Бесплатный учебный электронный файл

7 Министерст во образования Российской Федерации Пензенский Государственный Университет Медицинский Институт Кафедра Хирургии Реферат на тему: " Организм человека как сложная диссипативная с истема " Пенза 2008 План 1. Человек как о бъект исследования 2. Базисный метаболизм Литера тура 1. Человек как объект исследовани я Приобщение проблемы экстремального состояния к теории диссипативных систем и синергетики требует изменения категории основополагающих понятий. Это, прежде всего, о тносится к объекту исследования – организму человека, который в данном случае не может рассматриваться отвлеченно, как самостоятельный приро дный объект, вступающий во взаимодействие с внешней средой через свою, т ак сказать, " внешнюю орбиту " , представленную органами чувств. О н должен рассматриваться как обобщенная категория, единая для всех уров ней организации в пределах биосферы, но имеющая свои дефиниции, составля ющие конкретную характеристику обобщенного понятия. Такая категория в теории термодинамики неравновесных процессов обозначается понятием " система " . В наиболее общем смысле под системой принято понимать единство структу рно-функциональных элементов (или принципов, взглядов, воззрений), котор ое в результате объединения обретает новые свойства, не присущие его сос тавляющим и не отражающие их сумму. Иными словами, система – это качественно обособленная категория, образующаяся в результате интеграции функцион ально сопряженных составляющих. В данном случае имеется ввиду не систем а взглядов или научных положений. Рассматривается структурно-функцион альная система. Любая живая система от бесчисленных в своем разнообрази и живых организмов до популяций, биоценозов, социумов и, наконец, самой би осферы в целом представляет собой единство структурно-функциональных элементов или подсистем. В зависимости от сложности и функционального п редназначения в интегральном процессе эволюции биосферы в целом кажды й из видов живых систем имеет свою динамичную инфраструктуру, представл яет собой единство структурно-функциональных элементов или подсистем. Синтезируя представленные выше положения физиологической концепции а даптации и теории термодинамики диссипативных процессов, а затем – ориентиру я их на клиническое предназначение, возможно, сформировать общее предст авление о системе, соответствующей клинико-физиологическому пониманию высшей формы компактной организации живой природы – организму человека. Прежде всего, как и любой объект живой природы, организм человека предст авляет собой открытую систему. Это означает не просто тесную связь его ж изнедеятельности с внешней средой, а полную невозможность существован ия вне этой среды. Она является источником энергетических и пластически х ресурсов организма, она же предоставляет объекты для целенаправленно го расходования, создающегося энергетического потенциала. В этом в коне чном итоге и состоит жизнь как форма существования организма. Организм являет собой, далее, яркий пример неравновесной системы. Абсолю тное большинство внутренних его процессов носит необратимый характер. Неравновесность, необратимость внутренних процессов основывается на д вух термодинамических феноменах. О первом из них много уже говорилось. Е го содержание, природа, роль и значение в термодинамике неравновесных пр оцессов хорошо изучены. Это энтропия, определяющая непроизводительное рассеивание энергии, обеспечивающей реализацию каждой функции, начина я с элементарных процессов и, следовательно, делающая эти процессы необр атимыми. Второй феномен проявляется только при сопоставлении положений термоди намики с физиологическим восприятием, но думается , что и его следует ввести в теорию термодинамики жи вых существ. О нем очень много сказано и написано применительно к различ ным уровням жизнеобеспечения организма, но пока он не рассматривается в едином сочленении с энтропией в качестве фактора неравновесности внут ренних процессов. Этот фактор можно было бы обозначить, на наш взгляд, как " термодинамический феномен инф ормации " . Суть феномена состоит в том, что слабый в энергетическом отношении, но качественно специфичный сигнал (импульс), встретив на своем пути соответствующее специфичное во спринимающее устройство, способен инициировать функциональные сдвиги , связанные с несравненно большими термодинамическими преобразованиям и. Причем эти преобразования нередко затрагивают несколько уровней в сл ожной иерархии процессов жизнеобеспечения организма и реализуются не только в потреблении, но и высвобождении внутренней энергии. Сложность иерархической структуры организма составляет третью особен ность соответствующей ему системы. В физиологии и медицине существует н есколько схем, отражающих многоуровневую иерархию систем жизнеобеспеч ения. Обычно эти схемы ориентируются на морфофункциональные представл ения. В большинстве из них выделяются общеорганизменный, органо-системн