Закономерность построения биологического процесса адаптации у животных и человека к экзогенным антигенам и естественная система общих физиологических элементов организма: монография

Автор еще раз подчеркивает, что выделение 3-х групповых частей регуляторных факторов по признаку специализации специфичности подчеркивает уникальность свойств факторов общей системы управления при организации построения процесса адаптации организма к чужеродному антигену. Управляющая система факторов, в которой связи специфических и неспецифических факторов тесно взаимосвязаны при координации функции исполнительных факторов внутренней среды, является главным условием существования живого организма. Общая система регуляции диктует организму свою программу развития адаптационных признаков в организме.

Система исполнительных факторов расположена в нижней половине схемы. Их можно сравнить с потребителями информации. Среди фактор-исполнителей можно также отметить разные эволюционные виды. Это – рибосома, лизосома (элементарные единицы внутри клетки – 1-й эволюционный уровень); клетки мышечной эпителиальной и др. органов (элементарные единицы органов – 2-й эволюционный уровень); сердце, легкие, печень, почки и др. (система органов – 3-й эволюционный уровень). Исполнительные факторы организма реализуют информацию внешней среды, которую в обработанном виде представляет им общая система иммунофизиологической регуляции. Внешние признаки деятельности исполнительных факторов проявляются в виде функциональных и морфологических изменений. Кооперативное взаимодействие между факторами НФАН с факторами СФАН и системой исполнительных факторов создает условия для возникновения разновидностей явлений – к появлению физиологических и иммунофизиологических ответов. Таким образом, развитие иммунофизиологических процессов представляет собой координационное взаимодействие регуляторных и исполнительных факторов, обеспечивающих под влиянием внешней среды временное изменение действий адаптационных механизмов по поддержанию биологических, физиологических и физико-химических свойств внутренней среды.

Сущность теории кибернетических связей в саморегулируемой системе иммунологических и физиологических факторов можно выразить следующим положением:

1) Функциональные элементы (факторы) в структуре системы организма расположены не беспорядочно, они взаимодействуют друг с другом в определенной последовательности, согласно их специализации и специфичности.

2) Свойства биофизиологических реакций зависят не только от того, факторы каких специализаций и в каком количестве входят в состав отдельного звена иммунофизиологического процесса, но и от последовательности функциональных соединений факторов внутри каждого звена иммунофизиологического процесса, от порядка их взаимного влияния друг на друга.

3) В системе саморегуляции и самоорганизации организма все взаимосвязано. Факторы разной специализации формируют между собой разновидности кооперативной деятельности. Соединение деятельности факторов разной специализации в один функциональный комплекс обеспечивается энергией факторов НФАН, формируемой нейрогенным сигналом. Главный факт в энергетике нейрогенного сигнала – это способность изменений адаптивной деятельности в структурах организма с целью сохранения его биологической индивидуальности. Адаптивная деятельность структур организма осуществляется 2 способами: неспецифический способ – изменение гомеостаза и специфический способ – изменение иммунной защиты.

4) По своему назначению адаптивно-специализированные ответы организма можно разделить на следующие основные группы: стресс (срочная неспецифическая реакция); воспалительная реакция (ранний специфический ответ общеспециализированного назначения); 2-х фазная адаптивная реакция способом антителообразования (поздний специфический ответ селективно-специализированного назначения). Наличие разновидностей функционально-адаптивных ответов доказывает, что наш организм располагает достаточными ресурсами, чтобы защитить свою биологическую индивидуальность при взаимодействии с чужеродным антигеном. Содружество на основе закономерностей взаимодействия между всеми факторами организма создает приспособительный барьер для чужеродных антигенов даже в том случае, если охрана биологической индивидуальности будет получена ценой гибели или выздоровления отдельной особи живого организма.

