Коллоквиум по филогенезу био. 1. Регенерация. Физиологическая регенерация, её значение
 Скачать 85.6 Kb.
|
|
7. Генетические, клеточные и системные основы гомеостатических реакций организма. Механизмы и виды гомеостаза складывались в процессе длительной эволюции, закрепляясь генетически. Появление в организме чужеродной генетической информации, которая часто вносится бактериями, вирусами, клетками других организмов, а также собственными мутировавшими клетками, может существенно нарушить гомеостаз организма. Как защита от чужеродной генетической информации, проникновение которой внутрь организма и последующая её реализация привели бы к отравлению токсинами (чужеродными белками), возник такой вид гомеостаза, как генетический гомеостаз, обеспечивающий генетическое постоянство внутренней среды организма. В его основе лежат иммунологические механизмы, включающие неспецифическую и специфическую защиту собственной целостности и индивидуальности организма. Неспецифические механизмы лежат в основе врождённого, конституционального, видового иммунитета, а также индивидуальной неспецифической резистентности. К ним относят барьерную функцию кожи и слизистых оболочек, бактерицидное действие секрета потовых и сальных желез, бактерицидные свойства содержимого желудка и кишечника, лизоциму секрета слюнных и слезных желез. Если же организмы проникают во внутреннюю среду, то устраняются в ходе воспалительной реакции, которая сопровождается усиленным фагоцитозом, а также вирусостатическим действием интерферона (белка с молекулярным весом 25000 - 110000). Специфические иммунологические механизмы лежат в основе приобретённого иммунитета, осуществляемого иммунной системой, которая распознаёт, перерабатывает и устраняет чужеродные антигены. Гуморальный иммунитет осуществляется посредством образования антител, циркулирующих в крови. В основе клеточного иммунитета лежит образование Т-лимфоцитов, появление долгоживущих Т- и В-лимфоцитов «иммунологической памяти», возникновение аллергии (повышенной чувствительности к специфическому антигену). У человека защитные реакции вступают в действие только на 2-ой неделе жизни, достигают наивысшей активности к 10 годам, с 10 до 20 лет несколько уменьшаются, с 20 до 40 лет остаются примерно на одном уровне, затем постепенно угасают. 8. Адаптация на поведенческом, биохимическом уровнях. Типы адаптации в зависимости от длительности адаптивного процесса. Живой организм – ультрастабильная система, осуществляющая поиск наиболее оптимального устойчивого состояния, которое обеспечивается адаптациями. Адаптация – поддержание переменных показателей на поведенческом, анатомическом, биохимическом и других уровнях. Этология – наука, изучающая поведение животных и человека. Типы поведения животных и человека ограничены их морфологическими и физиологическими особенностями. У человека есть зависимость поведения от типа сложения. Существуют 3 типа сложения, с которым коррелирует поведение человека: эндоморфный; эктоморфный; мезоморфный. Животные могут совершенствовать свои движения за счет информации, кроме того, они имеют возможность регулировать их. Животные должны различать объекты внешней среды, получать информацию при помощи органов чувств. Полученная информация подвергается переработке нервной и эндокринной системами. Многие типы поведения могут вызывать гормональные изменения. Морфологические и физиологические признаки подвержены естественному отбору, поведение в свою очередь, зависит от этих признаков, а значит, зависит и от естественного отбора. Поведение передается по наследству, повышает приспособляемость, увеличивает продолжительность жизни, количество потомков. Различные поведенческие реакции позволяют использовать благоприятные условия среды, защищают организм от неблагоприятных условий. Например, у пчел поддержание чистоты в улье. За гигиеническое поведение отвечают как минимум 2 гена. Поддержание чистоты защищает пчел от болезней. Поведение ящерицы, отбрасывающей хвост, если это необходимо, - тоже приспособительная реакция. Другие типы поведенческих реакций наблюдаются при защите от хищников, при поиске пищи, партнера, защите потомства и многих других случаях. Некоторые насекомые выделяют особые химические вещества – феромоны для привлечения потомства. В брачный период лягушки квакают и их «песня» видоспецифична. Поведенческие признаки обладают не только адаптивными свойствами, но могут также и наследоваться, что обусловливает естественный отбор. Не все типы поведения получаются при передаче с генами, они могут приобретаться – благоприобретенные. Резкую границу между теми и другими провести нельзя, т.