Патологічна фізіологія / Оториноларингологія / Організація системи охорони здоров'я / Онкологія / Неврологія і нейрохірургія / Спадкові, генні хвороби / Шкірні та венеричні хвороби / Історія медицини / Інфекційні захворювання / Імунологія та алергологія / Гематологія / Валеологія / Інтенсивна терапія, анестезіологія та реанімація, перша допомога / Гігієна і санепідконтроль / Кардіологія / Ветеринарія / Вірусологія / Внутрішні хвороби / Акушерство і гінекологія
ГоловнаМедицинаПатологічна фізіологія
« Попередня Наступна »
І. А. Ерюхин, С. А. Шляпников. Екстремальне стан організму. Елементи теорії та практичні проблеми на клінічній моделі важкої поєднаної травми, 1997 - перейти до змісту підручника

Організм людини як складна дисипативна система

Залучення проблеми екстремального стану до теорії дисипативних систем і синергетики вимагає зміни категорії основоположних понять. Це насамперед належить до об'єкта дослідження - організму людини, який в даному випадку не може розглядатися абстрактно, як самостійний природний об'єкт, що вступає у взаємодію із зовнішнім середовищем через свою. так би мовити, "зовнішню орбіту", представлену органами чуття. Він повинен розглядатися як узагальнена категорія, єдина для всіх рівнів організації в межах біосфери, але має свої дефініції, складові конкретну характеристику узагальненого поняття. Така категорія в теорії термодинаміки нерівноважних процесів позначається поняттям "система".

У найбільш загальному значенні під системою прийнято розуміти єдність структурно-функціональних елементів (або принципів, поглядів, переконань), яке в результаті об'єднання знаходить нові властивості, не притаманні його складовим і не відображають їх суму. Іншими словами, система - це якісно відособлена категорія, що утворюється в результаті інтеграції функціонально сполучених складових. У даному випадку мається на увазі не система поглядів або наукових положень. Розглядається структурно-функціональна система. Будь жива система від незліченних у своїй різноманітності живих організмів до популяцій, біоценозів. соціумів і, нарешті, самої біосфери в цілому являє собою єдність структурно-функціональних елементів або підсистем [26. 30, 33]. Залежно від складності та функціонального призначення в інтегральному процесі еволюції біосфери в цілому кожен з видів живих систем має свою динамічну інфраструктуру, являє собою єдність структурно-функціональних елементів або підсистем. Синтезуючи представлені вище положення фізіологічної концепції адаптації та теорії термодинаміки дисипативних процесів, а потім - орієнтуючи їх на клінічний призначення, можливо сформувати загальне уявлення про систему, відповідної клініко-фізіологічного розуміння вищої форми компактної організації живої природи - організму людини.

Насамперед, як і будь-який об'єкт живої природи, організм людини являє собою відкриту систему. Це означає не просто тісний зв'язок його життєдіяльності з зовнішнім середовищем, а повну неможливість існування поза цього середовища. Вона є джерелом енергетичних і пластичних ресурсів організму, вона ж надає об'єкти для цілеспрямованого витрачання создающегося енергетичного потенціалу. У цьому в кінцевому підсумку і складається життя як форма існування організму.

Організм являє собою, далі, яскравий приклад нерівноважної системи. Абсолютна більшість внутрішніх його процесів носить безповоротний характер. Неравновесность, незворотність внутрішніх процесів грунтується на двох термодинамічних феномени. Про перший з них багато вже говорилося. Його зміст, природа, роль і значення в термодинаміки нерівноважних процесів добре вивчені. Це ентропія, що визначає непродуктивне розсіювання енергії, що забезпечує реалізацію кожної функції, починаючи з елементарних процесів і, отже, робить ці процеси необоротними.