Кибернетическая система факторов организма (система саморегуляции) фактом своего существования во многом может способствовать правильной интерпретации при объяснении полного цикла адаптивного процесса, формирующего антигенные заболевания. Иммунофизиологические явления в системе саморегуляции живого организма, как и все явления природы, не случайны. Действия их против чужеродного антигена протекают организованно. Они подчинены строгим закономерностям, причина которых кроется в особенностях строения и функциональных свойствах структур организма. Закономерности распределения функциональной специализации среди факторов организма, нашедших отражение в кибернетической системе саморегуляции, позволяют понять и объяснить последовательность их взаимоотношений в организации процессов жизнедеятельности организма при его взаимодействии с антигеном внешней среды. В связи с этим, схематическое моделирование заболеваний приобретает важное значение для быстрого ознакомления с изучаемым предметом. Схемотехнология позволяет быстрее понять содержание идеи, чем пространственный текст рукописи. К словам привыкли и не всегда на них реагируют, а здесь факты, которые говорят за себя.

Система факторов саморегуляции организма является главным действующим лицом при организации строгой закономерности в развитии процесса адаптации к чужеродному антигену. Этот процесс можно записать в виде биологической формулы (см. схему №1). Иммунофизиологический процесс указанных заболеваний можно условно разделить на две составные части – тревогу и исход. Элементами этапа тревоги являются три периода – срочный (физиологический), а затем протекающие одновременно и параллельно друг другу два периода сложных иммунофизиологических ответов: ранний (воспалительный) – действующий и поздний (антителообразующий) – подготовительный. Элементом второго этапа, “исхода”, является реакция по реализации свойств антителообразующего периода – анафилактический шок (реакция немедленного типа). Эта реакция является заключительным временным моментом заболевания, которому автор дал название – период завершения иммунофизиологического процесса.

В основу предлагаемой модели (схема 1) иммунофизиологического процесса автор положил резервные свойства целого организма, при которых воздействие чужеродного антигена последовательно индуцирует в его внутренней среде три регуляторные системы: неспецифическую и две неравнозначные специфические (фагоцитарную и антителообразующую). Каждая регуляторная система соответственно своим свойствам на разных участках (периодах) первого этапа заболевания формирует характерные для них признаки специализированных клинических проявлений: стрессовый (срочный физиологический ответ), воспалительный (ранний иммунный ответ – фагоцитарный) и скрытый (антителообразующий). Каждую разновидность биологического ответа составляют совокупность дифференциальных реакций организма.

Какова же роль и особенности развития каждого из этих периодов? В процессе эволюции был создан механизм сроков развития деятельности для каждого вида факторов организма: срочный (неспецифический), ранний (фагоцитарный) и долгосрочный (поздний – антителообразующий). Биологическая роль срочного (рефлекторно-гормонального) физиологического ответа состоит в оповещении макроорганизма о возможных нарушениях в его внутренней среде. Проявлениями срочного физиологического ответа являются следующие признаки: субъективные – боль, эмоции и объективные – сосудистые проявления (вначале местные, а затем общие). Иное значение имеет ранний иммунофизиологический ответ. Он предназначен для того, чтобы в рамках своих возможностей осуществить предварительную обработку антигена внешней среды. Ранний специфический иммунный ответ обеспечивается деятельностью функционального комплекса, формирующегося кооперативным взаимодействием трех специализированных факторов внутренней среды организма:

а) срочного неспецифического реагирования;

б) раннего иммунного реагирования – лейкоцитарные фагоциты;

в) выполняющие роль исполнительных посредников – капиллярные сосуды.

Ответ кооперативной жизнедеятельности этих факторов против антигена внешней среды в раннем промежутке времени обеспечивается воспалительной реакцией, сущность которой – фагоцитарное иммунообеспечение.