к. гены и среда тесно взаимодействуют друг с другом, поэтому выделить отдельно генетические и благоприобретенные свойства нельзя. Можно привести следующие примеры генетических свойств. Хорея Гентингтона – наследственное заболевание, «танец», поражает ЦНС, у больных также нарушена пространственная ориентация. Другой пример, дауны бывают благожелательными, ласковыми, подражают действиям здоровых людей. В ходе эволюции у человека возникла генетически детерминированная биологическая адаптированность. Она наследственно закреплена в стериотипе морфологических реакций. Генотип становится исходным пунктом следующего этапа адаптации приобретаемого в процессе жизни каждого человека — индивидуальной или фенотипической адаптации. Фенотипическая адаптация формируется в процессе взаимодействия конкретного организма с окружающей средой и обеспечивается специфическими для этой среды структурными морфофункциональными изменениями. Итак, важные свойства поведенческих реакций: поведение подвержено действию естественного отбора; поведенческие признак возникают из анатомии, морфологии и физиологии животного неотделимы о них; формы поведения обычно адаптивны и часто могут передаваться либо генетически, либо в результате обучения; у многих биологических видов существуют определенные формы поведения. Если организм не смог адаптироваться на поведенческом уровне, он делает это на биохимическом уровне. Биохимическая адаптация очень сложна, наиболее характерна для растений, т.к. животному проще мигрировать. Процесс адаптации бывает по времени: Эволюционная адаптация – длительный процесс, приобретение новой генетической информации, изменяется генотип, следовательно, изменяется и фенотип. Для своего завершения подобная адаптация требует многих поколений. Акклиматизация – адаптации, которые происходят в процессе жизни индивидуума в естественных условиях. Для своего завершения требует от нескольких часов до нескольких лет. Акклимация – адаптации к искусственным условиям. Происходит в течение нескольких часов – лет (зима – лето). Смена часовых поясов, перевод времени. Немедленная адаптация сопровождается почти мгновенной адаптивной реакцией (психогенное воздействие, переход из тепла в холод). Кратковременная реакция. Любая адаптация возникает в результате взаимодействия генетических факторов и факторов внешней среды. Генетический аспект адаптаций: Ососбенности организации генетического материала, обеспечивающее его собственную структурно-функциональную организацию, т.е. гомеостаз генотипа. Генетический контроль гомеостаза организма как целого. Механизмы длительного поддержания в поколениях относительного постоянства генетических характеристик, т.е. механизмы генетического гомеостаза популяций В поддержании гомеостаза участвуют различные системы организма. Нервная сигнализация – основной инструмент передачи и оценки сигналов из внутренней и внешней среды. За счет этих сигналов может осуществляться регуляция физиологических процессов в пределах нормы реакции. Эндокринная система: гормоны принимают участие в регуляции гомеостаза. Регулируют обмен веществ, воды, белков, липидов, углеводов, энергии, электролитов. Контролируют работу всех органов, в том числе почек, печени, ЦНС. Иммунная система защищает постоянство внутренней среды организма от факторов 2-х групп: микроорганизмов и экзогенных факторов с признаками чужеродной генетической информацией; соматических мутаций. Достаточно изменений в 1-2 генах, чтобы сработала иммунная система. 9. Клиническая и биологическая смерть. Реанимация. Смерть у организмов состоит из 2-х этапов: клиническая смерть. Потеря сознания, прекращение дыхания, сердцебиения, отсутствие рефлексов, гомеостаз не нарушен и реанимация возможна. биологическая смерть. Прекращается обмен веществ, происходят аутолитические изменения, неупорядоченные биохимические реакции, идет нарушение гомеостаза. Через 5-8 минут погибает кора больших полушарий головного мозга. Через 24 часа – сердечная мышца. Смерть – завершающий этап онтогенеза. Признаки клинической смерти: отсутствие пульса на сонной или бедренной артерии; отсутствие дыхания; потеря сознания; широкие зрачки и отсутствие их реакции на свет. Признаки биологической смерти: высыхание роговицы; феномен «кошачьего зрачка»; снижение температуры;. тела трупные пятна; трупное окоченение Реанимационные мероприятия направлены на восстановление жизненно важных функций организма, в первую очередь кровообращения и дыхания. Это, прежде всего, искусственное поддержание кровообращения головного мозга и принудительное обогащение крови кислородом. К мероприятиям сердечно-легочной реанимации относятся: прекардиальный удар, непрямой массаж сердца иискусственная вентиляция легких (ИВЛ) методом «рот-в-рот». Сердечно-легочная реанимация состоит из последовательных этапов: прекардиальный удар; искусственное поддержание кровообращения (наружный массаж сердца); восстановление проходимости дыхательных путей; искусственная вентиляция легких (ИВЛ). 