ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИОЛОГИЮ.

Друзья! Сегодня Вы впервые пришли на лекцию по нормальной физиологии. Перед Вами огромная страна. Надо сказать, что она для Вас не новая. Но если до сих пор Вы путешествовали по ней в школьном автобусе, то теперь Вы должны пройти ее пешком, вдоль и поперек, изучить все ее просторы и вершины, исследовать каждый закоулок.

Всегда, когда человек сталкивается с чем-то новым, его отношение к этому новому, будь то новая земля или новая наука, определяется прежде всего заинтересованностью. А заинтересованность в изучении нового связана в огромной мере с убежденностью человека в значимости этого изучения. Насколько важно знать предмет, для чего он нужен, пригодится ли эта наука в его профессии, в его жизни - вот что должно интересовать человека перед тем, как он приступает к изучению ранее неведомого.

Вся наша жизнь определяется различными мотивациями, и одной из наиболее важных для человека мотиваций является стремление к получению новой информации. Однако, останется эта информация в памяти или нет, станет вашим убеждением или пройдет мимо вашего сознания, зависит от значимости этой информации, от вашей убежденности в том, что ее надо хранить всю жизнь. Вот почему я и хотел бы, прежде чем приступить к изложению основного физиологического материала, показать Вам, что та информация, которую Вы должны получить у нас на кафедре, как раз и относится к такой, без которой будущему врачу обойтись совершенно невозможно.

В отличие от морфологии, которая отвечает на вопрос: как устроен организм, физиологияинтересуется тем, как работает этот организм, его части и органы, как и почему они взаимодействуют друг с другом, чем регулируется эта работа и это взаимодействие. Физиолога интересует не только как работает та или иная функциональная система, но и почему она работает именно так, а не иначе, каковы механизмы деятельности клеток, тканей, органов и систем. Конечной задачей физиологии как науки является обеспечение возможности активного воздействия на функции организма в желаемом направлении.

ЦЕЛЬ курса нормальной физиологии в медицинском вузе следующая:

ОВЛАДЕТЬ СОВРЕМЕННЫМИ ТЕОРЕТИЧЕСКИМИ ЗНАНИЯМИ О ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЯХ И МЕТОДАХ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ, НАУЧИТЬСЯ ОТЛИЧАТЬ НОРМАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОТ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ И УМЕТЬ РЕШАТЬ ЗАДАЧИ, СВЯЗАННЫЕ С ВЫЯСНЕНИЕМ ВОПРОСОВ О ПРИЧИНАХ ОТКЛОНЕНИЙ ФУНКЦИЙ И НАРУШЕНИЯХ ИХ РЕГУЛЯЦИИ.

Физиология тесно связана с многими другими науками, базируясь в своих исканиях на данных одних наук, и являясь. в свою очередь, основой для развития других. Физика и химия, биофизика и биохимия, анатомия, гистология и эмбриология, общая биология, генетика и кибернетика - вот далеко не полный перечень дисциплин, знание которых имеет большое значение для изучения и понимания физиологических процессов, происходящих в организме.

Однако, ведь Вы готовитесь стать врачами, готовитесь лечить больных людей. А физиология изучает функции нормального. здорового организма - она поэтому и называется "нормальная физиология". Зачем же врачу знать функции здорового организма, если он в своей деятельности будет сталкиваться только с больными? Может быть, было бы достаточно только "патологической физиологии", которая изучается на 3 курсе? Так думают многие студенты, и в итоге получается, что они не имеют прочных знаний ни по нормальной, ни по патологической физиологии, ни по клиническим дисциплинам.

Я думаю, что Вы и сами хорошо себе представляете, для чего врачу надо знать законы и механизмы деятельности здорового человека. Разве станете Вы ремонтировать телевизор, если не знаете принципов его работы, если не представляете, как должен функционировать исправный прибор? Разве станете Вы собирать машину, если не знаете законов взаимодействия всех ее частей и механизмов? А человек - это биологическая машина необозримой сложности, и ремонт ее - очень трудная, деликатная и высококвалифицированная работа! Понять нарушения функций, происходящие в организме при различных заболеваниях, наметить правильные пути их лечения можно только при хорошем знании физиологических процессов, протекающих в нормальном, здоровом организме.

