Орган выполняющий барьерную функцию в организме. Защитные барьеры организма. Функции не пищеварительного характера

Барьерные функции организма — функции защиты, осуществляемые особыми физиологическими механизмами (барьерами). Барьеры защищают организм от вредного воздействия окружающей среды, препятствуют проникновению в него бактерий, вирусов и вредных веществ, а также способствуют сохранению постоянного состава и свойств крови, лимфы, тканевой жидкости. Как и другие приспособительные и защитные функции организма (например, иммунитет), барьерной функции организма выработались в процессе эволюции по мере совершенствования многоклеточных организмов.
Условно различают внешние и внутренние барьеры. К внешним барьерам относят кожу, дыхательную систему, пищеварительную систему в том числе печень, а также почки. Кожа предохраняет организм от воздействия физических и химических изменений окружающей среды, участвует в регуляции тепла в организме. Каждый барьер препятствует проникновению в организм бактерий, токсинов, ядов и способствует выведению из него некоторых продуктов обмена веществ, например, с потом. В дыхательной системе, помимо обмена газов, вдыхаемый воздух очищается от пыли и вредных веществ, находящихся в атмосфере, главным образом при помощи эпителия, выстилающего слизистую оболочку полости носа и бронхов и имеющего специфическое строение. Поступающие в пищеварительную систему пищевые вещества преобразуются в желудке и кишечнике, становятся пригодными для усвоения организмом; неиспользованные продукты пищеварения, а также газы, образующиеся в кишечнике, выводятся из организма. Важную барьерную роль играет печень: она обезвреживает попавшие в кровь чужеродные для организма ядовитые соединения, поступившие с пищей или образовавшиеся в полости кишечника. Почки регулируют постоянство состава крови, освобождают ее от конечных продуктов обмена веществ. К внешним барьерам относятся также слизистые оболочки полости рта, глаз, половых органов.
Внутренние барьеры, находящиеся между кровью и тканями, называются гистогематическими. Основную барьерную функцию осуществляют стенки кровеносных капилляров. Защитные функции выполняют также соединительная ткань, лимфатические образования, некоторые специальные клетки органов и тканей. Существуют специализированные барьерные образования между кровью и центральной нервной системой (так называемые гематоэнцефалический барьер), между кровью и тканями глаза (гематоофтальмический барьер), между кровью и половыми железами. Чрезвычайно важная функция - защита развивающегося плода - принадлежит плацентарному барьеру между организмами матери и плода. Барьерные функции осуществляют также оболочки клеток и внутриклеточные образования, состоящие из сложной трехслойной мембраны, предназначенные для защиты особенно важных элементов клетки.
Внутренние, гистогематические барьеры органа определяют его функциональное состояние, способность противостоять вредным влияниям. Они задерживают переход чужеродного вещества из крови в ткани (защитная функция), регулируют состав и свойства непосредственно питательной среды органа, то есть создают наилучшие условия для его жизнедеятельности, что очень важно и для всего организма. Так, при значительном повышении концентрации того или другого вещества в крови содержание его в тканях органа может не измениться или возрасти незначительно. И, наоборот, количество необходимого для
тканей органа вещества в них увеличивается, несмотря на постоянную или даже низкую его концентрацию в крови. Барьеры активно отбирают из крови необходимые для жизнедеятельности органов и тканей вещества и выводят из них продукты обмена.
Физиологические процессы, протекающие как в здоровом, так и в больном организме, регуляция функций и питание органа, взаимодействие между отдельными органами в целостном организме связаны с состоянием гистогематических барьеров. Снижение сопротивляемости барьеров (увеличение проницаемости) делает орган более восприимчивым, а повышение ее - менее чувствительным к химическим соединениям, образовавшимся в процессе обмена веществ в организме или введенным в него с лечебной целью.
Особенно велика роль барьеров в защите организма от возбудителей различных заболеваний и вырабатываемых ими токсинов. Циркулируя в крови, бактерии, вирусы, ядовитые вещества могут явиться во многих случаях причиной возникновения патологического процесса, что нередко связано со снижением сопротивляемости барьеров. В то же время лечение образовавшегося патологического очага во многих случаях затруднено из-за высокой сопротивляемости барьера заболевшего органа по отношению к тому или другому препарату.
Гистогематические барьеры отличаются высокой приспособляемостью к составу и свойствам внутренней среды организма. Это имеет важное значение для поддержания ее постоянства,сохранения здоровья, защиты от болезней.
Состояние гистогематических барьеров меняется в зависимости от возраста, нервных и гормональных влияний, при возбуждении и торможении центральных нервных образований, под влиянием бессонницы, голодания, наркоза, при некоторых заболеваниях, алкоголизме. Иногда прибегают с лечебной целью к искусственному повышению или снижению сопротивляемости барьеров. Для этого в кровь вводят некоторые химические препараты, воздействуют рентгеновскими, ультрафиолетовыми, инфракрасными лучами. При лечении некоторых заболеваний головного мозга лекарственные вещества вводят в обход гематоэнцефалического барьера непосредственно в спинномозговую жидкость.