ый, клеточный и субклеточный, или молекулярный, уровни. При переходе от ка тегории организма к категории сложной биосистемы во главу угла ставятс я системообразующие факторы и их проявление на различных уровнях жизне деятельности. Отсюда и необходимость иного иерархического построения уровней (этажей) жизнеобеспечения. Оно может быть представлено в виде пи рамиды. Основание, или фундамент, пирамиды составляют те системообразую щие факторы, которые обеспечивают сопряженность элементарных базисных вегетативных процессов во всем их разнообразии. Эта сопряженность стро ится на универсальных природных закономерностях, но благодаря сложнос ти взаимодействия элементарных процессов универсальные в своей основе закономерности в итоге способствуют созданию индивидуальности, непов торимости целого организма. Правда, выделяется ряд типовых особенносте й, получающих выражение в конституционных типах (в широком их толковании , предлагаемом А.И. Клиориным , в физиологических типах г емодинамики с выделением гипер- и гипокинетических, в типах иммунологич еской и общей реактивности, а также в типах высшей нервной деятельности, выделенных еще И.П. Павловым . Следует лишь оговориться, ч то всякое типирование в пределах одного вида обусловлено не столько объ ективной необходимостью, сколько нашим сознательным стремлением к сис тематизации субъективных представлений. Это своеобразный методологич еский прием, обеспечивающий ориентацию в бесконечном множестве индиви дуальностей на базе тех качественных признаков, которые могут составит ь основу обобщающих суждений. 2. Базисный метаболизм Когда с физиологических позиций выдвигалось пон ятие о базисном метаболизме, то имелся в виду как раз этот фундаментальн ый уровень (этаж) жизнеобеспечения, на котором изначально проявляются си стемообразующие факторы. Именно на нем определяется индивидуальная сп ецифичность белков, складывается согласованная периодичность воспрои зводства главных гуморальных биорегуляторов, обеспечивающих согласов анное взаимодействие висцеральных функций. Здесь же формируется индив идуальная биоритмика функциональной активности всего организма, не пр етерпевающая радикальных изменений в процессе жизненного цикла. Тольк о теперь, когда за основу обсуждения берется не организм как физиологиче ская категория, а сложная интегрированная неравновесная система как би ологическая категория, понятие о базисном метаболизме должно быть неск олько расширено и видоизменено. В основу такого обновленного представл ения о базисном метаболизме может быть положена концепция цитокиновой сети, получившая распространение применительно к современным суждения м о многофакторном иммуногенезе. В нее конструктивно вписываются не тол ько молекулярные факторы взаимодействия клеток и органов, иммунокомпе тентность которых давно установлена, но и другие регулирующие механизм ы, имеющие цитокиновую природу. Это касается, в частности миелопептидов , обеспечивающих сопряженн ость иммуногенеза с системами, регулирующими общесоматическую реактив ность организма. Выведение концепции цитокиновой сети за пределы иммуногенеза, включен ие в нее многих (а, возможно, и большинства) органов и систем, обладающих сп ециальным клеточным механизмом постоянной взаимной информации о проис ходящих в них процессах на молекулярном уровне, по существу и составляет представление о базисном уровне жизнеобеспечения. Конструктивная сто рона такого представления определяется возможностью описывать клинич еские ситуации, патогенетически связанные с нарушениями базисного мет аболизма. Такое заключение полностью согласуется с суждениями, изложен ными в пятой главе уже цитировавшейся ранее книги И. Пригожина и И. Стингерс " Порядок из хаоса " , опубликованной в нашей стране в русском переводе в 1986 году. А вторы считают, что описание сложной сети метаболической активности и то рможения является существенным шагом в понимании " функциональной логики " биологических систем. А далее следует замечание о том, чт о понимание процессов, происходящих на молекулярном уровне в биологиче ских системах, требует взаимно дополняющего развития физики и биологии. Первой – в направлении сложного, второй – простого. Однако описать клиниче скую ситуацию, ориентируясь не на привычную категорию – организм, а на общебиоло гический подход, где в качестве основной категории выступает сложная би осистема, непросто. Для того чтобы сохранить логическую связь с клинико- физиологической концепцией на столь сложном этапе обсуждения, видимо, н ецелесообразно отказываться от самого термина " метаболизм " . Тем более что в данном случае в него вкладывается несколько иной, более ш ирокий и нетрадиционный для медицины смысл. Обычно в медицине с метаболи змом ассоциируется представление об обмене веществ. Однако, согласно ли нгвистическим истокам, слово " м етаболизм " происходит от гречес кого " metabolic " , означающего перемену, превращение. Оно ис пользуется