Другий феномен проявляється тільки при зіставленні положень термодинаміки з фізіологічним сприйняттям, але, думається. що і його слід ввести в теорію термодинаміки живих істот. Про нього дуже багато сказано і написано стосовно до різних рівнів життєзабезпечення організму, але поки він не розглядається в єдиному зчленуванні з ентропією в якості фактора неравновесности внутрішніх процесів. Цей фактор можна було б позначити, на наш погляд, як "термодинамічний феномен інформації". Суть феномену полягає в тому. що слабкий в енергетичному відношенні, але якісно специфічний сигнал (імпульс), зустрівши на своєму шляху відповідне специфічне сприймає пристрій, здатний ініціювати функціональні зрушення, пов'язані з незрівнянно більшими термодинамическими перетвореннями. Причому ці перетворення нерідко зачіпають кілька рівнів у складній ієрархії процесів життєзабезпечення організму і реалізуються не тільки в споживанні, але і вивільненні внутрішньої енергії.

Складність ієрархічної структури організму складає третю особливість відповідної йому системи. У фізіології та медицині існує кілька схем, що відображають багаторівневу ієрархію систем життєзабезпечення. Зазвичай ці схеми орієнтуються на морфофункціональні подання. У більшості з них виділяються общеорганізменний, органо-системний, клітинний і субклітинний. або молекулярний, рівні. При переході від категорії організму до категорії складної біосистеми в главу кута ставляться системоутворюючі чинники та їх прояв на різних рівнях життєдіяльності. Звідси і необхідність іншого ієрархічної побудови рівнів (поверхів) життєзабезпечення. Воно може бути представлене у вигляді піраміди (рис. 3.5). Підстава, або фундамент, піраміди становлять ті системоутворюючі чинники, які забезпечують спряженість елементарних базисних вегетативних процесів у всьому їх розмаїтті. Ця спряженість будується на універсальних природних закономірностях, але завдяки складності взаємодії елементарних процесів універсальні у своїй основі закономірності в підсумку сприяють створенню індивідуальності. неповторності цілого організму. Правда, виділяється ряд типових особливостей, одержують вираження в конституційних типах (у широкому їх тлумаченні, запропонованому А.І.Кліоріним [19, 20]), у фізіологічних типах гемодинаміки з виділенням гіпер-і гипокинетический [50, 51], в типах імунологічної і загальної реактивності, а також в типах вищої нервової діяльності, виділених ще Павловим. Слід лише обмовитися, що всяке типування в межах одного виду обумовлено не стільки об'єктивною необхідністю, скільки нашим свідомим прагненням до систематизації суб'єктивних уявлень. Це своєрідний методологічний прийом, що забезпечує орієнтацію в нескінченній множині індивідуальностей на базі тих якісних ознак, які можуть скласти основу узагальнюючих суджень.





Рис. 3.5. -

Ієрархія системоутворюючих чинників і механізмів внутрішньої саморегуляції організму

.

S2 - системи і підсистеми автономної нейрогуморальної регуляції органних функції:

S3 - центральна нейрогенная регуляція.



Коли в першій чолі з фізіологічних позицій висувалося поняття про базисному метаболізмі, то мався на увазі якраз цей фундаментальний рівень (поверх) життєзабезпечення, на якому спочатку проявляються системоутворюючі чинники.
Саме на ньому визначається індивідуальна специфічність білків, складається узгоджена періодичність відтворення основних гуморальних біорегуляторів, що забезпечують узгоджене взаємодія вісцеральних функцій. Тут же формується індивідуальна биоритмики функціональної активності всього організму, не зазнавав радикальних змін в процесі життєвого циклу. Тільки тепер, коли за основу обговорення береться не організм як фізіологічна категорія, а складна інтегрована нерівноважна система як біологічна категорія, поняття про базисному метаболізмі має бути кілька розширено і видозмінено. В основу такого оновленого уявлення про базисному метаболізмі може бути покладена концепція цитокінової мережі, що одержала поширення стосовно до сучасних судженням про багатофакторному імуногенезі. У неї конструктивно вписуються не тільки молекулярні фактори взаємодії клітин і органів, Імунокомпетентності яких давно встановлена, а й інші регулюючі механізми, що мають ЦИТОКІНОВИЙ природу. Це стосується. зокрема мієлопептидів. забезпечують спряженість імуногенезу з системами, регулюючими общесоматической реактивність організму [31, 32].