Значение физиологии не исчерпывается изучением нормальных физиологических параметров организма. Одно это помогло бы врачу только установить, имеются ли у человека отклонения от нормы. Но физиология вооружает врача механизмами исправления нарушенных функций, позволяет проводить так называемое "патогенетическое" лечение, устраняющее причину развития болезни, а не ее симптомы. Современный врач не может назначать лечение по принципу "от головы, от живота, от простуды". В процессе исследования больного на основе знания физиологии он должен найти причину болезни и, опять таки опираясь на физиологию, произвести такое вмешательство, которое, и только которое приводит к обязательному выздоровлению.

Знание физиологических методов исследования функций позволяет врачу выбрать такие, которые в данный момент необходимы, помогает правильно оценить результаты этих исследований, и из большого арсенала лекарственных средств и лечебных методов избрать самый действенный в данной ситуации.

Изучение заболеваний человека способствует пониманию многих нормальных физиологических процессов. И.П. Павлов по этому поводу писал: "Мир патологических явлений представляет собой бесконечный ряд всевозможных, особенных, ... не имеющих места в норме комбинаций физиологических явлений. Это как бы ряд физиологических опытов, делаемых природой и жизнью, это часто такое сочетание явлений, которое долго не пришло бы в голову современным физиологам, и которые иногда даже не могли бы быть нарочно воспроизведены техническими средствами современной физиологии". Клиника ставит перед физиологией новые задачи и вместе с тем является богатым источником новых физиологических актов. Значение физиологии для медицины и медицины для физиологии так велико, что только их тесный союз сможет воздвигнуть сложное здание науки о человеческом организме.

Современная физиология является наукой экспериментальной: в основе физиологических исследований лежит опыт, эксперимент. В эксперименте производится искусственное вмешательство в те или иные процессы в организме с целью выяснения роли, значения и взаимной связи отдельных органов и систем. Так, например, при раздражении электрическим током шейного симпатического нерва происходит сужение сосудов уха на оперированной стороне, а перерезка этого нерва вызывает резкое расширение этих сосудов. Эти опыты дали возможность физиологу Клоду Бернару впервые установить нервную регуляцию просвета кровеносных сосудов.

В арсенале физиологии имеются такие методы, как экстирпация, трансплантация, денервация, метод наложения лигатур и анастамозов, фистульные методики, методы раздражения и перерезок, перфузии и регистрации функций и т.д. Большинство указанных методик требует вскрытия животного или хирургической операции. Их применяют в острых или хронических опытах.

Арсенал методов исследования, который используется в опытах на животных, не может быть использован при изучении человеческого организма. Поэтому сведения о функциях многих органов у человека до последнего времени в значительной мере ограничивались данными, полученными в опытах на животных. В настоящее время положение во многом изменилось. Достижения современной физики, радиотехники, электроники м кибернетики дали в руки физиологам такие приборы, которые позволяют, не вмешиваясь в организм человека, регистрировать работу его органов. Многие из этих приборов Вы увидите во время обучения на кафедре нормальной физиологии.

Общие закономерности регуляции функций.

Предметом физиологии являются прежде функции организма и его частей. Поэтому, переходя к изложению физиологии, мы прежде всего должны остановиться на понятиях ОРГАНИЗМ и ФУНКЦИЯ.

ОРГАНИЗМ - это самостоятельно существующая единица органического мира, представляющая собою саморегулирующуюся систему, которая на различные изменения внешней среды реагирует как единое целое, способная существовать лишь при постоянном взаимодействии с окружающей внешней средой и само- возобновляться в результате такого взаимодействия.

Физиологические ФУНКЦИИ - это проявления жизнедеятельности, имеющие приспособительное значение и направленные на достижение определенного полезного для организма результата. Осуществляя различные функции, организм приспосабливается к внешней среде или же приспосабливает среду к своим потребностям.

Основной функцией живого организма является обмен веществ и энергии (метаболизм). Этот процесс состоит в совокупности химических и физических изменений, в превращении веществ и энергии, постоянно и непрерывно происходящих в организме и во всех его структурах. Метаболизм является необходимым условием жизни. Именно он отличает живое от неживого. Жизнь возможна лишь до тех пор, пока происходит обмен веществ, который поддерживает существование живой протоплазмы и ее самообновление. Прекращение обмена веществ приводит к разрушению протоплазмы и смерти организма.