не только для описания постоянно осуществляющихся обменных процессов организма с внешней средой, но и для характеристики многих яв лений в других, не смежных с медициной областях, где отмечаются динамиче ские преобразования в относительно стабильных структурных комплексах . Так, например, понятием " метабол изм " обозначается архитектурно е направление, получившее развитие в шестидесятых годах нашего столети я , особенно в Японии (архите кторы Кэндзо Тангэ, Киепори, Кикутакэ и др.), и предлагающее выход из кризи са урбанизации. В целях устранения неблагоприятных последствий урбани зации оно предусматривало строительство наряду с фундаментальными арх итектурными сооружениями временных построек, периодически заменяемых зелеными зонами (концепция так называемых " плавающих городов " ). Обращение к архитектурным ассоциациям в данном случае имеет прямой лог ический смысл. Дело в том, что умозрительно можно говорить о существован ии на уровне базисного жизнеобеспечения сложной архитектуры алгоритмо в, относящихся к элементарным висцеральным процессам. Алгоритм здесь мо жет быть определен как структурное выражение функции в четырехмерном п ространстве, где четвертым измерением является время. Объемность конст рукции обеспечивается влиянием пространственных соотношений на молек улярном уровне, а время становится конструктивным фактором, определяющ им последовательность развития событий и их направленность с учетом со гласования со смежными процессами. В различных областях этой сложной ар хитектурной конструкции периодически возникают вспышки реактивного в озбуждения, дающие начало реализации функциональных алгоритмов. После дние, продвигаясь по индивидуально предопределенной " сети " , отр ажающей программу межмолекулярного взаимодействия (подобно светящимс я точкам на уличных электрорекламах), концентрируются в заданном аттрак торе той или иной функции, проявляющейся уже на уровне целостного органи зма. В таком случае определение " баз исный " характеризует метаболич еские процессы как основу целого ряда вторичных, производных изменений на других иерархических уровнях организма. Объективным подтверждением существования индивидуальных программ базисного метаболизма являетс я наличие конституциональных, типовых и, наконец, индивидуальных особен ностей пространственного строения и поведения белковых молекул, висце ральных процессов и даже внешнего облика людей. И не случайно именно на и ндивидуальных особенностях базисного метаболизма строится основопол агающее для иммунологии распознавание " своего " и " чужого " . Это хорошо известно и переведено на убедительный научный я зык в современной сетевой цитокиновой концепции иммуногенеза. Остаетс я лишь осознать, что сетевая концепция, раскрывающая сложную систему вза имодействия медиаторов, имеет отношение не только к иммунитету, но и ко в сем функциональным процессам, ответственным за сохранение и поддержан ие жизнедеятельности организма. Тогда под базисным метаболизмом в широ ком смысле допустимо понимать постоянство функциональных алгоритмов н а биомолекулярном уровне, поддерживаемое путем регуляции качественног о состава, количественного соотношения и периодичности обновления мед иаторов на основе индивидуально детерминированной, хронобиологически согласованной программы. Абстрактная схема позволяет представить, как в пределах индивидуально го пространственного " проекта " цитокиновой сетевой конструкц ии происходит формирование траекторий главных алгоритмов аттрактора, обеспечивающего функциональную доминанту сложной биосистемы, которая переживает экстремальное состояние. В части пространства, принадлежащ его крупной биосистеме (организму), зафиксировано расположение активны х молекулярных объектов, между которыми существуют динамичные, но доста точно устойчивые пути взаимодействия, составляющие индивидуально пред определенную " сеть " или " канву " . Вне пределов этой сети межмолекулярное взаимодействие не может свершиться без слом а детерминированной " проектной конструкции " . Таким образом, реа лизуется программа, поддерживающая биохимическую индивидуальность ор ганизма и определяющая степень его внутренней свободы при воспроизвед ении функциональных алгоритмов. На отдельных, так сказать, узловых участ ках пространственной сети располагаются биорегуляторы, обеспечивающи е сопряженность не только самих процессов межмолекулярного взаимодейс твия, но нередко и функционального взаимодействия на уровне систем и под систем в масштабах целостного организма. В отличие от специфических мед иаторов, участвующих в алгоритме какого-либо одного функционального пр оцесса, такие биорегуряторы-коммутаторы (белки или пептиды) осуществляю т внутрисистемную функциональную интеграцию. Среди медиаторов, выполн яющих назначение коммутаторов в обеспечении сложного процесса адаптац ии, хорошо известны, например миелопептиды. Миелопептиды вырабатываютс я клетками костного мозга разных видов