Виведення концепції цитокінової мережі за межі імуногенезу, включення до неї багатьох (а, можливо, і більшості) органів і систем, що володіють спеціальним клітинним механізмом постійної взаємної інформації про що відбуваються в них процесах на молекулярному рівні, по суті і складає уявлення про базисному рівні життєзабезпечення. Конструктивна сторона такого подання визначається можливістю описувати клінічні ситуації, патогенетично пов'язані з порушеннями базисного метаболізму. Такий висновок повністю узгоджується з судженнями, викладеними у п'ятому розділі вже цитованої раніше книги І. Пригожина і І.Стінгерс "Порядок з хаосу", опублікованій в нашій країні в російській перекладі в 1986 році. Автори вважають, що опис складної мережі метаболічної активності і гальмування є суттєвим кроком у розумінні "функціональної логіки" біологічних систем. А далі йде зауваження про те, що розуміння процесів, що відбуваються на молекулярному рівні в біологічних системах, вимагає взаємно доповнює розвитку фізики та біології. Першою - у напрямку складного, другий - простого. Однак описати клінічну ситуацію, орієнтуючись не на звичну категорію - організм, а на загальнобіологічий підхід, де в якості основної категорії виступає складна біосистеми, непросто. Для того щоб зберегти логічний зв'язок з клініко-фізіологічної концепцією на настільки складному етапі обговорення, мабуть, недоцільно відмовлятися від самого терміну "метаболізм". Тим більше, що в даному випадку в нього вкладається дещо інший. більш широкий і нетрадиційний для медицини сенс. Зазвичай в медицині з метаболізмом асоціюється уявлення про обмін речовин. Однак. згідно лінгвістичним витоків, слово "метаболізм" походить від грецького "metabolic", що означає зміну, перетворення. Воно використовується не тільки для опису постійно осуществляющихся обмінних процесів організму з зовнішнім середовищем, а й для характеристики багатьох явищ в інших, що не суміжних з медициною областях, де відзначаються динамічні перетворення у відносно стабільних структурних комплексах. Так. наприклад, поняттям "метаболізм" позначається архітектурне напрямок, який одержав розвиток у шістдесятих роках нашого століття. особливо в Японії (архітектори Кендзо Танге, Кіепорі, Кікутаке та ін), і що пропонує вихід з кризи урбанізації. З метою усунення несприятливих наслідків урбанізації воно передбачало будівництво поряд з фундаментальними архітектурними спорудами тимчасових споруд, періодично замінних зеленими зонами (концепція так званих "плаваючих міст").

Звернення до архітектурних асоціаціям в даному випадку має прямий логічний зміст. Справа в тому, що умоглядно можна говорити про існування на рівні базисного життєзабезпечення складної архітектури алгоритмів, що відносяться до елементарних вісцеральним процесам. Алгоритм тут може бути визначений як структурний вираз функції в чотиривимірному просторі, де четвертим виміром є час. Об'ємність конструкції забезпечується впливом просторових співвідношень на молекулярному рівні, а часом стає конструктивним чинником, що визначає послідовність розвитку подій та їх спрямованість з урахуванням узгодження з суміжними процесами. У різних областях цієї складної архітектурної конструкції періодично виникають спалахи реактивного збудження, що дають початок реалізації функціональних алгоритмів. Останні, просуваючись по індивідуально зумовленою "мережі", що відбиває програму міжмолекулярної взаємодії (подібно світиться точкам на вуличних електрорекламах), концентруються в заданому аттракторе тієї чи іншої функції, що виявляється вже на рівні цілісного організму.