Особое место в иммунологии и физиологии занимают эксперименты по изучению конечного этапа анафилактического заболевания – реакций анафилактического шока (реакций немедленного типа). Их было поставлено великое множество. Экспериментальные исследования показали зависимость анафилактических реакций от воздействия комплексом антиген-антитело на разные уровни сенсибилизированного организма. Появился вопрос: какова роль факторов неспецифической регуляции в организации реакции немедленного типа? Важность этого факта заключается в том, что, ответив на него, мы сможем понять причину структурной динамики процесса заболеваний. В связи с этим автор поставил задачу, которая помогла бы ответить на этот вопрос, – на основании анализа имеющихся результатов исследований в научной литературе выяснить роль факторов неспецифической регуляции в формировании анафилактического шока.

Прежде чем начать научный анализ данной проблемы, нужно было собрать доказательства. Имеется огромное количество материала, посвященного экспериментальному изучению реакции анафилактического шока. Имея в виду эту трудность, автор пошел по пути обобщений, выборности сведений, позволяющих изложить достаточно полную объективную историю ознакомления с содержанием их результатов и выводов. Попытаемся дать объективную оценку некоторым из них:

Еще Ауэр и Левис (1909) утверждали, что экстирпация больших полушарий головного мозга никак не влияет на течение анафилактического шока у морских свинок. Данные наблюдения были подтверждены многими другими учеными.

В 1927г. Левис, на первый взгляд, убедительно показал, что механизм местного воспалительного отека может быть не связан с органами неспецифической регуляции, так как при повреждении сенсорных нервов, обеспечивающих иннервацию очага поражения в периферических участках тела, развивается местная воспалительная реакция. Пытаясь понять роль факторов неспецифического (ненаследственного) реагирования в регулировании воспалительного процесса, Левис, по мнению автора, допустил ошибку. Отвергая роль ЦНС в иммуногенезе, он не учел автономный механизм – контактное взаимодействие биоэлектрическими потенциалами между клеточными мембранами специализированных факторов, имеющих отношение к местному очагу поражения тела.

В 1966 г. И.С. Гущин [10] установил, что механизм запуска аллергической реакции при взаимодействии клеточной поверхности с комплексом антиген-антитело заключается в активации функции одноклеточного организма. Изучение анафилактических реакций на разных уровнях организма не смогло решить вопрос о составе и роли его механизма, так как многие их свойства продолжали оставаться неясными.

Проблема роли ЦНС в организации реакций анафилактического шока продолжает давно интересовать исследователей. Об этом свидетельствуют работы многих ученых, которые, воздействуя на различные отделы структур ЦНС, пытались изменить течение иммунных реакций. Эксперименты давали противоречивые результаты. Левис (1909) и Янг (1928) в опытах с децеребрацией животных не отметили влияния ЦНС на течение анафилактического шока. Филипп (1952), И.С. Гущин (1963) [10] получили противоречивые результаты, разрушая при анафилаксии электролизом туберальную область гипоталамуса.

Однако последующие исследования показали выраженные рефлекторные реакции в организме во время анафилактического шока. Так, М.А.Ерзин (1947) [13] наблюдал рефлекторное повышение артериального давления, а также углубление дыхательных движений у сенсибилизированных собак при перфузии разрешающей дозы антигена в изолированную в сосудистом отношении петлю кишечника.

В 1957 г. В.И. Киселев [15], применяя метод осциллографии, обнаружил наибольшие изменения электрической активности в глубинных структурах головного мозга во время анафилактического шока.

Анафилактическое состояние у сенсибилизированных кроликов, по данным Х.М. Маркова (1958, 1963) [18], вызвало характерные изменения на энцефалограмме в виде выраженной десинхронизации биопотенциалов в сенсорной и теменной областях коры головного мозга.

Несмотря на отсутствие четких представлений в этом вопросе было замечено снижение и даже предупреждение токсических проявлений реакции анафилактического шока при медикаментозном угнетении деятельности ЦНС. В 1907 г. А.М. Безредка [3] открыл феномен торможения анафилактического шока под влиянием наркоза. Работы других исследователей (Р.У. Штейнгард, Г.Е. Платонов) подтвердили облегчение развития реакции анафилактического шока при снижении возбудимости ЦНС применением лекарственных средств.

