у будь-якому організмі з нервовою системою у вигляді підсилення чи послаблення їхньої діяльності. За допомогою рефлексів організм здатний швидко й цілеспрямовано реагувати на різні зміни внутрішнього і зовнішнього середовища. Рефлекси лежать в основі адаптації організму до середовища та регуляції процесів його життєдіяльності. Кожний рефлекс здійснюється певним для нього механізмом, в основі якого лежить рефлекторна дуга (мал. 4.6) з п’яти ланок: 1) сприймальний апарат (рецептори); 2) нервові волокна, які проводять збудження в центральну нервову систему (чутливі, доцентрові, аферентні); 3) нервові центри (можуть включати різні ділянки й рівні центральної нервової системи), де відбуваються обробка інформації та перемикання збудження з чутливих нейроцитів на рухові; 4) рухові (відцентрові, еферентні) нервові волокна, по яких імпульси надходять до робочих органів (ефекторів); 5) робочий орган (ефектор) — м’яз, залоза тощо.

Мал. 4.6. Схема рефлекторної дуги:

1 — головний мозок; 2 — аферентний та еферентний шляхи рефлексу й вищі рівні його замикання в ЦНС; 3 — спинномозковий вузол; 4 — аферентний (доцентрований, чутливий) нейрон; 5 — рецептор (шкіра); 6 — ефектор (м’яз); 7 — еферентний (відцентровий, моторний) нейрон

Рефлекс починається з дії подразника на відповідні рецептори, в яких подразнення трансформується в нервові імпульси. По доцентрових (аферентних) нервових волокнах імпульси доходять до ЦНС, де безпосередньо або здебільшого через проміжні (вставні) нейроцити перемикаються на еферентні (відцентрові) нейроцити. По відростках цих нейроцитів імпульси надходять до робочих органів (ефекторів), які й виконують рефлекторну реакцію. При здійсненні рефлексу імпульси його рефлекторної дуги можуть передаватися й до інших структур ЦНС, що робить відповідь на подразнення «комплексною».

За характером реакції розрізняють рефлекси рухові, секреторні, дихальні, серцево-судинні тощо; за розміщенням рецепторів — екстерорецептивні, інтерорецептивні та пропріорецептивні; за місцем перемикання дуги — спінальні, стовбурові тощо; за біологічним значенням — орієнтувальні, харчові, статеві, оборонні тощо; за часом виникнення — безумовні й умовні. Ідею про рефлекторний характер діяльності людського мозку вперше висловив І. М. Сєченов у 1863 р. у книзі «Рефлекси головного мозку». І. П. Павлов, використавши великий експериментальний матеріал, створив рефлекторну теорію і вчення про нервову діяльність, відповідно до яких діяльність нервової системи, а за її допомогою і всього організму має рефлекторний характер.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити