Основные принципы регуляции физиологических функций

При изменении состояния организма, отличающегося от нор­мы или приближающегося к предельным границам гомеостаза, развивается деятельность, возвращающая организм в обычный

режим. Такой механизм называется отрицательной об­ратной связью. Например, при колебаниях уровня глюко­зы в крови выше или ниже нормы изменяется работа почек, ки­шечника, желез внутренней секреции, что приводит к сглажива­нию этих колебаний и сохранению постоянного содержания глю­козы в крови. По принципу отрицательной обратной связи регу­лируются температура тела, артериальное давление, секреция многих эндокринных желез и другие функции организма.

Наряду с отрицательной возможна и положительная обратная связь. В этом случае процесс, уже начавшийся в организме, сам себя усиливает. Так, после приема пищи начина­ется выделение желчи в просвет кишечника. В состав желчи вхо­дят желчные кислоты, которые синтезируются в печени. Попав в кишечник, желчные кислоты объединяются с жирными кислота­ми, всасываются в кровь и освобождаются от них. Но, оказавшись в крови, желчные кислоты усиливают синтез и выделение желчи в кишечник. Таким образом, сама желчь является желчегонным средством.

Обратная связь — положительная и отрицательная — улавлива­ет и компенсирует те отклонения, которые уже возникли в орга­низме, или произошло рассогласование между физиологическими параметрами, свойственными данному организму, и фактически­ми их значениями. Пользуясь терминами кибернетики — науки об управлении и автоматическом регулировании систем, обратная связь функционирует на выходе системы, по сути, это — восста­новление измененных свойств организма.

Между тем в организме имеются регуляторные механизмы, способные предотвратить какие-либо нежелательные отклоне­ния. Но для этого следует уловить сигнал «тревоги», раздраже­ния, превышающий допустимое значение. Что делает собака, лизнув горчицу (так отучают иногда собак брать корм из чужих рук)? Выплевывает корм, у нее усиливается слюноотделение, она пытается очистить рот лапой. В этом случае вкусовые ре­цепторы вовремя отреагировали на поступившую информацию и осуществился ряд реакций, не допустивших попадание несвойст­венной собаке пищи (горчицы) в желудок. Такой принцип регу­ляции называется регуляцией «на входе» системы или регуляци­ей «по возмущению» сигнала.

Оба принципа регуляции — на входе и на выходе — обычно проявляются во взаимодействии и имеют либо защитный, либо компенсаторный характер. В качестве примера рассмотрим меха­низмы управления теплорегуляцией. В зимнее время в самые лю­тые морозы температура крови и внутренних органов у животных остается такой же, как летом, — около 38...40 "С. Перепад же тем­ператур с окружающим воздухом оказывается почти 100 °С. Каким образом достигается температурный гомеостаз? Вначале реагиру­ют на низкую температуру наружного воздуха кожные рецепторы

 

(терморецепторы) и запускают компенсаторные реакции, которые увеличивают образование теплоты в организме и ограничивают ее отдачу в пространство. Это регуляция «по возмущению», т. е. на входе системы. Если эти механизмы не удерживают температуры тела в нормальных границах и температура крови начнет снижать­ся, то терморегуляция будет осуществляться по принципу отрица­тельной обратной связи: снижение температуры крови приведет к возбуждению терморецепторов кровеносных сосудов и это вызо­вет дополнительные реакции, также направленные на сохранение постоянной температуры тела (усиление обмена веществ, мышеч­ная дрожь, ограничение теплоотдачи).

Итак, для любой регуляторной реакции необходимо:

1. Наличие в тканях и органах «датчиков», реагирующих либо
на внешние сигналы (из окружающей среды), либо на изменения
гомеостатических параметров организма. Такими датчиками явля­
ются рецепторы — чувствительные нервные окончания.

Под рецепторами также понимают особые молекулы, встроен­ные в биологические мембраны и обладающие избирательной чув­ствительностью к определенным химическим веществам, напри­мер к медиаторам или гормонам. Клеточные рецепторы передают информацию внутрь клеток.

2. Наличие механизма «сличения», или сопоставления получен­ной от рецепторов информации и тех гомеостатических показате­лей, которые свойственны, запрограммированы данному организ­му. За эти процессы отвечает центральная нервная система.

3. Наличие механизмов, предотвращающих изменения го-меостаза или возвращающих их в физиологические границы. Это функция различных систем организма: пищеварения, кровообра­щения, дыхания, выделения, движения и др.