животных и человека и обладают им муннорегуляторной и опиатоподобной активностью. Следует заметить, что и сами опиоидные пептиды играют важную роль в регуляции иммуногенеза. Св язываясь с опиатными рецепторами иммун н окомпетентных клеток, они модулируют их активность, обеспеч ивая интегральную деятельность нейроэндокринной и иммунной систем. Та ким образом, сопряжение алгоритмов базисного метаболизма за счет общно сти медиаторов реализуется в достаточно широких пределах. Для включени я в пространственную схему четвертого, временного, критерия достаточно представить, что локальные линии, изображающие три условных процесса, пр одвигаются (в пределах запрограммированной сети) к аттрактору (А) и прояв ляются в режиме согласованной последовательности подобно тому, как это происходит на световых уличных рекламах. Если вновь вернуться к использованным ранее музыкальным ассоциациям, с огласно которым " оркестр медиат оров " играет " симфонию жизни " , то теперь это представление может быть расширено и несколь ко конкретизировано. Базисный уровень жизнеобеспечения соответствует партитуре симфонии, которая построена на универсальных законах гармон ии, но в целом воспроизводит самобытную и неповторимую " музыкальную ткань " . Тогда следующие, располагающиеся над фундаментом, эт ажи пирамиды представлены " орке стром " инструментов саморегуля ции системы, с разнообразием которых связан полифонический эффект. Он со здается сопряженным взаимодействием всех нейрокринных и гуморальных м еханизмов регуляции. Наконец, на вершине пирамиды располагаются высшие центры нервной регуляции, выполняющие роль " дирижера оркестра " и привносящие активное творческое начало в управление адаптивными про цессами. Оркестр может исполнять симфонию в различном темпе, может сбиваться с ри тма и фальшиво звучать, но самобытная музыкальная программа симфонии со держится в партитуре и не может быть изменена, не будучи сломанной. Для по лноты и образности восприятия здесь уместно напомнить известный афори зм о том, что " архитектура – это застывша я музыка " . В нем отражается едине ние эфемерности музыкальных композиций и стабильности, прочности архи тектурных сооружений. Это соответствует представлениям о единстве отн осительно стабильной архитектурной сети алгоритмов базисного жизнеоб еспечения и широкого разнообразия динамических преобразований, осущес твляемых в пределах этой архитектурной сети. Завершая сложное, насыщенное образными ассоциативными экстраполяциям и (может быть и не столь уж бесполезными для восприятия смысла) изложение концепции самоорганизации жизнедеятельности организма с позиций терм одинамики диссипативных систем, хотелось бы вновь обратиться к суждени ям Н.И. Пи рогова об " ансамбле ощущений " , приносимых организму отдельными составляющими его органами. Как тепер ь стало ясно, именно медиаторы и составляют в основном механизм передачи " ощущений " от органов и клеток организму. Пожалуй, и в наши дни был о бы трудно лучше изложить концепцию саморегуляции организма на основе индивидуальной глубинной его сущности, не пользуясь понятиями и термин ологией синергетики диссипативных систем. И то обстоятельство, что уже в относительно далекие годы необходимость понимания природы саморегуля ции внутренних процессов для обогащенного опытом клинициста проистека ла из стремления использовать это понимание в решении лечебных задач, ду мается, служит достаточно веским подтверждением правильности избранно го направления научного поиска. Таким образом, можно заключить, что если возникает угроза гибели, разруш ения системы, то в конечном итоге очень многое зависит от силы и стабильн ости, базисных системообразуюших факторов. При этом наряду с детерминир ованной индивидуальной хронологически сопряженной программой жизнео беспечения другим главным системообразующим фактором в пределах биосф еры следует, видимо, считать неразрывную связь высокоразвитых форм жизн и с обменом кислорода, с окислительно-восстановительными процессами, об еспечивающими стабильную реализацию всех функций на протяжении жизнен ного цикла. Представленью суждения характеризуют организм как особо сложную дисси пативную систему, что позволяет использовать понятия и закономерности неравновесной термодинамики для анализа механизмов саморегуляции и их нарушений при экстремальном состоянии. Литература 1. " Неотложная медицинская помощь " , под ред. Дж.Э. Тинтиналли , Р. Кроум а, Э. Руиза , Перевод с английского д-ра мед. наук В.И. Кандрора , М.В. Неверовой , А.В. Сучкова , А.В. Низового , Ю.Л. Амченкова ; под ред. В.Т. Ивашкина , П.Г. Брюсова ; Москва " Медицина " 2001 2. Елисее в О.М. Справочник по оказанию скорой и неотложной пом ощи, " Лейла " , СПБ, 1996 год 3. Ерюхин И.А. , Шляпников С.А. Экстремальное состояние организма. Элементы теории и практич еские проблемы на клинической модели тяжелой сочетанной травмы. – СПб.: Эскулап, 1997.

Приложенные файлы


Добавить комментарий