Справочный материал. Глава 01 - Основные понятия и принципы

Справочный материал по Физиологии.

Глава 1 - Основные понятия и принципы.

Определения

Физиология — динамическое изучение функций живого организма и составляющих его органов, клеток и молекул — всегда развивалась вместе с медициной: и столетия тому назад, и сейчас цели и задачи физиологии человека (медицинской физиологии) прежде всего ориентированы на здоровье человека.

· Этимология. В дневнегреческом языке термин physiologia появился примерно за 600 лет до нашей эры. Как в древнегреческом, так и в латинском языках термин physiologia образован из корней «физио» (греч. physis — природа, природные свойства) и «логос» (греч. logos — учение, наука).

· Содержательные определения

 Отечественный «Энциклопедический справочник медицинских терминов» [25] определяет корневую часть «физио-» как составную часть сложных слов, означающую «относящийся к природе, к природным свойствам, к физическим факторам», а термин «физиология» как медико-биологическую науку, изучающую жизнедеятельность целостного организма и его частей (систем, органов, тканей, клеток) и выявляющую причины, механизмы и закономерности жизнедеятельности организма и его взаимодействия с окружающей средой.

 Полный словарь современного английского языка «Random House Webster's Unabridged Dictionary»: «физиология — наука о функциях живых организмов и их частей, включая все химические и физические процессы, происходящие в них».

 «Британская Энциклопедия» (http://www.britannica.com): «физиология — изучение функционирования живых организмов и составляющих его клеток, органов и тканей».

Медицинская физиология — фундамент современной медицины — изучает функции организма человека во взаимодействии с окружающей средой. Все системы организма взаимосвязаны, а их функции дополняют друг друга. Жизнедеятельность целостного организма определяется функциями систем отдельных органов, которые зависят от того, как работают клетки, входящие в их состав. В свою очередь, активность клеток определяется взаимодействием между субклеточными структурами и неисчислимым количеством внутриклеточных молекул. Таким образом, медицинская физиология, изучая организм как единое целое, приходит к интегрированному пониманию процессов, происходящих на уровне молекул, клеток и органов.

· Связь физиологии с медициной и другими биологическими науками

 Медицина заимствовала из физиологии физико-химические представления об организме и его функциях (например, физиологические показатели жизнедеятельности органов и систем здорового человека для оценки понятий «здоровье» и «болезнь»; отклонения от физиологической нормы клиническая медицина оценивает как проявления заболевания). Например, нарушение одной функции (сократимость миокарда в виде слабости сердечной мышцы) вызывает первичный патологический эффект (уменьшение сердечного выброса), а нарушение насосной функции сердца в свою очередь приводит к серии вторичных эффектов (отёкам, гипоксии и т.д.), что запускает физиологические регулирующие механизмы обратной связи.

 Физиологи разработали многие методы и тесты для контроля жизнедеятельности организма. Такие функциональные пробы применяют для диагностики заболеваний, мониторинга течения болезни и для оценки результатов применяемой терапии (например, мониторинг деятельности сердца, дыхательные функциональные тесты, почечные пробы, определение количества различных ионов, газов и гормонов в плазме крови).

 Физиология — прародительница ряда биологических наук — биохимии, биофизики, биоэнергетики и др. Начиная от зарождения физиологии как экспериментальной науки (открытие английским врачом и физиологом Уильямом Гарвеем в 1628 г. кровообращения) физиология постепенно превращается из качественной — описывающей физиологические феномены — дисциплины, в науку количественную, раскрывающую суть реально происходящих процессов на молекулярном уровне.

Объекты изучения

Из определения понятия «Физиология» (динамическое изучение функций живого организма и составляющих его органов, клеток и молекул) следует, что объекты изучения медицинской физиологии — часть физического пространства, имеющие 4 координаты. Из них 3 координаты — пространственные, определяющие занимаемый организмом объём, а одна координата — координата времени). Другими словами, физиология изучает не столько статичные состояния, сколько изменяющиеся во времени характеристики объектов, т.е. процессы — конкретные функции). Конкретные функции выполняет не только организм человека в целом, но и составляющие организм ткани, органы и их системы, клетки и межклеточное вещество). Перечисленные объекты объединяет родовое понятие «гистологические элементы». Гистологические элементы подразделяют на 2 категории — клеточные и неклеточные (компоненты межклеточного вещества).

· Клеточные элементы. К клеточным элементам относятся собственно клетка, симпласт и синцитий.

· Неклеточные элементы — межклеточное вещество и жидкости — состоят из воды, неорганических соединений и макромолекул.

· Внешняя среда. Организм как часть физического пространства находится в постоянном информационном, физическом и химическом взаимодействии с окружающей средой.