Перечисленные исследователи провели блестящие эксперименты. Все они наблюдали рефлекторные проявления шокового этапа при анафилактическом заболевании. Однако, при всем уважении к их заслугам – не смогли дать полученным результатам верного истолкования, недооценили роль и значение факторов НФИН в развитии иммунофизиологического процесса.

Исключение составляют лишь исследования А.Д. Адо. В материалах этих исследований изучалось только влияние антигенов на разные отделы (рецепторы, вегетативный отдел) нервной системы, а также на рефлекторную регуляцию кровообращения в момент развития анафилактического шока. В научных сообщениях по изучению роли нервной системы при взаимодействии макроорганизма с чужеродным биологическим патогеном им было показано, что антигены, представляя собой чужеродную среду для организма, становятся чрезвычайными раздражителями ЦНС (А.Д. Адо, 1952) [1]. Несмотря на важность установленного факта, справедливо заметить, что автор лишь признал влияние антигена на ЦНС при организации реакции анафилактического шока, не объяснив значение его механизма. Что же является важным в установленном факте? Установление факта – еще не вся истина, он – только «сырье», из которого следует извлечь полноценную истину. Для доказательства истинности этого факта, необходимо присутствие главного признака – органическая связь между фактами, позволяющими объяснить деятельность всей системы живого организма.

Научный анализ литературных данных, в конечном счете, показывает, что дело обстоит сложнее, чем полагали исследователи, это и не позволило им сделать дальнейшие выводы, имеющие значение для полного понимания структуры патогенеза иммунных заболеваний, для представления всей совокупности механизмов в иммунофизиологическом процессе.

Успехи в изучении механизмов анафилактического шока дали основание для планомерного формирования представлений о развитии патофизиологических реакций на клеточном, системно-клеточном и в целом уровнях организма. Это приблизило, но не привело к ответу на один из основных вопросов патофизиологии: какова роль нервной системы в иммунофизиологических реакциях?

На современном этапе ответ на этот вопрос продолжал оставаться неясным. В связи с этим, становится очевидным важность выводов автора (1985), которые были получены при осмыслении методом критического анализа научных трудов других исследователей и собственных экспериментов. Результаты, полученные вышеуказанными исследователями, о многом говорят. Они послужили для автора убедительными доказательствами того, что под влиянием комплекса антиген-антитело нервная система совместно с другими факторами неспецифического реагирования является той энергетической силой, которая выполняет роль пускового механизма при организации специализированных ответов со стороны исполнительных структур организма. Эти выводы позволяют автору продвинуться вперед, чтобы ответить на вопрос о роли нервной системы в иммунофизиологических реакциях на разных этапах формирования заболевания:

1) Нервная система не оказывает прямое влияние на формирование антител. Нервная система – составная часть общей системы факторов неспецифической регуляции. Биологическая роль факторов неспецифической регуляции заключается в организации энергетических типов связей между кооперациями специализированных факторов в живой системе саморегуляции. Энергетические связи являются движущей силой при формировании разнообразия адаптивно-функциональных ответов: срочного, раннего и позднего. Механизмы взаимодействия факторов неспецифической регуляции с другими факторами в структуре патогенеза заболеваний меняются по отношению каждого периода в развивающемся процессе.

2) ЦНС совместно с другими регуляторными факторами неспецифического реагирования (эндокринные органы и клеточные мембраны) при взаимодействии со структурами сердечнососудистой системы в первом периоде любого заболевания организуют срочный физиологический (стрессовый) ответ, который является комплексной реакцией в процессе взаимодействия макроорганизма с любым чрезвычайным патогеном внешней среды. Факторы неспецифической регуляции выступают в данном случае первичным энергетическим посредником между чрезвычайным патогеном (антигеном) и исполнительными факторами (микрососуды).