В такому випадку визначення "базисний" характеризує метаболічні процеси як основу цілого ряду вторинних, похідних змін на інших ієрархічних рівнях організму. Об'єктивним підтвердженням існування індивідуальних програм базисного метаболізму є наявність конституціональних. типових та. нарешті, індивідуальних особливостей просторової будови та поведінки білкових молекул, вісцеральних процесів і навіть зовнішнього вигляду людей. І не випадково саме на індивідуальних особливостях базисного метаболізму будується основоположне для імунології розпізнавання "свого" і "чужого". Це добре відомо і переведено на переконливий науковий мову в сучасної мережевої цитокиновой концепції імуногенезу. Залишається лише усвідомити, що мережева концепція, яка розкриває складну систему взаємодії медіаторів, має відношення не тільки до імунітету, а й до всіх функціональних процесів, відповідальною за збереження та підтримку життєдіяльності організму. Тоді під базисним метаболізмом в широкому сенсі допустимо розуміти сталість функціональних алгоритмів на біомолекулярні рівні. підтримуване шляхом регуляції якісного складу, кількісного співвідношення і періодичності оновлення медіаторів на основі індивідуально детермінованою, хронобіологіческіе узгодженої програми. На рис. 3.6 представлена ??евристична просторова схема формування аттрактора з сполучених функціональних алгоритмів, динамічно що реалізуються на основі запрограмованої мережі міжмолекулярних зв'язків.

Абстрактна схема дозволяє уявити, як в межах індивідуального просторового "проекту" цитокінової мережевий конструкції відбувається формування траєкторій головних алгоритмів аттрактора, що забезпечує функціональну домінанту складною біосистеми, яка переживає екстремальне стан.
У частині простору, що належить великої биосистеме (організму), зафіксовано розташування активних молекулярних об'єктів, між якими існують динамічні, але досить стійкі шляхи взаємодії, що складають індивідуально зумовлену "мережа" або "канву". Поза межами цієї мережі міжмолекулярної взаємодії не може здійснитися без зламу детермінованою "проектної конструкції". Таким чином, реалізується програма, що підтримує біохімічну індивідуальність організму і визначає ступінь його внутрішньої свободи при відтворенні функціональних алгоритмів. На окремих, так би мовити, вузлових ділянках просторової мережі розташовуються біорегулятори, що забезпечують спряженість не тільки самих процесів міжмолекулярної взаємодії, але нерідко і функціональної взаємодії на рівні систем і підсистем в масштабах цілісного організму. На відміну від специфічних медіаторів, що беруть участь в алгоритмі якого одного функціонального процесу, такі біорегурятори-комутатори (білки або пептиди) здійснюють внутрішньосистемну функціональну інтеграцію. Серед медіаторів, що виконують призначення комутаторів в забезпеченні складного процесу адаптації, добре відомі, наприклад міелопептіди. Міелопептіди виробляються клітинами кісткового мозку різних видів тварин і людини і володіють іммуннорегуляторние і опіатоподобного активністю [31, 32]. Слід зауважити, що й самі опіоїдні пептиди грають важливу роль в регуляції імуногенезу. Зв'язуючись з опіатних рецепторами імунокомпетентних клітин, вони модулюють їх активність, забезпечуючи інтегральну діяльність нейроендокринної та імунної систем.





  Рис. 3.6.

 Евристична схема формування аттрактора (А) на рівні базисного метаболізму в межах запрограмованої просторової мережі ("канви") міжмолекулярних взаємодій

.

  Представлена ??умовна просторова конструкція, яка відображає поетапне просування процесів, що формують аттрактор, через індивідуально детерміновані міжмолекулярні зв'язки. К - регуляторні білки-комутатори. забезпечують міжфункціональні зв'язку.