БАРЬЕРНАЯ ФУНКЦИЯ . Барьерами являются приспособления, ограждающие организм или его отдельные органы от окружающей среды и делающие его, таким образом, до известной степени независимым от происходящих в ней перемен. Различают двоякого рода барьеры; I. Внешние барьеры, ограждающие организм как целое от внешней окружающей среды. К числу таких барьеров относятся: 1) кожный покров с его придатками, защищающий организм от физ. агентов окружающей среды (t°, влажность, свет и т. д.); 2) пищевой тракт, ограждающий общую внутреннюю среду-кровь-от хим. агентов и охраняющий, таким обр., постоянство хим. состава крови: пищевые вещества поступают в кровь лишь после превращения их в низкомолекулярные и пригодные для ассимиляции тела. Среди придатков пищевого тракта выдающуюся роль играет печень, регулирующая приток в общую циркуляцию веществ, переработанных в пищевом тракте и поступающих в систему воротной вены. Нарушение печеночного барьера считается многими авторами (особенно франц. школы) причиной целого ряда пат. явлений, носящих характер определенной интоксикации и напоминающих анафилаксию или же идиосинкразию. Всем известна обезвреживающая роль печени по отношению к целому ряду ядов и токсинов, вызывающих бурные явления отравления при их непосредственном введении в общую циркуляцию и не дающих никаких эффектов при введении их в систему воротной вены; 3) ретикуло-эн-дотелиальный аппарат (см.), играющий защитную роль в борьбе с инфекциями, благодаря его способности задерживать и не пропускать в кровяной ток патогенные элементы (вирусы, микробы и др. инородные тела).-II. Внутренние барьеры, ограждающие отдельные органы и ткани от общей внутренней среды-крови; они охраняют постоянство состава непосредственной жидкой среды, в к-рой живут клетки; это достигается регулированием перехода случайно или нормально циркулирующих в крови веществ в межтканевую жидкость. Существование такого рода барьеров объясняет неравномерное распределение введенных в кровь веществ в разных органах, равно как и локализацию действия разных ядов и токсинов. Т. н. сродство отдельных органов по отношению к определенным ядам, токсинам, вирусам и т. д. проявляется в большей или меньшей чувствительности данного органа к определенному веществу; это сродство в значительной степени может быть отнесено за счет этих внутренних барьеров. Анат. субстратом этих внутренних барьеров является, по всей вероятности, в первую очередь эндотелий сосудов (капилляров). Наиболее яркий и наглядный пример таких барьеров представляют гемато-энце-фалический и плацентарный барьеры. Гемато-энцефаличесвий барьер представляет собой механизм, регулирующий обмен между кровью, с одной стороны, и спинномозговой жидкостью и центральной нервной системой-с другой, и контролирующий состав той жидкой среды, в которой живут нервные элементы. На существование такого барьера указывают многочисленные клинические и экспериментальные данные, относящиеся к составу спинномозговой жидкости, которая сохраняет замечательное постоянство при разных изменениях состава крови. Штерн и Готье (Gau-tier) установили, что не все вещества, введенные в кровь, проникают в спинномозговую жидкость, между тем как все вещества, введенные в спинномозговую яждкость, через короткое время появляются в крови, в моче и других выделениях. Т. о., гемато-энпефалический> барьер действует как изби- рательный фильтр в направлении «кровь-> спинномозговая жидкость» и как клапан в направлении «спинномозговая жидкость -» кровь». Механизм избирательного действия гемато-энцефалического барьера пока еще не выяснен. К веществам, весьма близким друг к другу по своим хим. и физ.-хим. свойствам, гемато-энцефалический барьер относится различным образом и, с другой стороны, по отношению к одному и тому же веществу он реагирует различным образом у разных видов животных и даже у особей одного и того же вида, в зависимости от разных факторов (возраст, общее состояние и т. д.). Существует полный параллелизм между прониканием данного вещества в спинномозговую жидкость, наличием этого вещества в нервных центрах и действием его на последние. В тех случаях, когда деятельность гемато-энцефалического барьера является препятствием для проникания нужных и полезных веществ (антитела, лекарственные вещества) из крови в спинномозговую жидкость и в нервную ткань, необходимо временно ослабить или уничтожить этот барьер. Это достигается на животных разными способами: 1) введением желаемого вещества непосредственно в спинномозговую жидкость (напр., в мозговые желудочки); 2) уменьшением давления в спинномозговом канале путем выкачивания части ясидкости; 3) введением в кровь гипертонических соляных растворов за несколько часов до введения в кровь целительного вещества; 4) заражением малярией, возвратным тифом и т. д. или введением в кровь нек-рых токсинов (напр., туберкулин) или просто протеиновых веществ; 5) введением разных веществ в спинномозговой канал с целью вызвать асептический менингит.--Деятельность этого барьера изменяется под влиянием разных хим. и физ. факторов (отравления, переохлаждение и т. д.), при чем часто наблюдается уменьшение сопротивления по отношению к одним веществам и сохранение нормальной сопротивляемости по отношению к другим. Анат. субстратом этого барьера являются, в первую очередь, сосудистый эндотелий (преимущественно по отношению к коллоидным веществам) и сосудистые сплетения (преимущественно по отношению к кристаллоидам). Поражение этих анат. элементов влечет за собой нарушение нормальной деятельности гемато-энцефалического барьера и является в значительной степени причиной разных пат. явлений со стороны центральной нервной системы. Плацентарный барьер - аппарат, регулирующий переход веществ из крови матери в плод и обратно и контролирующий так. обр. состав непосредственной жидкой среды, в которой развиваются клетки плода,-играет первостепенную роль в развитии плода, а с другой стороны, ограждает организм матери от определенных веществ, возникающих в организме плода в процессе его обмена веществ. Большинство авторов рассматривает плаценту либо как проницаемую перепонку, повинующуюся законам осмотич. давления, либо как диализатор, пропускающий кристаллоиды и задерживающий коллоиды. Единичные авторы приписывают плаценте избирательную способность и способность переработки циркулирующих в крови матери веществ. Экспериментальными работами установлено, что плацентарный барьер представляет большую аналогию с гемато-энцефалич. барьером по отношению к веществам, введенным или циркулирующим в крови матери, но избирательная способность плацентарного барьера проявляется и по отношению к веществам, введенным или циркулирующим в крови плода. Нарушение нормальной деятельности плацентарного барьера под влиянием разных патологич. факторов бесспорно оказывает влияние на развитие плода и может также отзываться на организме матери, как видно из пат. процессов, носящих характер определенной интоксикации, возникающих иногда во время беременности и прекращающихся с извлечением плода (например, эклампсия). Лит.: Штерн Л. С, Барьерные функции животного организма, «Вестник Современной Медицины», 1927, № 15-16; е е ж е, Плацентарный барьер, «Гинекология и Акушерство», 1927, № 3; С п е р а н-ский, «Гигиенаи Эпидемиология», 1927; Gautier В,., Recherches sur le liquide cephalo-rachidien, Archives internationales de physiologie, v. XVII, ! & 9, 1922; его же, Recherches sur le liquide etc., ibidem, v. XX, JA1, 1923; Stern L., Liquide cephalo-rachidien au point de vue de ses rapports avec la circulation sanguine etc., Schweizer Archlv Xiir Neurologie u. Psy-chologie, B. VIII, 1921; e e же, Barriere hemato-en-cephalique dans les conditions normales et patholo-glques, ibid., B. XIII, 1923; ее же, Barriere hemato-encephalique en physiologie et en clinlque, Schweizer med. Wochenschrilt, 1923, № 34; Fisch-ler F-, Physiologie u. Pathologie d. Leber, В., 1925; В e n d a K., Das retikulo-endotheliale System in der Schwangerschaft, В., 1925; Ascholf L., Das retikulo-endotheliale System, Ergebnisse der inneren Medizin u. Klnderheilkunde, B. XXVI, № 1, 1924. Л.Штерн. Гемато - офтальмичесвий барьер, особый механизм, задерживающий и не пропускающий в глаз различные вещества, циркулирующие в Крови. Многочисленные исследования физич. и химич. свойств жидкости передней камеры единогласно показывают, что влага передней камеры значительно отличается от кровяной плазмы и количественно и качественно. Нек-рые вещества, как напр., ферменты и антитела, существующие в нормальной Или патологической крови, совершенно или почти отсутствуют в жидкости передней камеры. По учению Ле-бера (Leber), жидкость эта фильтруется из кровеносных сосудов без участия в этом процессе секреторной деятельности особых клеток. Новейшее учение о коллоидной химии и, гл. обр., закон Доннановского равновесия объясняют многие явления, к-рые трудно было согласовать с теорией Лебера об образовании передней камеры путем простой фильтрации. Целый ряд соответствующих опытов, поставленных на животных, показал, что закон Доннановского равновесия не в состоянии объяснить разницы в прохождении различных веществ. Некоторые вещества, введенные в кровь, могут быть найдены в жидкости передней камеры, между тем как другие, весьма близкие к ним по своим химич. и физич. свойствам, не могут быть в ней обнаружены. Такие химически родственные вещества, как йодистый и бромистый натрий, резко различают- ся между собой своей способностью переходить в переднюю камеру. Разницу эту нельзя объяснить известными до сих пор физ. или хим. законами. Дело обстоит так, как будто между кровью и жидкостью передней камеры находится специальный механизм, обладающий свойством производить выбор между веществами, находящимися нормально или случайно в крови,пропуская одни и задерживая другие. Этому предполагаемому механизму дано название гемато-офтальмического барьера. С точки зрения барьера объяснимы такие случаи из повседневной практики, когда, напр., из нескольких человек, отравившихся метиловым алкоголем, одни слепнут, а другие не проявляют никаких расстройств зрения. Здесь, возможно, дело заключается не в различной чувствительности зрительного нерва к метиловому алкоголю у разных людей, а в более или менее действительной защите глаза от проникновения этого яда, зависящей от деятельности барьера. На функцию гемато-оф-тальмического барьера оказывают влияние вегетативная нервная система и эндокринный аппарат. Симпатикоэктомия ведет к усилению барьера, введение же атропина как,в общее кровяное русло, так и под конъюнктиву, влечет за собой ослабление барьера; выключение гормонов яичников путем кастрации животных сказывается на гемато-офтальмическом барьере таким образом, что функция его к коллоидам ослабляется, по отношению же к кристаллоидам остается без изменений или даже усиливается. Анат. субстратом, с которым связана функция гема-то-офтальмического барьера, служит, по-видимому, эндотелий капилляров. Лит.: «Архив Офтальмологии», т. III, ч. 3, 1927; «Мед.-Биологич. Журн.», вып. 2, 1926. М. Фрадкип.