С обменом веществ связаны все остальные физиологические функции, будь то рост, развитие, размножение, питание, пищеварение, дыхание, выделение, движение или реакции на изменение внешней среды. Деятельность их направлена прежде всего на сохранение оптимальных условий метаболизма. (Обеспечение нормальной работы т.н. метаболического котла). В то же время основу любой функции составляет определенная совокупность превращений веществ и энергии. Это равным образом относится к функциям отдельной клетки, ткани, органа или организма в целом.

Всякий организм, одноклеточный или многоклеточный, нуждается в определенных условиях существования, предоставляемых ему той средой обитания, (т.н. внешней средой) к которой данный вид живых существ приспособился на протяжении всего пути своего эволюционного развития. Функции организма нормально обеспечиваются только при условии, что внешняя среда дает ему возможность получения пищи, при определенной температуре, барометрическом давлении, интенсивности и спектре света и т.п.

При этом следует иметь в виду, что пределы колебаний внешней среды, переносимые организмом высших животных, значительно шире, чем те, которые необходимы для нормального функционирования большинства его клеток. Причина этого состоит в том, что средой обитания для клеток организма является его внутренняя среда, которая изменяется значительно меньше чем внешняя. Внутренней средой организма являются кровь, лимфа и тканевая жидкость, в которых живут клетки.

Функции клеток организма нормальны лишь при относительном постоянстве

осмотического давления, электролитного состава, определенной концентрации водородных ионов, питательных и энергетических ресурсов. Постоянство химического состава и физико-химических свойств внутренней среды является важной особенностью организмов высших животных. Для обозначения этого постоянства Кеннон предложил термин гомеостаз. Выражением гомеостаза является наличие ряда биологическихконстант, т.е. устойчивых количественных показателей, характеризующих нормальное состояние организма. В зависимости от их значения бывают жесткие и мягкие (пластичные) константы. Отмечая постоянство состава, физико-химических и биологических свойств внутренней среды, следует подчеркнуть, что оно является не абсолютным, а относительным и динамическим. Это постоянство достигается непрерывной работой ряда органов и систем, в результате которой выравниваются происходящие под влиянием изменений внешней среды и жизнедеятельности организма сдвиги в составе и физико-химических свойствах внутренней среды.

Гомеостаз имеет определенные границы. При пребывании особенно длительном, в условиях, значительно отличающихся от тех, к которым организм приспособлен, гомеостаз нарушается и могут произойти сдвиги, не совместимые с жизнью. Даже небольшие нарушения гомеостаза приводят к патологии, поэтому определение относительно постоянных физиологических констант (рН, АД, ЧД,ЧСС, МОД и др.) имеет большое диагностическое значение. Поэтому работа по сохранению гомеостаза совершается постоянно и постоянно регулируется соответствующими регуляторными системами, о которых мы будем говорить позже.

Роль разных органов и их систем в сохранении гомеостаза различна. О них мы также будем говорить в соответствующих разделах курса.

Как уже было сказано, характерной особенностью всякого живого организма является то, что он представляет собой саморегулирующуюся систему, которая реагирует на различные воздействия как единое целое. Принцип саморегуляции заключается в том, что отклонение любой константы от нормального уровня само по себе является сигналом для исправления этих сдвигов. Саморегуляция достигается взаимодействием всех клеток организма, его тканей и органов. Это взаимодействие органов особенно отчетливо выражено в работе т.н. функциональных систем. Такую систему образуют органы, совместная деятельность которых обеспечивает приспособление к определенным условиям среды, обеспечивающее удовлетворение любой внутренней потребности.

Под внутренними потребностями мы впредь будем пронимать всякое более или менее длительное отклонение той или иной константы его внутренней среды от уровня, обеспечивающего нормальную его жизнедеятельность. Именно биологические потребности являются первым толчком в цепи процессов саморегуляции различных функций организма.

Потребностей у живого организма может быть бесчисленное множество. Однако все они объединяются в большие группы - биологические, социальные, половые, пищевые, оборонительные и т.п. Удовлетворение той или иной потребности и представляет для каждого живого организма определенный полезный результат его приспособительной деятельности, т.е. функции.

Регуляция - это направленное изменение функций различных органов и тканей. Все функции в организме регулируются с помощью двух основных регуляторных механизмов - нервного и гуморального.

Гуморальный механизм основан на том, что в различных клетках и органах в ходе процесса обмена веществ образуются различные по своей природе и физиологическому действию химические вещества. Поступая в тканевую жидкость, а затем в кровь, он разносятся по всему организму, и могут оказывать влияние на клетки ткани. Частным случаем гуморальной регуляции является эндокринная, осуществляемая железами внутренней секреции.