10. Проблемы трансплантации органов и тканей. Ауто-, алло- и ксенотрансплантация, эксплантация, трансплантация жизненно важных органов. Иммунобиологическая реакция. Тканевая несовместимость и пути ее преодоления. Искусственные органы. Из-за бурного развития трансплантологии остро встал вопрос о трансплантационном иммунитете. Трансплантология – медико-биологическая наука, изучающая вопросы заготовки, консервирования и пересадки органов и тканей. Трансплантационный иммунитет – своеобразная реакция организма на трансплантацию, проявляющаяся в отторжении пересаженных органов и тканей. Классификация терминов (Вена, 1967 год). Трансплантат – пересаживаемая ткань или орган. Реципиент – тот, кому пересаживается орган или ткань. Донор – тот, от кого берут трансплантат. Аутотрансплантация – пересадка тканей и органов в пределах одного организма (в таком случае говорят об аутотрансплантате) Изотрансплантация (изотрансплантат) - пересадка тканей и органов между организмами, идентичными по генетическим признакам. Аллотранспланация (аллотрансплантат) - пересадка тканей и органов между организмами одного биологического вида. Ксенотрансплантация (ксенотрансплантат) – пересадка тканей и органов между организмами разных биологических видов. Эксплантация (эксплантат) – пересадка небиологического материала. Комбинированная пересадка (комбинированный трансплантат). Организмы эволюционно развивался в течении многих миллионов лет и не теряли своей индивидуальности лишь потому, что не производилось смешения своих тканей с чужеродными тканями и клетками. Каждый организм уникален по белковому составу. Аллогенные и ксеногенные ткани и органы, содержащие трансплантационные антигены, в организме реципиента вызывают защитную иммунобиологическую реакцию, состоящую в выработке антител. Преодоление тканевой несовместимости – работа хирургов, иммунологов, физиологов и других специалистов. Целое медицинское направление - иммунодепрессивная терапия – направлено на решение этой проблемы. Используют химические, физические и биологические факторы воздействия на организм реципиента. Иммуннодепрессивная терапия использует физические, химические и бологические факторы воздействия на ретикуло-эндотелиальную систему организма реципиента: вилочковую железу, костный мозг, селезенку, печень. Физические методы – радиоактивное излучение, рентгеновские лучи. Химические методы – введение препаратов, снижающих иммунитет. Они сильно влияют на жизненно важные органы. Биологические методы – введение антитоксических сывороток, антибиотиков. Принцип действия - нейтрализация трансплантационных антител. Наиболее перспективный метод. Разные методы консервации. Охлаждение (недолговременное). Замораживание. Лиофилизации. Заморозка может разорвать ткань, что приводит к гибели ткани. Но сперматозоиды способны жить. Состояние анабиоза некоторых животных. Кровь заменяют криопротекторами, после разморозки производят обратную замену. Метод лиофилизации – заморозка высушиванием в воздухе. Хранение замороженных людей. Существуют банки тканей, банки органов на научной основе. 11. Биологические ритмы. Хронобиология, хрономедицина, хроногигиена, хронофармакология, десинхронозы. Биологический ритм - колебание ритма или скорости какого-либо биологического процесса, наступающее примерно через равные промежутки времени. Биологические ритмы присущи всем живым организмам. Наука, изучающая биоритмы – биоритмология. Это молодая, но быстро развивающаяся наука. С точки зрения взаимодействия организма и среды выделяют: адаптивные ритмы (экологические): адаптация организмов к изменяющимся условиям среды (лунные, годовые, сезонные, приливно-отливные ритмы). Благодаря этим ритмам организм заранее готовится к изменениям условий существования и ориентируется во времени. физиологические (рабочие) ритмы: колебания, отражающие деятельности рабочих систем органов организма. Классификация биоритмов. 