3) Развитие признаков воспаления в раннем периоде иммунофизиологического процесса – результат вторичной комплексной реакции, развивающейся после прямого контакта антигена со структурами органов неспецифического реагирования (нервная и эндокринная системы, клеточные мембраны). Факторы микрососудов в этом случае являются вторичным энергетическим посредником между антигеном и лейкоцитарными фагоцитами. Реализация этого механизма подробно описана в нижеследующих разделах.

4) Развитие объективных признаков реакции анафилактического шока – вторичный результат действия по типу гиперергической стрессовой реакции, развивающийся после прямого воздействия комплекса антиген-антитело на регуляторные структуры неспецифического реагирования (нервная и эндокринная системы, а также клеточные мембраны всех органов и тканей организма). В этом случае факторы неспецифической регуляции также являются энергетическим посредником между трансформированным антигеном (комплекс антиген-антитело) и исполнительными факторами организма, каковым является сердечнососудистая система. Реализация механизма по превращению иммунной в физиологическую реакцию описана автором в разделе, который посвящен организации развития заключительного этапа процесса заболевания.

5) В опытах с воздействием на сенсибилизированный организм комплексом антиген-антитело отчетливо выявляется эффект перехода иммунного процесса в физиологический процесс.

Вышеуказанные выводы доказывают, что ЦНС является одним из ненаследственных механизмов, через который развивается процесс адаптации при воздействии на организм “чрезвычайных раздражителей” по терминологии И.П.Павлова и А.Д.Адо, или “стрессоров” по Г.Селье. Появление ЦНС в живой системе саморегуляции у позвоночных животных и человека позволило дополнить в организме не только такие характеристики как обмен веществ и энергия, но и другую не менее важную характеристику – рефлекторный обмен энергетической информацией. Это привело к тому, что в отличие от растений, ведущих пассивный образ жизни, образ жизни у животных изменился на другой – активный (самоуправляемый). Нервная система в содружестве с другими факторами неспецифической регуляции превратилась в пусковой механизм по управлению развития и реализации не только физиологических, но и иммунологических реакций в организме.

Изменчивость жизнедеятельности у живого организма зависит от уровня активности биологической энергетики. Биологическая энергетика организма – одно из центральных понятий, объясняющих связь организма с внешней средой. Эту связь можно проследить на примере возникновения и развития биоэнергетических закономерностей, являющихся движущей силой в формировании адаптационных процессов. В пределах живого организма сталкиваются и сложно взаимодействуют силы, энергия которых разного происхождения. Почти все явления в живом организме, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, так или иначе зависят от изменения в нем уровня энергетической активности любого регуляторного фактора, от энергетического взаимодействия этого фактора с другими видами регуляторных и исполнительных факторов. Работа каждой клетки организма на энергетике общеизвестна.

Последовательность цепной реакции в организации функции среди факторов в специализированном иммунофизиологическом комплексе связаны отношениями: энергия – потребитель. Следует заметить, что живые организмы (в том числе и человек) являются носителями значительных запасов энергии. В большинстве случаев природа поставляет нам энергию в той форме, в какой она нужна для наших конкретных целей. Поэтому организмы вынуждены преобразовывать имеющуюся в нашем распоряжении энергию. Для получения работы мы должны найти соответствующие источники энергии, т.е. такие вещества, которые являются носителями наиболее пригодного для реализации вида энергии. В ходе тонких и до сих пор недостаточно изученных биологических процессов происходит превращение энергетически богатых сложных веществ живого организма в простые вещества, которое сопровождается выделением энергии. Эти превращения являются источниками мускульной, секреторной, адаптивной и др. видов работы живого организма. Множество структур организма должны находиться в возбужденном состоянии и быть готовыми по первому сигналу принять участие в общем адаптивном процессе. В процессе биологической адаптации происходят сложные превращения свойств антигенов внешней среды, воздействующих на живой организм, в неоднозначные приспособительные реакции между факторами системы саморегуляции.

