Смирнов В.М. Физиология человека: Учебник

Подождите немного. Документ загружается.

Учебная литература

для студентов медицинских вузов

ФИЗИОЛОГИЯ

ЧЕЛОВЕКА

Под редакцией

профессора В.М.Смирнова

Рекомендован Департаментом образовательных

медицинских учреждений и кадровой политики

Министерства здравоохранения Российской

Федерации в качестве учебника для студентов

медицинских вузов

N..

Москва

"Медицина"

2002

УДК 612(075.8)

ББК 28.903

Ф 50

Федеральная программа книгоиздания России

Рецензенты:

доктор медицинских наук, профессор кафедры нормальной фи-

зиологии Московской медицинской академии им. И.М.Сечено-

ва В.И.Бадиков;

доктор медицинских наук, заведующий кафедрой нормальной

физиологии Кировской медицинской академии, профессор

Н.Ф.Каманин

Физиология человека: Учебник/Под ред. В.М. Смирно-

Ф50 ва.— М.: Медицина, 2002.

—

608 с: ил. (Учеб. лит. Для сту-

дентов мед. вузов). ISBN 5-225-04175-2

Учебник создан согласно программе по физиологии. Наряду с тради-

ционным материалом он включает оригинальный. Представлены мате-

риалы по особенностям физиологии детей и подростков, а также старею-

щего организма. Особое внимание уделено дискуссионным вопросам.

Книга хорошо иллюстрирована.

Для студентов лечебного и педиатрического факультетов медицинских

вузов.

ББК 28.903

ISBN 5-225-04175-2 © Коллектив авторов, 2001

Все права

авторов

защищены.

Ни одна

часть этого

издания не

может быть

зане-

сена в память

компьютера

либо

воспроизведена любым способом

без

предваритель-

ного

письменного разрешения

издателя.

КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ

АГАДЖАНЯН

Николай Александрович

АФАНАСЬЕВ

Вадим Геннадиевич

БАРБАРАШ

Нина Алексеевна

БЕЛОВ

Анатолий Федорович

БУДЫЛИНА

Софья Михайловна

ГОРОЖАНИН

Лев Сергеевич

ДЕГТЯРЕВ

Виталий Прокофьевич

ЖМАКИН

Игорь Константинович

КИРИЧУК

Вячеслав Федорович

КРОМИН

Александр Александрович

МУСАЛОВ

Гусейн Гасанович

ПРАВДИВЦЕВ

Виталий Андреевич

ПУШКАРЕВ

Юрий Петрович

СМИРНОВ

Виктор Михайлович

ЯКОВЛЕВ

Виктор Николаевич

академик РАМН, д-р мед. наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ,

заведующий кафедрой нормальной физиологии Российского университета

дружбы народов с 1981 г.

д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой нормальной физиологии

Пермской государственной медицинской академии с 1979 г.

д-р мед. наук, профессор, заведующая кафедрой нормальной физиологии

Кемеровской медицинской академии с 1983 г.

д-р мед. наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, заведующий

кафедрой нормальной физиологии Рязанского медицинского университе-

та им. И.П.Павлова с 1975 по 1999 г., с 1999 г. — профессор кафедры.

д-р мед. наук, профессор кафедры нормальной физиологии Московского

государственного медико-стоматологического университета (с 1991 по 1993 г.

исполняющий обязанности заведующего кафедрой).

д-р мед. наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, заведующий ка-

федрой нормальной физиологии Ивановской государственной медицинской

академии с 1971 по 1997 г., с 1998 г.

—

профессор кафедры.

д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой нормальной физиологии

Московского государственного медико-стоматологического университета

с 1993 г.

д-р мед. наук, заведующий кафедрой нормальной физиологии Гродненского

медицинского института с 1967 по 1999 г., с 1999 г. — профессор кафедры.

д-р мед. наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, заведующий ка-

федрой нормальной физиологии Саратовского государственного медицин-

ского университета с 1982 г.

д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой нормальной физиологии

Тверского государственного медицинского института с 1982 г.

