Барьерные функции - это совокупность биохимических и физико-химических процессов на мембране клетки, регулирующих поступление различных веществ из окружающей межклеточной жидкости в клетку.
Барьерные функции обеспечивают постоянство внутренней среды организма, которую составляют у высших животных и человека кровь и лимфа. Барьерные функции осуществляются так называемыми гисто-гематическими барьерами. Они выполняют две основные функции: 1) регуляцию физико-химического постоянства и качественных биологических особенностей межклеточной жидкости; 2) защиту клеток различных органов и тканей от воздействия вредных веществ, проникающих в организм. Среди гисто-гематических барьеров наиболее важным и изученным является гемато-энцефалический барьер. Он регулирует поступление жизненно важных веществ из крови в нервную ткань и цереброспинальную жидкость и защищает ее от проникновения чужеродных веществ.
Барьерные функции - состояние и деятельность особых физиологических механизмов - барьеров; основной функцией которых является поддержание относительного постоянства состава и свойств внутренней среды организма (крови и тканевой жидкости). Условно различают барьеры внешние (кожа, слизистые оболочки, дыхательный, пищеварительный и выделительный аппараты) и внутренние (по терминологии разных авторов: гисто-гематические, гемато-паренхиматозные, гистиоцитарные, тканевые), расположенные между кровью и тканевой (межклеточной) жидкостью органов и тканей. Через внутренние барьеры в тканевую жидкость избирательно поступают необходимые для питания клеток вещества и выводятся продукты клеточного метаболизма.
Каждый орган имеет свой специализированный барьер, функциональная характеристика которого определяется морфологическими и физиологическими особенностями данного органа. Барьеры регулируют обмен веществ между кровью и тканевыми элементами (регулирующая функция) и предохраняют органы от поступления искусственно введенных в организм чужеродных веществ, а также ядовитых продуктов метаболизма, образующихся при некоторых патологических состояниях организма (защитная функция). От барьерных функций зависит в значительной степени чувствительность органов и тканей к бактериям, ядам и токсинам. Проявлением защитной функции барьеров объясняется неравномерное распределение введенных в кровь различных химических и биологически активных веществ, отсутствие эффекта при лечении некоторыми лекарственными препаратами.
Состояние любого органа, его трофика и влияние, которое оказывают на него другие органы и физиологические системы, находятся в тесной связи с барьерными механизмами. Увеличение проницаемости соответствующих барьеров делает любой орган более восприимчивым, а ее уменьшение - менее чувствительным, менее восприимчивым к веществам, циркулирующим в крови или введенным в нее с той или иной экспериментальной или терапевтической целью.
Уменьшение сопротивляемости отдельных барьеров по отношению к различным патогенным агентам, находящимся в крови, может явиться причиной заболевания того или иного органа. Под влиянием различных факторов (физиологических, физических, химических, инфекционных и т. д.) проницаемость барьеров изменяется - повышается в одних случаях и снижается в других. Это свойство барьеров может быть использовано для целенаправленного воздействия на отдельные органы или весь организм. Большая пластичность барьерных механизмов, их приспособляемость к условиям внешней и внутренней среды имеют важное значение для нормального существования организма, сохранения определенного уровня физиологических функций, предохранения от инфекций, интоксикаций, функциональных и органических нарушений.
Анатомическим субстратом внутренних барьеров является в основном эндотелий капилляров и прекапилляров, строение которого различно в разных органах. Физиологическая активность барьеров зависит как от проницаемости стенки сосудов, так и от многообразных нейро-эндокринно-гуморальных влияний, регулирующих взаимоотношения между организмом и окружающей его средой, с одной стороны, и между кровью и тканевой жидкостью - с другой.
Проблема барьерной функции широко разрабатывается в СССР (работы Л. С. Штерн и сотр., А. А. Богомольца, Н. Д. Стражеско, Б. Н. Могильницкого, А. И. Смирновой-Замковой, Г.Н. Кассиля, Н.Н. Зайко, Я.Л. Рапопорта и др.). Предложен ряд методов исследования барьерных функций (введение различных красителей, прижизненная микроскопия, микросжигание, радиоизотопная индикация, электронная микроскопия и т. д.). В большинстве случаев для суждения о барьерной функции применяется метод количественного определения в органах и тканях введенного в кровь индикатора, что не всегда является специфическим показателем функционального состояния барьеров, а во многих случаях зависит от интенсивности межуточного обмена.