1. Ритмы высокой частоты: Колебания совершаются с периодом от долей секунды до 30 минут. Ритмы ЭКГ, сокращения сердца, дыхания, перистальтики ЖКТ. 2. Ритмы средней частоты: от 30 минут до 28 часов. ультрадианные (до 20 часов); циркадные (20-28 часов). 3. Мезоритмы. инфрадианные (28 часов-6 суток) — рост бороды, сокращения сердца. циркасептальные (около 7 суток) — комары откладывают яйца через 7 дней, активность гормонов эпифиза, смертность от неинфекционных заболеваний, отторжение и приживание трансплантата. 4. Макроритмы: 20 дней – год 5. Мегаритмы: периоды в десятки лет. Из всего разнообразия ритмических процессов основное внимание сосредоточено на суточных и сезонных ритмах. Суточная и сезонная ритмичность происходит на всех уровнях биологических реакций. Ритмы служат 2-м целям: приспособление организмов к ожидаемым условиям среды, составление уникальной системы времени, интеграция всех ритмов воедино. Понятие цикла подразумевает периодичность процесса. Время между одинаковыми состояниями соседних ритмов – период Т. Число циклов в единицу времени – частота. Величина, которая соответствует среднему значению полезного сигнала – мезер. Наибольшее отклонение от мезера - амплитуда. Момент времени, когда регистрируется конкретная величина – фаза. Момент наибольшего поднятия – акрофаза, момент наименьшего поднятия – батифаза. Длительность цикла обычно принимается за 360° или 2 Наиболее хорошо у человека изучен ритм работоспособности. Он служит основой всех режимов труда и отдыха. Исследования ритма работоспособности длятся уже более 100 лет. Вопрос, эндо - или экзогенный это ритм, а может у него – смешанный характер? Поскольку ритм сохраняется даже в бункере, большинство исследователей считают его эндогенным. Есть 2 аспекта: если работоспособность рассматривается как потенциал личности, который является неотъемлемым свойством на протяжении длительного периода времени; актуальная работоспособность – возможность человека совершать работу в определенное время. Изменения такого рода хорошо известны. Выделяют 3 типа людей: общий подъем работоспособности в течение большей части дня; начальный подъем, за которым следует общее снижение работоспособности; 2 подъема и один спад (модель – зигзаг). Биологические ритмы обладают индивидуальными особенностями. Существует классификация людей по способности проявлять умственные и физические способности. 1-й тип, утренний, «жаворонки». Суточные ритмы их смещены на несколько часов раньше от средней величины. 2-й тип, вторая половина дня активна, «совы». Максимум активности смещен несколько позднее от средних значений. Безразличность работы характерна для «голубей», представляющих средний тип. Эволюционно создали возможность выживания при сезонных изменениях среды обитания. Они позволили живым организмам широко распространиться по Земле и занять соответствующие экологические ниши. Психическая, мышечная возбудимость, показатели обмена веществ, частота гипертонических кризов максимальны в мае- июне- сентябре, нарушение мозгового кровообращения – в зимние и осенние месяцы, заболевания ДПК – весной и осенью. Известно, что если женщина с раком молочной железы прооперирована в апреле, в течение 5 лет метастазы обнаружатся в 50-75% случаев, а если в июне – только в 30%. Дети, которые рождены в разные месяцы, имеют предрасположенность к определенным заболеваниям. Кроме того, они имеют разную степень здоровья. С апреля по июнь – более здоровы, но имеют отклонения психики, зимой – дефекты органов чувств и физические дефекты. Заболевания, связанные с нарушениями биологических ритмов – десинхронозы. Явный десинхроноз отличается присутствием упадка сил, быстрой утомляемостью, учащением пульса, артериального давления, дыхания. Скрытый десинхроноз приводит к дискомфорту, нарушениям сна и аппетита. Это предболезненноле состояние. Иногда имеет место тотальный десинхроноз. При этом происходят общие изменения всех систем органов. Соответственно бывает и частичный десинхроноз, в этом случае имеют место сбои отдельных органов и их функций. Хронический десинхроноз происходит из-за частого отступления от привычного режима жизни. Острый – возникает из-за сильного, грубого нарушения режима труда и отдыха, сна, питания. Из биоритмологии выделились: - хронобиология; - хронопатология; - хронодиагностика; - хронотерапия; - хронофармакология (прием препаратов в определенное время); - хроногигиена (соблюдение режима труда отдыха). |