Барьерные функции организма - это функции защиты, обеспечивающие здоровье организма; они осуществляются особыми физиологическими механизмами (барьерами), защищающими организм от изменений окружающей среды, препятствующими проникновению в него бактерий, вирусов и вредных веществ, способствующими сохранению постоянного состава и свойств крови, лимфы, тканевой жидкости. Как и другие приспособительные и защитные функции организма (напр., Иммунитет), Б. ф. о. выработались в процессе эволюции по мере совершенствования многоклеточных организмов (см. Эволюционное учение).

Условно различают барьеры внешние и внутренние. К внешним барьерам относят кожу, дыхательную систему, пищеварительную систему, в т. ч. печень, а также почки (см. Мо-чевыделительная система). Кожа предохраняет животный организм от физ. и хим. изменений окружающей среды, принимает участие в регуляции тепла в организме (см. Терморегуляция). Кожный барьер препятствует проникновению внутрь организма бактерий, токсинов, ядов и способствует выведению из него некрых продуктов , гл. обр. путем выделения их через потовые железы с потом (см. Потоотделение). В дыхательной системе, помимо обмена газов (см. Дыхание), происходит очищение вдыхаемого воздуха от пыли и различных вредных веществ, находящихся в атмосфере, гл. обр. при участии эпителия, выстилающего слизистую оболочку полости носа и бронхов и имеющего специфич. строение. Поступающие в пищеварительную систему пищевые вещества преобразуются в желудке и кишечнике, становятся пригодными для усвоения организмом; непригодные вещества, а также газы, образующиеся в кишечнике, выводятся из организма в результате перистальтики кишечника. В пищеварительной системе очень важную барьерную роль играет печень, в к-рой обезвреживаются чужеродные для организма ядовитые соединения, поступившие с пищей или образовавшиеся в полости кишечника. Почки регулируют постоянство состава крови, освобождают ее от конечных продуктов обмена веществ. К внешним барьерам относятся также слизистые оболочки полости рта, глаз, половых органов.

Внутренние барьеры, находящиеся между кровью и тканями, называются гистогематическими барьерами. Основная барьерная функция осуществляется кровеносными капиллярами. Существуют также более специализированные барьерные образования между кровью и центральной нервной системой (мозгом), между кровью и водянистой влагой глаза, между кровью и эндолимфой лабиринта уха (см. Ухо), между кровью и половыми железами и т. д.