Среди внутренних барьеров наиболее подробно изучен гемато-энцефалический барьер - физиологический механизм, регулирующий обмен веществ между кровью и ЦНС, а также защищающий головной и спинной мозг от чужеродных веществ, введенных в кровь, или от продуктов нарушенного тканевого метаболизма, образовавшихся в самом организме. Новым разделом науки является изучение внутриклеточных барьеров, начатое в советских и зарубежных лабораториях.
Гематоофтальмический барьер . Жидкость передней камеры глаза значительно отличается по составу от кровяной плазмы: белок, ферменты и антитела в камерной влаге отсутствуют или содержатся в незначительном количестве. В отношении электролитов разница концентрации их в камерной влаге и в крови не может быть объяснена простой фильтрацией или диализом. Анализ данных о проникновении различных веществ в жидкости глаза, а также исследования с применением радиоактивных изотопов позволяют сделать вывод, что между кровью и жидкостями глаза существует активная регулирующая и защитная биологическая мембрана (гематоофтальмический барьер), выполняющая барьерную функцию.
Гистологические исследования дают основание полагать, что анатомическим субстратом гематоофтальмического барьера является эндотелий сосудов, обладающий весьма активными свойствами. Заметное влияние на функцию гематоофтальмического барьера оказывает тройничный нерв, а также вегетативная нервная система. Возможность условнорефлекторного изменения проницаемости сосудов переднего отрезка глазного яблока свидетельствует о существовании контроля над функцией гематоофтальмического барьера со стороны коры головного мозга.
Барьерные функции - физиологические механизмы (барьеры), обеспечивающие защиту организма и отдельных его частей от изменений окружающей среды и сохранение необходимого для их нормальной жизнедеятельности постоянства состава, физико-химических и биологических свойств внутренней среды (крови, лимфы, тканевой жидкости).
Условно различают внешние и внутренние барьеры. К внешним барьерам относят кожу, органы дыхания, пищеварения, почки, а также слизистые оболочки рта, носа, глаз, половых органов. Кожа предохраняет организм от механических, радиационных и химических воздействий, препятствует проникновению в него микроорганизмов, ядовитых веществ, способствует выведению некоторых продуктов метаболизма. В органах дыхания, помимо обмена газов, происходит очистка вдыхаемого воздуха от пыли и мелкодисперсных вредных веществ. На протяжении пищеварительного тракта осуществляются специфическая обработка попадающих в него пищевых веществ, удаление не использованных организмом продуктов, а также газов, образующихся в кишечнике при брожении. В печени обезвреживаются чужеродные ядовитые соединения, поступающие с пищей или образующиеся в процессе пищеварения. За счет функции почек обеспечиваются постоянство состава крови, выведение из организма конечных продуктов обмена веществ.
Внутренние барьеры регулируют поступление из крови в органы и ткани необходимых для их деятельности веществ и своевременное выведение конечных продуктов клеточного метаболизма, обеспечивают постоянство оптимального состава тканевой (внеклеточной) жидкости. Одновременно они препятствуют поступлению из крови в органы и ткани чужеродных и ядовитых веществ.
Внутренние барьеры получили различные названия: тканевых, гематопаренхиматозных, сосудисто-тканевых и т.д. Наибольшее распространение получил термин «гистогематический барьер». Особенностью гистогематического барьера является его избирательная (селективная) проницаемость, т.е. способность пропускать одни вещества и задерживать другие. Особо важное значение для жизнедеятельности организма имеют специализированные барьеры. К ним относят гематоэнцефалический барьер (между кровью и центральной нервной системой), гематоофтальмический барьер (между кровью и внутриглазной жидкостью),
гематолабиринтный барьер (между кровью и эндолимфой лабиринта), барьер между кровью и половыми железами. К гистогематическим барьерам относят также барьеры между кровью и жидкими средами организма (цереброспинальной жидкостью, лимфой, плевральной и синовиальной жидкостями) - так называемый гематоликворный, гематолимфатический, гематоплевральный, гематосиновиальный барьеры. Барьерными свойствами, защищающими развивающийся плод, обладает и плацента.Основными структурными элементами гистогематических барьеров являются эндотелий кровеносных сосудов, базальная мембрана, в состав которой входит большое количество нейтральных мукополисахаридов, основное аморфное вещество, волокна и т.д. Структура гистогематических барьеров определяется в значительной степени особенностями строения органа и варьирует в зависимости от морфологических и физиологических особенностей органа и ткани.