  Якщо знову повернутися до використаних раніше музичним асоціаціям, згідно з якими "оркестр медіаторів" грає "симфонію життя", то тепер це подання може бути розширене і декілька конкретизовано. Базисний рівень життєзабезпечення відповідає партитурі симфонії, яка побудована на універсальних законах гармонії, але в цілому відтворює самобутню і неповторну "музичну тканину". Тоді наступні, що розташовуються над фундаментом, поверхи піраміди (див. рис. 3.5) представлені "оркестром" інструментів саморегуляції системи, з різноманітністю яких пов'язаний поліфонічний ефект. Він створюється сполученим взаємодією всіх нейрокрінних і гуморальних механізмів регуляції. Нарешті, на вершині піраміди розташовуються вищі центри нервової регуляції, що виконують роль "диригента оркестру" і привносять активне творче начало в управління адаптивними процесами.

  Оркестр може виконувати симфонію в різному темпі, може збиватися з ритму і фальшиво звучати, але самобутня музична програма симфонії міститься в партитурі і не може бути змінена, не будучи зламаною. Для повноти та образності сприйняття тут доречно нагадати відомий афоризм про те, що "архітектура - це застигла музика". У ньому відбивається єднання ефемерності музичних композицій і стабільності, міцності архітектурних споруд. Це відповідає уявленням про єдність відносно стабільною архітектурної мережі алгоритмів базисного життєзабезпечення та широкого розмаїття динамічних перетворень, здійснюваних в межах цієї архітектурної мережі.

  Завершуючи складне, насичене образними асоціативними екстраполяції (може бути і не настільки вже марними для сприйняття сенсу) виклад концепції самоорганізації життєдіяльності організму з позицій термодинаміки дисипативних систем, хотілося б знову звернутися до суджень М.І.Пирогова об "ансамблі відчуттів", принесених організму окремими складовими його органами. Як тепер стало ясно. саме медіатори і складають в основному механізм передачі "відчуттів" від органів і клітин організму. Мабуть, і в наші дні було б важко краще викласти концепцію саморегуляції організму на основі індивідуальної глибинної її сутності, не користуючись поняттями і термінологією синергетики дисипативних систем. І та обставина, що вже у відносно далекі роки необхідність розуміння природи саморегуляції внутрішніх процесів для збагаченого досвідом клініциста виникала з прагнення використовувати це розуміння у вирішенні лікувальних завдань, думається, служить досить вагомим підтвердженням правильності обраного напрямку наукового пошуку.

  Таким чином, можна зробити висновок, що якщо виникає загроза загибелі, руйнування системи, то в кінцевому підсумку дуже багато залежить від сили і стабільності базисних сістемообразуюшіх факторів. При цьому поряд з детермінованою індивідуальної хронологічно сполученої програмою життєзабезпечення іншим головним системоутворюючим фактором в межах біосфери слід, мабуть, вважати нерозривний зв'язок високорозвинених форм життя з обміном кисню, з окислювально-відновними процесами, що забезпечують стабільну реалізацію всіх функцій протягом життєвого циклу.

  Представлена ??судження характеризують організм як особливо складну дисипативну систему, що дозволяє використовувати поняття і закономірності нерівноважноїтермодинаміки для аналізу механізмів саморегуляції і їх порушень при екстремальному стані. 
« Попередня Наступна »
= Перейти до змісту підручника =
 Інформація, релевантна "Організм людини як складна дисипативна система"
  1.  РЕЗЮМЕ
      організму. Для цього необхідно розглядати організм як складну відкриту нерівноважну систему, адаптація якої до змін умов існування досягається шляхом саморегуляції. Організуючим фактором саморегуляції при раптовому і різкій зміні умов існування стає функціональна домінанта. Вона імперативно сприяє просуванню безлічі сполучених внутрішніх процесів
  2.  НЕСПЕЦИФІЧНІ ("УНІВЕРСАЛЬНІ") ЕЛЕМЕНТИ ТЕОРІЇ ЕКСТРЕМАЛЬНОГО СТАНУ СКЛАДНИХ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ
      організму людини. У цьому конкретному практичному переломленні розглядалися такі загальнотеоретичні поняття термодинаміки, як неравновесность (нелінійність) процесів у складних відкритих системах: впорядковане й невпорядковане стан цих систем: їх диссипативность: біфуркації і флуктації в дисипативних системах: катастрофи та їх роль у реалізації діалектичної єдності дискретності і
  3.  І. А. Ерюхин, С. А. Шляпников. Екстремальне стан організму. Елементи теорії та практичні проблеми на клінічній моделі важкої поєднаної травми, 1997