Особое место занимает плацентарный барьер между организмами матери и плода - плацента, осуществляющая чрезвычайно важную функцию - защиту развивающегося плода (см. Беременность). По современным представлениям, в систему внутренних барьеров входят также барьеры, находящиеся внутри клеток.

Внутриклеточные барьеры состоят из особых образований - трехслойных мембран, входящих в состав различных внутриклеточных образований (см. Клетка) и клеточной оболочки. Внутренние, гистогематические, барьеры органа определяют функциональное состояние каждого органа, его деятельность, способность противостоять вредным влияниям. Значение таких барьеров заключается в задержке перехода того или иного чужеродного вещества из крови в ткани (защитная функция) и в регуляции состава и свойств непосредственно питательной среды органа, т. е. создание наилучших условий для жизнедеятельности органа (регуляторная функция), что очень важно для всего организма и его отдельных частей. Так, при значительном повышении концентрации того или другого вещества в крови содержание его в тканях органа может не измениться или повыситься незначительно. В других случаях количество необходимого вещества в тканях органа увеличивается, несмотря на постоянную или даже низкую его концентрацию в крови. Барьеры активно отбирают из крови необходимые для жизнедеятельности органов и тканей вещества и выводят из них продукты обмена веществ.

Физиол. процессы, протекающие как в здоровом, так и в больном организме, регуляция функций и питание органа, соотношение между отдельными органами в целостном организме тесно связаны с состоянием гистогематических барьеров. Снижение сопротивляемости барьеров делает орган более восприимчивым, а повышение ее - менее чувствительным к хим. соединениям, образовавшимся в процессе обмена веществ в организме или введенным в организм с леч. целью. К внутренним защитным барьерам относятся соединительная ткань, различные образования лимфатической ткани (см. Лимфатическая система), лимфа и кровь. Особенно велика их роль в освобождении организма от живых возбудителей различных заболеваний.

Решающее значение в возникновении болезней имеет нарушение сопротивляемости как внешних, так и внутренних барьеров по отношению к различным микробам, чужеродным веществам и вредным веществам, образующимся при нормальном и особенно при нарушенном обмене веществ. Циркулируя в крови, они могут явиться во многих случаях причиной возникновения патол, процесса в отдельных органах и в целом организме. Большая приспособляемость барьеров к постоянно меняющимся условиям окружающей среды и к изменяющейся в процессе жизнедеятельности внутренней среде (состав крови, тканевой жидкости) играет важную роль в жизнедеятельности организма в целом.

Б. ф. о. меняются в зависимости от возраста, нервных и гормональных изменений, от тонуса нервной системы, от влияния многочисленных внешних и внутренних причин. Состояние Б. ф.о. изменяется, напр., при нарушении смены сна и бодрствования, при голодании, утомлении, травмах, воздействии ионизирующей радиации и т. д.

БАРЬЕРНЫЕ ФУНКЦИИ - функции, осуществляемые особыми физиологическими механизмами (барьерами) для защиты организма или отдельных его частей от изменений окружающей среды и сохранения необходимого для нормальной жизнедеятельности органов и тканей относительного постоянства состава, физико-химических и биологических, свойств внутренней среды (крови, лимфы, тканевой жидкости). Как и все другие приспособительные свойства организма, барьерные функции выработались в процессе эволюции. По мере усложнения, дифференцировки и совершенствования многоклеточных организмов совершенствовались барьерные функции, регулирующие обмен веществ между организмом и средой, а также способствующие предохранению клеток органов и тканей от соприкосновения с повреждающими их агентами, чужеродными веществами, ядами, токсинами, продуктами нарушенного обмена, вирусами и т. д.

Условно различают барьеры внешние и внутренние. К внешним барьерам относят: 1) кожу, охраняющую животный организм от физических и химических изменений в окружающей среде и принимающую участие в терморегуляции. Кожный барьер препятствует проникновению бактерий, токсинов, ядов в организм и способствует выведению из него некоторых продуктов метаболизма; 2) дыхательный аппарат, который, помимо своей основной функции газообмена, задерживает различные вредные вещества, находящиеся в атмосфере; 3) пищеварительный аппарат, через который поступают необходимые питательные вещества. В нем они претерпевают соответствующие изменения, теряют антигенные свойства, становясь пригодными для усвоения и использования живыми системами; 4) печень, обезвреживающая ряд чуждых организму ядовитых соединений, поступивших с пищей или образовавшихся в полости кишечника; 5) почки, регулирующие постоянство состава крови и освобождающие ее от конечных продуктов метаболизма. К внешним барьерам многие авторы относят также ретикулоэндотелиальную систему, участвующую в обезвреживании чуждых и болезнетворных агентов.

Внутренние барьеры регулируют поступление из крови в органы и ткани необходимых энергетических ресурсов и своевременный отток продуктов клеточного обмена веществ (очищение, клиренс), что обеспечивает постоянство состава, физико-химических и биологических свойств тканевой (внеклеточной) жидкости и сохранение их на определенном оптимальном уровне. Одновременно они препятствуют поступлению из крови в органы и ткани чужеродных и ядовитых веществ.

Основоположником учения о барьерных функциях является JI. С. Штерн, которая впервые на Международном физиологическом конгрессе в Бостоне (1929) высказала предположение, что между кровью и тканевой жидкостью находятся дифференцированные защитно-регуляторные приспособления, названные ею гисто-гематическими барьерами. Каждый орган, по представлению Л. С. Штерн, имеет свою адекватную среду (непосредственная питательная среда или микросреда), так как кровь не приходит в соприкосновение с клетками органов. Функциональная характеристика отдельных барьеров определяется физиологическими и морфологическими особенностями соответствующих органов и тканей. Особенностью каждого гисто-гематического барьера является его избирательная (селективная) проницаемость, то есть способность пропускать одни вещества и задерживать другие.