В основе Б. ф. лежат процессы диализа, ультрафильтрации, осмоса, а также изменение электрических свойств, растворимости в липидах, тканевого сродства или метаболической активности клеточных элементов.
Важное значение в функции некоторых гистогематических барьеров придается ферментному барьеру, например, в стенках микрососудов мозга и окружающей их соединительнотканной стромы (гематоэнцефалический барьер) - обнаружена высокая активность ферментов - холинэстеразы, карбоангидразы, ДОФА-декарбоксилазы и др. Эти ферменты, расщепляя некоторые биологически активные вещества, препятствуют их проникновению в мозг.Функциональное состояние гистогематического барьера определяется соотношением концентраций того или иного вещества в органе и омывающей его крови. Эта величина получила название коэффициента проницаемости, или коэффициента распределения.
Б. ф. меняются в зависимости от возраста, пола, нервных, гуморальных и гормональных взаимоотношений в организме, тонуса вегетативной нервной системы, многочисленных внешних и внутренних воздействий. В частности, воздействие на организм ионизирующего излучения вызывает снижение защитной функции гистогематических барьеров,
причем степень снижения и обратимость функциональных изменений зависят от величины поглощенной дозы. На проницаемость гистогематических барьеров влияют также механические и термические воздействия. Отмечено избирательное изменение проницаемости клеточных мембран гистогематических барьеров при введении в организм психотропных препаратов, этанола.Различные патологические состояния могут нарушать проницаемость гистогематических барьеров. например, при
Барьерные функции - физиологические механизмы (барьеры), обеспечивающие защиту организма и отдельных его частей от изменений окружающей среды и сохранение необходимого для их нормальной жизнедеятельности постоянства состава, физико-химических и биологических свойств внутренней среды (крови, лимфы, тканевой жидкости).Условно различают внешние и внутренние барьеры. К внешним барьерам относят кожу, органы дыхания, пищеварения, почки, а также слизистые оболочки рта, носа, глаз, половых органов. Кожа предохраняет организм от механических, радиационных и химических воздействий, препятствует проникновению в него микроорганизмов, ядовитых веществ, способствует выведению некоторых продуктов метаболизма. В органах дыхания, помимо обмена газов, происходит очистка вдыхаемого воздуха от пыли и мелкодисперсных вредных веществ. На протяжении пищеварительного тракта осуществляются специфическая обработка попадающих в него пищевых веществ, удаление не использованных организмом продуктов, а также газов, образующихся в кишечнике при брожении.
В печени обезвреживаются чужеродные ядовитые соединения, поступающие с пищей или образующиеся в процессе пищеварения. За счет функции почек обеспечиваются постоянство состава крови, выведение из организма конечных продуктов обмена веществ.
Внутренние барьеры регулируют поступление из крови в органы и ткани необходимых для их деятельности веществ и своевременное выведение конечных продуктов клеточного метаболизма, обеспечивают постоянство оптимального состава тканевой (внеклеточной) жидкости. Одновременно они препятствуют поступлению из крови в органы и ткани чужеродных и ядовитых веществ.
Внутренние барьеры получили различные названия: тканевых, гематопаренхиматозных, сосудисто-тканевых и т.д. Наибольшее распространение получил термин «гистогематический барьер». Особенностью гистогематического барьера является его избирательная (селективная) проницаемость, т.е. способность пропускать одни вещества и задерживать другие. Особо важное значение для жизнедеятельности организма имеют специализированные барьеры. К ним относят гематоэнцефалический барьер (между кровью и центральной нервной системой), гематоофтальмический барьер (между кровью и внутриглазной жидкостью), гематолабиринтный барьер (между кровью и эндолимфой лабиринта), барьер между кровью и половыми железами. К гистогематическим барьерам относят также барьеры между кровью и жидкими средами организма (цереброспинальной жидкостью, лимфой, плевральной и синовиальной жидкостями) - так называемый гематоликворный, гематолимфатический, гематоплевральный, гематосиновиальный барьеры. Барьерными свойствами, защищающими развивающийся плод, обладает и плацента.