Способность к антигенной адаптации – одна из замечательных способностей живого организма. И нужно сказать, что это – загадочная способность. Это сложное явление составляет основу жизни организма. Стратегическая задача адаптивных процессов при антигенных заболеваниях – сохранить биологическую индивидуальность живого организма. Биологи разных научных направлений стремятся раскрыть полный механизм адаптации к чужеродному антигену. Сделано немало. Однако полностью тайна не раскрыта. Как же строится система адаптивных связей в саморегулируемой структуре процесса заболеваний в целом? Каков принцип последовательного распределения специализированных адаптивно-функциональных ответов во всех звеньях процесса заболевания? Это зависит от многих свойств организма. Важнейшее свойство организма – способность различать собственные и чужие антигенные детерминанты и на основе обменной информационной связи давать на них сложные дифференцированные иммунофизиологические (не иммунные!) ответы – обеспечивается сочетанием функционально-управленческих связей между специализированными факторами, взаимодействующих в определенный момент процесса самоадаптации. Под иммунофизиологическим ответом автор подразумевает разновидность кооперативного (комплексного) взаимодействия между специализированными свойствами иммунных и физиологических факторов, которые под влиянием управляющих связей на разных ступенях развития процессуального цикла заболевания действуют как относительно самостоятельные функциональные группы (функциональные комплексы), выполняя разные тактические задачи (например, шоковая реакция, воспалительная реакция и др.). Распределение управляемых связей между функциональными группами факторов организма определяется энергетическими процессами со стороны факторов НФАН. Сущность теории структурного строения процесса адаптации при тех или иных заболеваниях представляет собой сложный иммунофизиологический процесс, проходящий ряд ступеней развития, в которых способность одних функциональных комплексов вступать во взаимодействие с другими функциональными комплексами приводит к бесконечному разнообразию адаптационных явлений.

Обнаружение механизма взаимодействия антигена с факторами неспецифической регуляции внутри воспалительного периода, представляющего собой относительно самостоятельный срез в общей цепи процесса антигенного заболевания, позволило автору представить раскладку развития процесса заболеваний в виде цепной реакции в деятельности структур организма, обеспечивающего технологическую организацию срочного, раннего и позднего иммунофизиологических ответов. При моделировании процесса заболеваний автор исходил из известных данных, по которым факторы внешней среды могут способствовать развитию заболеваний, но не являются определяющим механизмом. Определяющим внутренним механизмом, способствующим началу существования и развития заболевания являются функциональные особенности взаимодействий факторов специфической и неспецифической регуляций между собой и исполнительными факторами при организации комбинации специализированных механизмов самозащиты.

Все, о чем мы до сих пор говорили, относилось как бы к застывшему кадру, к физиологическим реакциям, каким-то образом приготовленным, но существовавшим сейчас, в момент, когда мы их исследуем, с четко выраженными и поддающимися изменению свойствами. Между тем застывший кадр куда менее выразителен, чем кинолента. Не менее важно, чем свойства "готовых" реакций или процессов. Знать законы их образования, понимать, каким образом происходит сама физиологическая реакция, физиологический процесс. Умолчание о последовательности движения специализированных физиологических реакций – не дефект изложения, а дефект самой старой физиологии. Такую физиологию, изучающую последовательность и скорость физиологических превращений, следует называть физиологической кинетикой. Первый закон физиологической кинетики – закон биологической активности действующих объектов. Это означает, что судьба действующих живых объектов зависит от 2-х условий: а) от уровня энергетической активности (патогенности) раздражителя (эндогенного или экзогенного); б) от уровня активности (возбудимости) сенсорного аппарата в рефлекторном механизме ЦНС. Ход борьбы между этими объектами зависит от этих условий. Закон биологической активности хорошо объясняет, как порядок распределения физиологических реакций приводит к равновесию адаптации в одном из биологических объектов.