· Внутренняя среда организма. Этот термин применяют по отношению к межклеточному веществу и находящимся в нём клеткам. Основная физиологическая характеристика внутренней среды организма — поддержание постоянства её параметров (гомеостаза), осуществляемое разными регуляторными механизмами, важнейшее место среди которых занимает принцип отрицательной обратной связи.

 Внеклеточная жидкость. Клетки, из которых построено тело человека, существуют как бы во «внутреннем море» — во внеклеточной жидкости. Из этой жидкости клетки получают кислород и питательные вещества и отдают в неё отработанные продукты метаболизма. Так как все клетки и их производные (например, макромолекулы, образующие различные внеклеточные структуры) живут исключительно в одной и той же среде — во внеклеточной жидкости — её с полным основанием называют внутренней средой организма.

 Система движения жидкости в организме. Внеклеточная жидкость поступает ко всем частям тела в два этапа. Первый — движение крови по кровеносным сосудам и второй — движение жидкости между кровеносными капиллярами и клетками. В состоянии покоя кругооборот крови по кровеносной системе составляет в среднем один раз в минуту. Во время напряжённой мышечной работы скорость кругооборота крови возрастает до 6 раз в минуту. Кровь, находящаяся в капиллярах, находится в состоянии постоянного обмена между плазмой и межклеточной жидкостью, заполняющей пространства между клетками — межклеточные пространства. Капилляры проницаемы для большинства молекул, находящихся в плазме крови, за исключением крупных белковых молекул. В то же время из межклеточного пространства жидкость с растворёнными в ней веществами может диффундировать в просвет капилляров. Внеклеточная жидкость во всех частях тела (как в плазме, так и в межклеточных пространствах) постоянно перемешивается, обеспечивая тем самым почти полную однородность этих жидкостей.

Регуляция функций

Регуляцию многообразных функций осуществляет автоматический контроль параметров жизненно важных функций внутренней среды организма (гомеостаз), а разнообразные задачи контроля и управления взаимодействием систем органов, а также приспособления к внешней среде организма человека реализуют нервная и эндокринная системы.

Клетки способны жить, расти, развиваться и выполнять свои специализированные функции столь долго, сколь долго во внутренней среде организма поддерживаются подходящие концентрации кислорода, глюкозы, различных ионов, аминокислот, жировых веществ и др. Поддержание и контроль основных жизненных параметров — гомеостаз — динамичное постоянство внутренней среды. Во внутренней среде организма очень строго регулируются такие показатели, как температура тела, содержание в плазме кислорода, глюкозы, ионов калия, кальция и водорода. На уровне клетки регулируются те же параметры, что и в целом организме. Так, клетки регулируют объём, концентрацию неорганических ионов, уровень энергии (АТФ). В организме существуют взаимообусловленные (реципрокные) взаимоотношения между внутренней средой и клетками. Каждая клетка получает пользу от гомеостаза и, в свою очередь, каждая клетка способствует его поддержанию. Эти реципрокные взаимоотношения в физиологических условиях обеспечивают постоянный автоматизм деятельности внутренних систем тела. Автоматизм нарушается, когда одна или несколько функциональных систем утрачивают способность нормальным образом выполнять свои функции. Когда это происходит, то страдают все клетки тела. Полная потеря какой-либо контролирующей функции приводит к тяжёлым нарушениям всех систем организма и даже к смерти.

· Гомеостаз — поддержание и контроль параметров жизненно важных функций внутренней среды организма — относится и к организму в целом, и к межклеточному пространству, и к клеткам. Примеры гомеостатического контроля:

 на уровне организма: артериальное давление (АД), базальная температура тела, объём циркулирующей крови и множество других параметров);

 на уровне межклеточного пространства (на примере плазмы крови): содержание кислорода, углекислоты, глюкозы, K⁺, Na⁺, Ca²⁺, H⁺ и множество других;

 на уровне клеток: объём клеток и их органоидов, концентрация ионов (например, K⁺, Na⁺ и Ca²⁺), макроэргических соединений (например, АТФ).

· Нервная система. Её основные отделы — сенсорный (воспринимающий), ЦНС (интегрирующий) и моторный (исполнительный). Воспринимающий отдел определяет состояние организма и реагирует на изменения внешней и внутренней среды. Головной мозг накапливает информацию, хранит её, создаёт программы деятельности, определяет реакции в ответ на сенсорные сигналы. Спинной мозг, получая сенсорную информацию и сигналы из головного мозга, включает в действие мышечную систему. Специальный отдел нервной системы — автономная (вегетативная) нервная система — действует на подсознательном уровне, контролируя функции внутренних органов.

· Эндокринная система состоит из желёз внутренней секреции, выделяющих химические вещества, называемые гормонами. Гормоны поступают во внеклеточную жидкость всех участков тела, помогая регулировать клеточные функции. Так, йодсодержащие гормоны щитовидной железы ускоряют метаболизм, гормон поджелудочной железы инсулин контролирует обмен глюкозы.