Основными структурными элементами гистогематических барьеров являются эндотелий кровеносных сосудов, базальная мембрана, в состав которой входит большое количество нейтральных мукополисахаридов, основное аморфное вещество, волокна и т.д. Структура гистогематических барьеров определяется в значительной степени особенностями строения органа и варьирует в зависимости от морфологических и физиологических особенностей органа и ткани.
В основе барьерные функциилежат процессы диализа, ультрафильтрации, осмоса, а также изменение электрических свойств, растворимости в липидах, тканевого сродства или метаболической активности клеточных элементов. Важное значение в функции некоторых гистогематических барьеров придается ферментному барьеру, например, в стенках микрососудов мозга и окружающей их соединительнотканной стромы (гематоэнцефалический барьер) - обнаружена высокая активность ферментов - холинэстеразы, карбоангидразы, ДОФА-декарбоксилазы и др. Эти ферменты, расщепляя некоторые биологически активные вещества, препятствуют их проникновению в мозг.
Функциональное состояние гистогематического барьера определяется соотношением концентраций того или иного вещества в органе и омывающей его крови. Эта величина получила название коэффициента проницаемости, или коэффициента распределения.
Барьерные функции меняются в зависимости от возраста, пола, нервных, гуморальных и гормональных взаимоотношений в организме, тонуса вегетативной нервной системы, многочисленных внешних и внутренних воздействий. В частности, воздействие на организм ионизирующего излучения вызывает снижение защитной функции гистогематических барьеров, причем степень снижения и обратимость функциональных изменений зависят от величины поглощенной дозы. На проницаемость гистогематических барьеров влияют также механические и термические воздействия. Отмечено избирательное изменение проницаемости клеточных мембран гистогематических барьеров при введении в организм психотропных препаратов, этанола.
Различные патологические состояния могут нарушать проницаемость гистогематических барьеров. например, при менингоэнцефалите резко повышается проницаемость гематоэнцефалического барьера, что вызывает различного рода нарушения целостности окружающих тканей. Проницаемость гистогематических барьеров можно изменять направленно, что находит применение в клинике (например, для повышения эффективности химиотерапевтических препаратов).
Печень – один из важнейших органов человека, но какие функции она осуществляет, знают очень немногие. Кто-то слышал, что печень «чистит организм», кто-то немного знает про желчь.
Тем временем, печень – это настоящий «универсальный солдат», который выполняет более 500 различных функций в нашем организме!
Условно все функции этого важного и, кстати, самого большого внутреннего органа можно разделить на три больших «блока»:
- внешняя функция – формирование и выделение желчи;
Внутренняя функция – обмен веществ и кроветворение;
Барьерная функция – защита организма от токсинов и других вредных веществ.
Внешняя функция. Важную роль в пищеварении играет желчь – без ее участия большинство продуктов питания не могли бы быть переварены. А печень – это «завод» по производству желчи, который работает безостановочно: в течение суток выделяется от 500 мл. до 1,2 л. желчи. Когда процесс пищеварения отсутствует, она накапливается в очень концентрированном виде в желчном пузыре.
Внутренняя функция. Внутренних функций у печени очень много: от обмена белков и углеводов до расщепления гормонов, и свертывания крови:
1. Обмен белков - благодаря ферментам печень расщепляет, перерабатывает и перестраивает аминокислоты. А если в организм человека поступает недостаточное количество белка, печень выделяет резервный белок «на общие нужды».
2. Обмен углеводов: печень перерабатывает в гликоген глюкозу, молочную кислоту и вещества, образовавшиеся при расщеплении белков, жиров. Как только организм нуждается в глюкозе, печень превращает запасенный гликоген обратно в глюкозу и «подает» в кровь.
3. Обмен витаминов - печень выделяет желчные кислоты, за счет которых происходит транспортировка жирорастворимых витаминов в кишечник. Определенные витамины задерживаются в виде «запаса» в печени до дефицитного периода организма.