Нервный механизм регуляции заключается в том, что по нервам ко всем клеткам и органам посылаются пусковые или модулирующие команды, изменяющие деятельность их в нужном для организма направлении. Изменения состояния одних клеток и органов через посредство нервной системы рефлекторным путем вызывает изменения функций других органов. Этот механизм регуляции является более совершенным, так как взаимодействие клеток через нервную систему осуществляется значительно быстрее, чем гуморально-химическое, и кроме того, нервные импульсы всегда имеют ввиду определенного адресата.

Таким образом, можно выделить два общих принципа регуляции всех функций в организме:

1. Все функции в организме регулируются с помощью нервной или (и) гуморальной системы.

2. Регуляция функций осуществляется по принципу саморегуляции.

Оба эти принципа наиболее ярко и полно проявляются в деятельности так называемых функциональных систем (ФС), которые постоянно образуются при возникновении в организме какой-то потребности и обеспечивают оптимальное ее удовлетворение.

Функциональная система - это совокупность разнородных органов и тканей, объединенных на функциональной основе и обеспечивающих при взаимодействии качественно новые функции и формы деятельности, с результатом, присущим системе в целом и не присущим ее частям в отдельности. ФС - это динамическая, саморегулирующаяся организация, деятельность всех составных элементов которой способствует получению жизненно важного для организма приспособительного результата.

В состав ФС могут входить самые разные органы и ткани, деятельность которых может привести к восстановлению нарушенного гомеостаза. Функциональные системы организуются не по анатомическому, а по физиологическому признаку. Главным системообразующим фактором является цель, результат будущей деятельности ФС. По мере прохождения курса физиологии мы будем характеризовать различные специальные ФС (поддержания рН, осмотического давления, концентрации питательных веществ АД, и т.д.,. Сейчас же мы должны рассмотреть общую схему строения любой ФС. На практических занятиях Вы сами сможете, подставив в эту общую схему специфические регуляторные и исполнительные механизмы и результаты их деятельности, построить схему любой ФС.

Центральным системообразующим фактором каждой ФС является результат ее действия, определяющий в целом для организма нормальные условия течения метаболических процессов. Из этого следует, что именно результат является своеобразной "визитной карточкой" каждой ФС.

В живом организме можно различить 3 группы полезных приспособительных результатов.

Первую группу составляют внутренние константы организма, гомеостатические показатели, определяющие его нормальную жизнедеятельность : рН, концентрация солей, питательных веществ, газов и т.д.

Вторую группу составляют результаты приспособительной деятельности организма в окружающей среде, направленные на удовлетворение его внутренних биологических потребностей, сохранение вида и рода (целенаправленное поведение, приводящее к утолению жажды, голода и т.п.).

Третья группа - результаты социальной деятельности человека, направленные на удовлетворение его социальных потребностей.

В зависимости от свойств результата, ФС будет более простой или более сложной, но общая ее схема остается одинаковой.. Всякое отклонение гомеостатического параметра от нормы (это отклонение называется биологической потребностью, а ее удовлетворение - полезным результатом) немедленно воспринимается рецепторными аппаратами и посредством нервной или (и) гуморальной обратной связи (афферентации) избирательно мобилизует специальные регуляторные аппараты. Последние через исполнительные приборы снова возвращают полезный приспособительный результат к необходимому уровню. Все эти процессы протекают непрерывно с постоянным информированием центра об успехе достижения полезного приспособительного результата. Одни и те же исполнительные механизмы и периферические органы могут быть мобилизованы для выполнения различных функций организма и входить в состав разных ФС.

Живой организм представляет собой сложнейший механизм, состоящий из тесно пригнанных в своей работе различных ФС, имеющих общие точки соприкосновения и определенную иерархию. Однако в каждом конкретном случае, в каждый конкретный момент времени, всегда имеется доминирующая ФС, которая определяет деятельность организма на данный момент и подчиняет себе деятельность других функциональных систем.

Работу многих ФС организма объединяет кровь, как пункт сосредоточения предконечных результатов многих ФС. Поскольку кровь является внутренней средой организма, поскольку ее константы являются гомеостатическими и в значительной мере жесткими, мы и начинаем изучение предмета физиологии с раздела "Физиология системы крови".