В литературе внутренние барьеры получили различные названия: тканевых, гемато-паренхиматозных (А. А. Богомолец и Н. Д. Стражеско), гистиоцитарных, сосудисто-тканевых (А. В. Лебединский), биологических, физиологических и т. д. Однако наиболее распространен термин «гисто-гематические барьеры», хотя он не отражает их ведущей роли в осуществлении обмена между общей внутренней средой (кровью) и микросредой органов и тканей. Учение о барьерных функциях не сводится к проблеме биологических мембран. Оно значительно шире, хотя одним из механизмов, определяющих функциональное состояние барьеров, является проницаемость мембран (см. Проницаемость).

К гисто-гематическим барьерам могут быть отнесены все без исключения барьерные образования между кровью и органами. Некоторые авторы признают существование специализированных барьеров, имеющих особо важное значение для жизнедеятельности организма. К ним обычно относят более подробно изученные гемато-энцефалический барьер (между кровью и центральной нервной системой), гемато-офтальмический барьер (между кровью и водянистой влагой глаза), гемато-лабиринтный барьер (между кровью и эндолимфой лабиринта), барьер между кровью и половыми железами. К гисто-гематическим барьерам относят также барьеры между кровью и жидкими средами организма (цереброспинальной жидкостью, лимфой, плевральной, синовиальной жидкостями). Они получили название гемато-ликворного, гемато-лимфатического, гемато-плеврального, гемато-синовиального барьеров. Плацентарный барьер (между матерью и плодом), хотя и не относится к гисто-гематическим барьерам, осуществляет чрезвычайно важную функцию защиты развивающегося плода (см. Плацента).

Структура гисто-гематических барьеров определяется в значительной степени строением органа, в систему которого они входят. Она отличается некоторыми специфическими особенностями в различных органах и тканях и варьирует в зависимости от их морфологических и физиологических особенностей. Основным структурным элементом гисто-гематических барьеров являются кровеносные капилляры. Установлено, что эндотелий капилляров в разных органах обладает характерными морфологическими особенностями. По форме ядра, строению его оболочки, структуре и количеству хроматина эндотелиальные клетки различных органов значительно отличаются друг от друга. Складывающиеся в процессе онтогенеза чрезвычайно изменчивые особенности эндотелиальных клеток являются морфологической основой избирательной проницаемости гисто-гематических барьеров. Различия в механизмах осуществления барьерных функций находят свое отражение в структурных особенностях основного вещества (неклеточных образований, заполняющих пространства между клетками), способного импрегнироваться серебром. Основное вещество образует мембраны, окутывающие макромолекулы фибриллярного белка, оформленного в виде протофибрилл, составляющего опорный остов волокнистых структур.

Непосредственно под эндотелием располагается базальная мембрана капилляров, в состав которой входит большое количество нейтральных мукополисахаридов. Базальная мембрана, основное аморфное вещество и волокна составляют барьерный механизм, в котором главным реактивным и лабильным звеном, по мнению некоторых исследователей, является основное вещество. А. А. Богомолец придавал большое значение барьерной функции соединительной ткани, обладающей также свойствами депо, из которого организм черпает питательные вещества, необходимые для деятельности клеточных элементов.

Согласно современным представлениям, в систему гисто-гематических барьеров включаются также барьеры внутриклеточные. Электронная микроскопия позволила проникнуть в субмикроскопическую организацию клетки и тем самым подойти к изучению этих барьеров. Барьерные механизмы клетки состоят из однотипных трехслойных липопротеиновых мембран, являющихся основными структурными элементами митохондрий, системы каналов, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи и клеточной оболочки. Наличие цитоплазматической мембраны позволяет в известной степени понять избирательность проницаемости гисто-гематических барьеров (перенос электронов, трансформацию энергии, энзиматическое расщепление, транспорт ионов и метаболитов, кинетику некоторых биосинтетических процессов).

Исследования показали, что химический состав, физико-химического и биологического свойства непосредственной питательной среды органов (тканевой жидкости) обусловлены: 1) поступлением веществ из крови, которое зависит от сопротивляемости гисто-гематического барьера данного органа в направлении кровь ->ткани; 2) поглощением и использованием составных частей тканевой жидкости клетками и неклеточными элементами в процессе межуточного обмена; 3) поступлением продуктов клеточного и тканевого обмена (метаболитов) в тканевую жидкость; 4) удалением метаболитов из тканевой жидкости, то есть переходом их из непосредственной питательной среды органа в кровь через гисто-гематический барьер данного органа (ткани -> кровь).

Гисто-гематический барьер органа определяет функциональное состояние последнего, его деятельность, способность противостоять вредным влияниям. Значение барьера заключается в задержке перехода того или иного чужеродного вещества из крови и ткани (защитная функция) и в регуляции состава и свойств непосредственной питательной среды органа, то есть создании оптимальных условий для жизнедеятельности его клеточных и неклеточных элементов (регуляторная функция), что особо важно для всего организма и его отдельных частей. Осуществляя регуляторную функцию, гисто-гематические барьеры способствуют сохранению органного и клеточного гомеостаза.

Функциональное состояние каждого гисто-гематического барьера характеризуется математической величиной, отражающей соотношение концентрации того или иного вещества в органе и в крови. Эта величина получила название коэффициента проницаемости. Однако фактически она соответствует распределению исследуемого вещества между тканями и кровью, поскольку содержание его в ткани зависит не только от поступления из крови в ткани или из ткани в кровь, но и от интенсивности метаболизма клеток. Функциональное состояние гисто-гематических барьеров не может быть охарактеризовано одной лишь его проницаемостью и, следовательно, коэффициент проницаемости правильнее рассматривать как коэффициент распределения. Функциональное состояние гисто-гематических барьеров обусловлено не только проницаемостью или сопротивляемостью (резистентностью) их к чужеродным или свойственным организму хим. соединениям, но в основном физиологической активностью, то есть способностью создавать и поддерживать наиболее благоприятные условия для нормальной жизнедеятельности органов, тканей и организма в целом.