4. Обмен микроэлементов: печень способствует обмену марганца и кобальта, цинка и меди.
5. Печень расщепляет следующие гормоны: тироксины, альдостероны- АД Г и инсулин. Кроме того, печень выполняет функцию стабилизатора гормонального баланса организма
6. Печень синтезирует вещества, которые влияют на процесс свертывания крови.
7. Печень – это главный источник обогащения крови, а также резерв крови, ее «депо».
Барьерная функция. Одно из ключевых предназначений печение - это «охрана» нашего организма. Трудно себе представить, но каждое мгновение организм непрерывно подвергается воздействию токсинов, и печень на протяжении всей жизни бесперебойно выполняет функцию фильтра, отражая эти атаки.
Хорошая работа печени – это залог здоровья всего организма. Но печени как главному «трудоголику» требуется наша поддержки. Чтобы помочь процессу укрепления и восстановления работы клеток печени, врачи часто назначают курс гепатопротектора. Основное действующее вещество этого препарата получают из печени молодых животных крупного рогатого скота.
Важными составляющими данного комбинированного гепатопротектора являются холин, цистеин, мио-инозитол, а также микроэлементы - магний, цинк, хром и селен -в комплексе они способствуют транспорту и обмену жиров в печени, влияют на углеводный обмен.
Современные гепатопротекторы также регулируют уровень инсулина в крови, поддерживают энергетический метаболизм, имеют антиоксидантный эффект, способствуют сохранению и восстановлению структуры клеток, защищают печень от воздействия алкоголя, курения, токсических веществ.
Физиологические барьеры организма - это один из механизмов резистентности, которые служат для защиты организма или отдельных его частей, предотвращают нарушение постоянства внутренней среды при воздействии на организм факторов, способных разрушить это постоянство - физических, химических и биологических свойств крови, лимфы, тканевой жидкости.
Условно различают внешние и внутренние барьеры.
К внешним барьерам относят:
1. Кожу, охраняющую организм от физических и химических изменений в окружающей среде и принимающую участие в терморегуляции.
2. Наружные слизистые оболочки, обладающие мощной антибактериальной защитой, выделяя лизоцим .
Дыхательный аппарат обладает мощной защитой,постоянно сталкиваясь с огромным количеством микробов и различных веществ окружающей нас атмосферы. Механизмы защиты: а) выброс - кашель, чихание, перемещение ресничками эпителия, б) лизоцим, в) противомикробный белок - иммуноглобулин А, секретируемый слизистыми оболочками и органами иммунитета (при недостатке иммуноглобулина А - воспалительные заболевания).
3. Пищеварительный барьер: а) выброс микробов и токсических продуктов слизистой оболочкой (при уремии), б) бактерицидное действие желудочного сока + лизоцим и иммуноглобулин А, затем щелочная реакция 12-перстной кишки - это первая линия защиты.
Внутренние барьеры регулируют поступление из крови в органы и ткани необходимых энергетических ресурсов и своевременный отток продуктов клеточного обмена веществ, что обеспечивает постоянство состава, физико-химических и биологических свойств тканевой (внеклеточной) жидкости и сохранение их на определенном оптимальном уровне.
К гисто - гематическим барьерам могут быть отнесены все без исключения барьерные образования между кровью и органами. Из них наиболее специализированных важным являются гемато-энцефалический, гемато-офтальмический, гемато-лабиринтный, гемато-плевральный, гемато-синовиальный и плацентарный. Структура гисто-гематических барьеров определяется в основном строением органа, в систему которого они входят. Основным элементом гисто-гематических барьеров являются кровеносные капилляры. Эндотелий капилляров в различных органах обладает характерными морфологическими особенностями. Различия в механизмах осуществления барьерной функции зависят от структурных особенностей основного вещества (неклеточных образований, заполняющих пространства между клетками). 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 который входит большое количество нейтральных мукополисахаридов. Базальная мембрана, основное аморфное вещество и волокна составляют барьерный механизм, в котором главным реактивным и лабильным звеном является основное вещество.