  4.  Судинна система, АБО СИСТЕМА ОРГАНІВ крово-і лімфообіг
      організмі поживні речовини доставляються кожній клітині, а продукти її життєдіяльності видаляються за системою трубок. Система ця називається судинної і ділиться на систему органів кровообігу і систему органів
  5.  Комплексне научение
      організму до уявного поданням різних аспектів світу і оперування цими уявними репрезентаціями, а не самим світом. У багатьох випадках уявні репрезентації складаються з асоціацій між стимулами чи подіями; ці випадки відповідають класичному і оперантного обумовлення. В інших випадках вміст репрезентацій складніше. Це може бути карта навколишньої місцевості або
  6.  Обмін речовин і енергії.
      організмом називається диссимиляцией. Утворюються в процесі окислення прості речовини (вода, вуглекислий газ, аміак, сечовина) виводяться з організму з сечею, калом, що видихається, через шкіру. Процес дисиміляції знаходиться в прямій залежності від витрати енергії на фізичну працю і теплообмін. Відновлення і створення складних органічних речовин клітин, тканин, органів людини
  7.  Воля і емоційно-вольова стійкість військовослужбовців
      людина організовує діяльність і управляє своєю поведінкою. Воля постійно проявляється в повсякденному житті людини, але особливо яскраво вона проявляється в складних і відповідальних ситуаціях. Як і вся психіка людини, воля - функція людини та її мозку в першу чергу. Вольовий акт є результат взаємодії першої та другої сигнальної системи. Саме це і становить фізіологічну основу
  8.  Кислотно-основний стан
      організмі людини залежать від підтримки концентрації іонів водню у фізіологічно допустимих межах. Концентрація іонів водню жорстко регулюється, оскільки її зміни можуть викликати дисфункцію багатьох органів і систем. Складну систему регуляції концентрації водневих іонів часто називають кислотно-основним станом, знання якої надзвичайно важливо для анестезіолога.
  9.  Вагітність як фізіологічний процес
      організму в період плодоношення. Вона починається з моменту запліднення і закінчується народженням зрілого плоду. Вагітність сприятливо впливає на розвиток материнського організму: прискорюється завершення зрілості тіла у першовагітних, поліпшується вгодованість. При вагітності плід ніколи не викликає ослаблення або загибель виду, так як сам є представником і продовжувачем того виду, до
  10.  Загальні відомості про еволюцію нервової системи
      організмів виконує просту роль зв'язку між рецепторами і мускулатурою. Ускладнюючись у своїй будові, у більш високоорганізованих організмів вона приймає на себе все більш складні функції взаємозв'язку між середовищем і організмом. Ця функція нервової системи людини, діяльність якого визначається соціальними факторами, досягає виняткового досконалості. Нервова система тварин
  11.  Соціальні, медичні та психологічні аспекти валеології
      організму, що забезпечують стійкість фізичного, біологічного, психологічного, соціокультурного розвитку та збереження здоров'я людини в умовах впливу на нього мінливих факторів зовнішнього та внутрішнього середовища. Предметом валеології є здоров'я людини як категорія якості життя, обумовлена ??фізіологічними механізмами, умінням адаптуватися до умов середовища,
  12.  Що таке СНІД
      організмом - вірусом імунодефіциту людини. Вірус потрапляє в організм людини і забирається в клітини крові, які у здорової людини покликані боротися з інфекцією - в лімфоцити (Т-лімфоцити). Вірус починає розмножуватися в цих клітинах, і коли він розмножується - клітина поступово гине. Отже, раз клітини, які повинні вбивати мікробів, вмирають, то імунітет послаблюється.
© medbib.in.ua - Медична Бібліотека