В зависимости от активности гисто-гематических барьеров их сопротивляемость (или проницаемость) по отношению к тем или другим веществам может повышаться или снижаться, что ведет к увеличению или уменьшению величин коэффициентов распределения. Так, например, при значительном повышении концентрации того или другого вещества в крови содержание его в органе может не измениться или незначительно повыситься. При этом величина коэффициента распределения уменьшается, что является показателем высокой активности соответствующего гисто-гематического барьера и в то же время снижения его проницаемости. В других случаях содержание вещества в органе нарастает при постоянной или низкой его концентрации в крови. Повышенный в этом случае коэффициент распределения указывает на уменьшение активности барьера и одновременно на его высокую проницаемость.

Функционированием гисто-гематических барьеров объясняют все явления, предотвращающие, понижающие, замедляющие и даже облегчающие поступление веществ в органы и ткани и удаление из них продуктов межуточного обмена. Многочисленные физические, химические и морфологические концепции, предложенные для объяснения избирательной проницаемости гисто-гематических барьеров, не решают проблемы барьерных функций. В основе барьерных функций лежат механизмы диализа, ультрафильтрации, осмоса, а также изменение электрических свойств, растворимости в липидах, тканевого сродства или метаболической активности клеточных элементов. Барьеры активно отбирают из крови необходимые для жизнедеятельности органов и тканей вещества и выводят из их микросреды продукты обмена.

Одним из механизмов барьерных функций является активный транспорт некоторых электролитов через мембраны. Установлено, что переход биологически активных веществ (метаболитов, медиаторов, ферментов, гормонов) через гисто-гематические барьеры зависит не только от величины молекул, размеров пор в мембранах, электрического заряда, растворимости в липидах, но в основном от потребностей органа, нервных и гуморальных влияний, гемодинамики (скорости кровотока), микроциркуляции, площади открытых и резервных капилляров, наличия или отсутствия функциональных и морфологических нарушений. Важное значение для состояния барьеров имеет наличие в них метаболических структур, то есть тканевых элементов, способных нейтрализовать, разрушать или связывать содержащиеся в крови вещества. Таким образом, гисто-гематические барьеры можно рассматривать как саморегулирующуюся систему, представляющую одно из звеньев комплексного нейро-гуморально-гормонального регуляторного аппарата, обеспечивающего состояние гомеостаза (см.).

Гисто-гематические барьеры контролируют своевременное поступление в непосредственную питательную среду органов и тканей адекватной гуморальной информации о состоянии регуляторных метаболических систем в различных частях организма. Проникая через гисто-гематический барьер в орган, биологически активные вещества оказывают свое действие на эффекторные клетки и на специфические хеморецепторы, что ведет к возникновению как местных, так и распространенных (общих) физиологических и биохимических реакций. Примером может служить действие веществ, проникающих из крови в различные по своему строению, химическому составу и функциям образования центральной нервной системы через гемато-энцефалический барьер (см.). Доказано существование активной биологической мембраны между кровью и жидкостями глаза, регулирующей состав внутриглазных жидкостей. Этой биологической мембране было дано название гемато-офтальмического барьера (см.).

В некоторых случаях механизмы регуляции функций оказываются недостаточными, и накопившиеся в крови биологически активные вещества проникают, напр., в различные нервные структуры, обычно защищенные гемато-энцефалическим барьером, вызывая эффекты, отличающиеся от обычных. При этом происходит усиление компенсаторно действующей системы (например, симпатической при накоплении в крови парасимпатомиметических веществ и наоборот), что имеет важнейшее значение для восстановления нарушенного гомеостаза.

Физиологические и биохимические процессы, протекающие как в здоровом, так и больном организме, состояние органа, его трофика, регуляция функций, взаимоотношение между отдельными органами и физиологическими системами тесно связаны с состоянием гисто-гематических барьеров. Нарушение сопротивляемости барьеров по отношению к различным чужеродным веществам и продуктам нарушенного метаболизма, циркулирующим в крови, может явиться во многих случаях причиной возникновения патологического процесса в отдельных органах и в целостном организме. Нечувствительность или иммунитет, так же как и сродство или способность органа захватывать определенные химические вещества, бактерии, токсины, зависит в той или иной мере от состояния соответствующего гисто-гематического барьера, поскольку обязательной предпосылкой непосредственного воздействия на клеточные элементы является проникновение действующего начала в микросреду органа.

Снижение сопротивляемости соответствующего гисто-гематического барьера делает орган более восприимчивым, а повышение ее - менее чувствительным к химическим соединениям, образовавшимся в процессе обмена или введенным в организм с экспериментальной или лечебной целью.

Оценка состояния отдельных гисто-гематических барьеров в эксперименте или клинике требует всестороннего исследования тканевой жидкости, что на современном уровне знаний практически неосуществимо. Поэтому предложено большое число разнообразных методов, позволяющих в известной степени как в лабораторном опыте, так и при обследовании больных в клинической практике оценить состояние того или иного гисто-гематического барьера. Наиболее распространенными в эксперименте остаются предложенные для изучения тканевой проницаемости классические методы введения в кровь красителей (коллоидных, полуколлоидных, кристаллических), туши, некоторых сложных химических соединений и радиоизотопных индикаторов с последующим определением их концентрации и распределения в органах и тканях. С этой целью используются методы световой, прижизненной (витальной), люминесцентной и электронной микроскопии, микросжигания, определения радиоактивности и т. д. Как в эксперименте, так и в клинике применяются методы сравнительного исследования состава притекающей к органу (артериальной) и оттекающей от него (венозной) крови. Для суждения о защитной и регуляторной функциях барьеров между кровью и жидкими средами организма (лимфой, цереброспинальной, плевральной, синовиальной жидкостями) производится количественное определение свойственных организму или введенных извне веществ в крови и соответствующих жидкостях.

Для оценки состояния гисто-гематических барьеров в направлении ткани кроль испытуемое вещество обычно вводится в ткани (внутрикожно, подкожно, внутримышечно) и определяется скорость его всасывания или при введении радиоизотопных индикаторов - время полуудаления.

Для оценки барьерных функций целостного организма испытуемое вещество вводится внутривенно и в течение определенного времени исследуется его выделение из крови или при введении радиоизотопных индикаторов - время полуудаления.