Гемато-энцефалический барьер (ГЭБ) - физиологический механизм, избирательно регулирующий обмен веществ между кровью и центральной нервной системой, препятствует проникновению в мозг чужеродных веществ и промежуточных продуктов. Он обеспечивает относительную неизменность состава, физических, химических и биологических свойств цереброспинальной жидкости и адекватность микросреды отдельных нервных элементов. Морфологическим субстратом ГЭБ являются анатомические элементы, расположенные между кровью и нейтронами: эндотелий капилляров, без промежутков,накладываются как черепичная крыша,трех слойная базальная мембрана клетки глии, сосудистые сплетения, оболочки мозга, и естественное основное вещество (комплексы белка и полисахаридов). Особую роль отводят клеткам нейроглии. Конечные периваскулярные (присосковые) ножки астроцитов, прилегающие к наружной поверхности капилляров, могут избирательно экстрагировать из кровотока необходимые для питания вещества, сжимая капилляры - замедляя кровоток и возвращают в кровь продукты обмена. Проницаемость ГЭБ в различных отделах неодинакова и может по-разному изменяться. Установлено, что в мозге имеются "безбарьерные зоны " (аrea postrema, нейрогипофиз, ножка гипофиза, эпифиз и серый бугорок), куда введенные в кровь вещества поступают почти беспрепятственно. В некоторых отделах мозга (гипоталамус ) проницаемость ГЭБ по отношению к биогенным аминам, электролитам, некоторым чужеродным веществам выше других отделов, что и обеспечивает своевременное поступление гуморальной информации в высшие вегетативные центры.
Проницаемость ГЭБ меняется при различных состояниях организма - во время менструации и беременности, при изменении температуры окружающей среды и тела, нарушении питания и авитаминозе, утомлении, бессоннице, различных дисфункциях, травмах, нервных расстройствах. В процессе филогенеза нервные клетки становятся более чувствительными к изменениям состава и свойств окружающей их среды. Высокая лабильность нервной системы у детей зависит от проницаемости ГЭБ.
Селективность (избирательная) проницаемость ГЭБ при переходе из крови в спиномозговую жидкость и ЦНС значительно выше, чем обратно. Изучение защитной функции ГЭБ имеет особое значение для выявления патогенеза и терапии заболеваний ЦНС. Снижение проницаемости барьера способствует проникновению в центральную нервную систему не только чужеродных веществ, но и продуктов нарушенного метаболизма; в то же время повышение сопротивляемости ГЭБ частично или полностью закрывает путь защитным антителам, гормонам, метаболитам, медиаторам. В клинике предложены различные методы повышения проницаемости ГЭБ (перегревание или переохлаждение организма, воздействие рентгеновскими лучами, прививка малярии), либо введение препаратов непосредственно в цереброспинальную жидкость.
Иммунитет. Патофизиология иммунитета (Лекция № VI).
1. Понятие об иммунной системе, классификация иммунопатологических процессов.
2. B-тип иммунного ответа.
3. T-тип иммунного ответа.
4. Феномены трансплантационного иммунитета.
5. Виды иммунологической толерантности.
6. Формы и механизмы первичных иммунодефицитов.
7. Механизмы вторичных иммунодефицитов.
Иммунный ответ (immunitas – освобождение от налогов) - это способ защиты организма от живых тел и веществ, несущих на себе признаки чужеродной генетической информации.
Задачей иммунной системы является сохранение антигенно - структурного гомеостаза организма.
Генетический контроль иммунного ответа опосредован генами иммунореактивности и главным комплексом гистосовместимости. Внутрисистемная регуляция основывается на эффектах лимфо- и монокинов и гуморальных факторов тимуса, интерферонов и простагландинов, на активности супрессоров и хелперов.
Изменение функционального состояния иммунной системы (ИС) при повреждении организма и развитие болезни изучает раздел иммунологии и патофизиологии - иммунопатология .
Классификация иммунопатологических процессов:
I. Защитно-приспособительные реакции ИС:
1) B-тип иммунного ответа(ИО),
2) T-тип иммунного ответа,
3) Иммунологическая толерантность (ИТ).
II. Патологические реакции ИС - феномены аллергии и аутоиммуноагрессии.
III. Иммунологическая недостаточность :
1) Первичные (наследственные)иммунодефициты (ИД),
2) Вторичные (приобретенные)иммунодефициты или иммунодепрессия.