Большая пластичность гисто-гематических барьеров, их лабильность и приспособляемость к постоянно меняющимся условиям внешней и внутренней среды играют важную роль в жизнедеятельности организма. Барьерные функции меняются в зависимости от возраста, пола, нервных, гуморальных и гормональных взаимоотношений в организме, тонуса и реактивности вегетативной нервной системы, многочисленных внешних и внутренних воздействий. Исследования ряда авторов показали, что функциональное состояние гисто-гематических барьеров различных органов может избирательно изменяться при действии на организм разнообразных факторов (смена сна и бодрствования, голодание, утомление, травматические поражения, действие ионизирующей радиации и т. д.).

Нек-рые содержащиеся в крови и тканях или введенные извне биологически активные вещества (например, ацетилхолин, гистамин, кинины, особенно брадикинин, некоторые ферменты, в первую очередь гиалуронидаза) в физиологических концентрациях снижают сопротивляемость гисто-гематических барьеров и тем самым повышают переход веществ из крови в органы и ткани. Противоположное действие оказывают катехоламины, соли кальция, витамин Р. При патологических состояниях организма барьерные функции нередко перестраиваются, сопротивляемость гисто-гематических барьеров повышается или снижается. В одних случаях эта перестройка усиливает, в других ослабляет течение заболевания. Снижение сопротивляемости гисто-гематических барьеров делает органы более восприимчивыми к ядам и инфекциям, по некоторым данным, усиливает опухолевый рост. Напротив, повышение сопротивляемости может носить в определенных случаях защитный или компенсаторный характер. Учитывая, что в большинстве случаев гисто-гематические барьеры препятствуют поступлению в органы введенных с лечебной целью лекарственных веществ и антител важное значение для клиники имеет проблема регулирования функционального состояния барьеров. Установлено, что облучение (общее или местное) разными участками светового спектра (инфракрасным и ультрафиолетовым), воздействие ультракороткими, высокочастотными волнами, рентгеновскими лучами, ультразвуком, электромагнитным полем сверхвысокой частоты, а также введение в организм некоторых гормонов (например, кортизона), психотропных веществ, витаминов и т. д. снижает сопротивляемость гисто-гематических барьеров. Все эти методы могут быть использованы в клинической практике для целенаправленного изменения состояния барьерных функций. Искусственное снижение сопротивляемости того или иного гистогематического барьера путем различных физических или фармакологических воздействий может повысить или расширить действие лекарственных препаратов, не проникающих в микросреду органа, в то время как повышение сопротивляемости служит целям профилактики при инфекциях, интоксикациях, опухолевом росте и т. д. В определенных случаях для непосредственного воздействия на пораженный орган химического соединения, лекарственные препараты, лечебные сыворотки вводятся в обход барьера (например, в цереброспинальную жидкость, плевральную и синовиальные полости и т. д.) или в питающую орган артерию.

Библиогр.: Гисто-гематические барьеры, под ред. Л. С. Штерн, М., 1961; Кассиль Г. Н. Гемато-энцефалический барьер, М., 1963; Проблемы гисто-гематических барьеров, под ред. JI. С. Штерн, М., 1965; Развитие и регуляция гисто-гематических барьеров, под ред. Л. С. Штерн, М., 1967; Структура и функция гисто-гематических барьеров, под ред. Я. А. Росина, М., 1971; Физиология и патология гисто-гематических барьеров, под ред. JI. С. Штерн, М., 1968; Штерн Л. С. Непосредственная питательная среда органов и тканей, М., 1960; G e 1 1 h о г n E. et R ё g n i e г J. La регтёаЫШё en phy-siologie et en pathologie g6n6rale, P., 1936.

Человек изучает свое физическое тело в продолжение всей своей истории. И хотя наука сделала множество поразительных открытий, и давно известны функции каждого органа, человеческий организм не перестает нас удивлять необычайной выносливостью и чудесами приспособляемости. Часто человек не подозревает, какие возможности заключены в его собственном теле, и только чрезвычайные ситуации и угроза гибели способны мобилизовать могущественные силы, скрытые до времени.

Очередная книга серии рассказывает о самых удивительных загадках человеческого организма. Книга издается в авторской редакции.

Книга:

<<< Назад

Вперед >>>

Когда говорят об уникальной способности человеческого организма противостоять многочисленным болезнетворным бактериям и вирусам, то его иногда сравнивают с неприступной крепостью с несколькими защитными рубежами.

Первыми встречают непрошеных гостей кожа и слизистые оболочки. Это довольно серьезное препятствие для многих микроорганизмов. Например, кожа имеет специальную систему, благодаря которой она освобождается от попавших на ее поверхность бактерий и микробов. Занимаются этой работой сальные и потовые железы. Они выделяют молочные и жирные кислоты, которые понижают водородный показатель (pH) до 5,5. В результате поверхность кожи становится кислой, а такая среда для жизни большинства микробов является абсолютно непригодной.

Защищают наше тело от болезнетворных агентов и эпителиальные клетки, которые выстилают желудочно-кишечный тракт, дыхательные пути, каналы выделительной системы. Например, в слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта имеются вещества, убивающие вредную микробную флору. В желудке на опасных «пришельцев» воздействует желудочный сок, содержащий соляную кислоту.

Кроме того, снаружи нашего тела и внутри него постоянно присутствуют различные микроорганизмы, в совокупности называемые микрофлорой. Так, в кишечнике имеется огромное количество бактерий, которые, постоянно проживая там, не только не вредят нашему организму, а, наоборот, чаще всего помогают ему нормально функционировать, убивая враждебных микроскопических пришельцев.

Кожа тоже имеет своих «постоянных обитателей», занятых обороной нашего организма. Они, например, вполне успешно противостоят такому опасному противнику, как возбудитель сибирской язвы. А обитающие в верхних дыхательных путях пневмококки эффективно борются с вирусами гриппа. У женщин нормальная микрофлора влагалища представлена шестью видами бактерий, формирующих среду, в которой не могут жить другие микроорганизмы.

Центральный орган иммунной системы – тимус, или вил очковая железа

А в слюне и в слезах содержатся особые белковые вещества, которые тоже смертельны для многих микробов.

Но нередко микробы и вирусы все же прорываются через наружные защитные барьеры. И тогда на защиту организма встает иммунная система. Ее основная задача заключается в том, чтобы распознать и удалить из тела все чужеродные биологические объекты: микробы, вирусы, грибки и даже собственные клетки и ткани, если они изменятся и станут опасными.

В иммунную систему входят различные по своему строению и функциям органы, ткани и клетки. Но, несмотря на это, все ее составляющие являются единым целым, а основные защитники имеют и общую родословную.

Корни иммунной системы находятся в не совсем обычном месте: внутри костей. Да, да, именно отсюда она берет свое начало, развиваясь из костного мозга.

Закладывается он у эмбриона в конце второго месяца развития, и к тому моменту, когда ребенок появляется на свет, заполняет все полости костей. А многочисленные кровеносные сосуды, его пронизывающие, придают костному мозгу красный цвет. Костный мозг выполняет в организме очень важную и ответственную функцию – он производит клеточные элементы крови: эритроциты, лейкоциты, тромбоциты.

Но свой кроваво-красный цвет костный мозг сохраняет недолго. Практически сразу после рождения (в первые 6 месяцев) в костном мозге начинают зарождаться первые жировые клетки. А уже к 20–25 годам желтым костным мозгом оказываются фактически полностью заполненными все костномозговые полости диафизов длинных трубчатых костей.

Красный костный мозг – по сути, центральный орган иммунной системы человека. У взрослых людей он концентрируется в ячеистых структурах лопатки, костей таза и других плоских костях. Кроме того, он находится внутри губчатых костей – грудины, позвонков и т. д., а также в концевых участках трубчатых костей. Общий вес костного мозга достигает 1,5 килограмма.

Появляется красный мозг из миелоидной ткани, в которой находятся небольшие, диаметром 8–10 микрон, стволовые кроветворные клетки, которые, по сути, являются прародителями всех форменных элементов крови. Затем эти элементы током крови доставляются в органы иммунной системы, в которых происходит их дальнейшая специализация.

Прибыв на место, стволовая клетка продолжает свое развитие, которое может идти в одном из двух направлений.

Первый из них – это превращение в В-лимфоциты. Это их название связано со специальным органом у птиц, в котором эти клетки достигают состояния зрелости. Называется он сумкой Фабрициуса и состоит из участка лимфатической ткани в стенке клоаки. А сумка по латыни «bursa». По первой букве этого слова лимфоциты и получили свое наименование.

Аналогичный орган анатомы и физиологи пытались обнаружить и у человека. Но так и не нашли. По этой причине возникло предположение, что аналог «бурсы» находится в костном мозге. А возможно, он представлен лимфатическими узелками, находящимися в подвздошной кишке или в червеобразном отростке – аппендиксе.

Что же касается структуры и роли В-лимфоцитов в организме, то это маленькие клетки диаметром 8,5 микрона, с расположенным внутри ядром. Они являются основными участниками иммунологических реакций особого, так называемого гуморального типа, главная обязанность которого – своевременная и эффективная защита организма от различных микроорганизмов.

Стволовые клетки, оказавшись в органах иммунной системы, могут дифференцироваться и в иной тип клеток-защитниц – в Т-лимфоциты. Но для того, чтобы превратиться в Т-лимфоцит, стволовой клетке необходимо попасть в другой центральный орган иммунной системы – тимус, который нередко называют вилочковой железой. Это – мягкое образование светло-желтого цвета, которое находится в грудной полости, за верхней частью грудины. Состоит тимус из двух разных по форме и размеру частей, плотно прилегающих одна к другой.

В человеческом организме появляется он на первом месяце развития человеческого эмбриона. У появившегося на свет младенца вес тимуса достигает 12 граммов. С каждым годом его масса постепенно увеличивается, и у половозрелого человека тимус весит приблизительно 35–40 граммов.

И вдруг на пике развития в тимусе начинают происходить странные метаморфозы: он начинает терять вес, а его ткань заполняется жировыми клетками. Причем эти процессы происходят довольно быстро, и к 25 годам тимус весит уже около 25 граммов. В пожилом возрасте его масса еще меньше – примерно 15 граммов. А у стариков он вообще превращается в карлика весом около 6 граммов, то есть в два раза легче, чем у младенца.

Состоит тимус из следующих структурных элементов. Снаружи он покрыт соединительно-тканной капсулой. Отходящие вглубь от нее тяжи – септы – делят вил очковую железу на небольшие дольки. Под капсулой находится наружный корковый слой с огромным количеством делящихся лимфоцитов. Глубже располагаются еще два слоя: собственно корковое вещество тимуса и мозговое.

По мере того, как мелкие лимфоциты достигают зрелости, они перемещаются из коркового слоя в мозговой. Часть лимфоцитов в этом участке тимуса и гибнет. В то же время другие продолжают свое развитие и на различных стадиях, вплоть до полностью зрелых Т-клеток, выходят из тимуса в кровеносную и лимфатическую системы, по которым и циркулируют по всему организму.

Кроме лимфоцитов, в вил очковой железе в незначительном количестве присутствуют и другие клеточные элементы иммунной системы: клетки-пожиратели инородных элементов – макрофаги и нейтрофилы, занятые в аллергических реакциях организма – эозинофилы, и высокоспециализированные иммунные клетки, называемые тучными, которые участвуют в адаптивном иммунитете.

Итак, тимус – центральная структура иммунной системы, занятая производством Т-лимфоцитов, название которых, о чем нетрудно догадаться, происходит от первой буквы слова «тимус». Основная функция Т-лимфоцитов – «борьба» с чужеродными элементами и осуществление контроля над выработкой антител против болезнетворных агентов.

Следует иметь в виду, что количество лимфоцитов в вил очковой железе напрямую зависит от времени суток. Действительно, днем и ночью их в тимусе больше, а вечером и утром – меньше. Связано это с тем, что в утреннее и вечернее время они перемещаются в кровяное русло.

Любопытным является и тот факт, что клетки вилочковой железы полностью обновляются в течение всего лишь 4–6 дней.

<<< Назад

Вперед >>>