д-р мед. наук, профессор, академик НАН республики Дагестан, заведующий

кафедрой нормальной физиологии Дагестанского медицинского института

с 1963 г.

д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой нормальной физиологии

Смоленской государственной медицинской академии с 1992 г.

д-р биол. наук, профессор, заведующий кафедрой нормальной физиологии

Санкт-Петербургской педиатрической медицинской академии с 1989 г.

д-р биол. наук, профессор, заведующий кафедрой нормальной физиологии

Российского государственного медицинского университета с 1989 г.

д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой нормальной физиологии

Воронежской медицинской академии с 1985 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Конструкция предлагаемого учебника тра-

диционная, но он имеет несколько особен-

ностей, главная из которых

—

его целевое на-

значение. На проблемной комиссии МЗ РФ

было принято решение (1993) об издании но-

вого учебника по физиологии для студентов-

медиков под редакцией В.М.Смирнова. Од-

нако позже в связи с изданием других учеб-

ников по физиологии было принято допол-

нительное решение: учебник под редакцией

В.М.Смирнова перепрофилировать для сту-

дентов педиатрических факультетов. По-

скольку предлагаемый учебник к тому време-

ни уже был в основном написан для студен-

тов лечебного факультета, были дополни-

тельно написаны разделы, касающиеся осо-

бенностей физиологии детей различного воз-

раста. В результате этих дополнений предла-

гаемый учебник может быть адресован сту-

дентам лечебного и педиатрического факуль-

тетов. Естественно, он может быть использо-

ван и на кафедрах физиологии педагогичес-

ких и спортивных институтов.

Главы учебника содержат также материа-

лы по физиологии стареющего организма.

Они расположены отдельным параграфом в

соответствующих главах, что облегчает ис-

пользование учебника.

Особенностью построения учебника явля-

ется и то, что в конце многих его глав пред-

ставлены схемы функциональных систем,

обеспечивающих саморегуляцию жизненно

важных показателей организма, что способ-

ствует интеграции предлагаемого материала

и развитию у студентов творческого, логичес-

кого мышления.

Учебник включает, кроме традиционных

глав,

и такие разделы, как физиология клет-

ки,

принципы и механизмы регуляции, на-

дежность физиологических систем и их ста-

рение, биоритмы, адаптация, экология чело-

века и основы валеологии, физиология тру-

довой деятельности, воспроизведение. И тем

не менее его объем обычный для учебников

по физиологии. Это достигнуто за счет чет-

кости изложения материала и исключения

его повторений в различных главах. Последо-

вательность глав в учебнике такова, что изу-

чение каждого предыдущего раздела способ-

ствует усвоению следующего материала.

Особенностью учебника является также и

то,

что в нем дана критическая оценка недо-

статочно обоснованных представлений и

кратко изложена собственная точка зрения

авторов по дискуссионным вопросам — эти

материалы даны петитом в виде пояснений.

При включении в учебник новых, полу-

ченных в последнее время данных указыва-

ются фамилии их авторов. Учебник написали

заведующие кафедрами различных медицин-

ских вузов, являющиеся специалистами в со-

ответствующих разделах физиологии.

Выражаю искреннюю благодарность про-

фессору Н.А.Барбараш и профессору В.А.Прав-

дивцеву за помощь в подготовке учебника.

Заведующий кафедрой нормальной физиологии

Российского государственного

медицинского университета,

профессор

В.М.Смирнов

Раздел I

ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИОЛОГИЮ

Глава 1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОРГАНИЗМА

1.1. ПРОФИЛИЗАЦИЯ ПРЕПОДАВАНИЯ

ФИЗИОЛОГИИ

Учебник предназначен для изучения курса

физиологии на лечебном и педиатрическом

факультетах медицинских институтов.

Преподавание особенностей функций на

разных ступенях возрастного развития орга-

низма ведется на основе их сравнения с

функциями зрелого организма. Поэтому ма-

териалы возрастной физиологии не выделя-

ются в специальный раздел курса, а изучают-

ся студентами в органической связи с физио-

логией взрослого человека.

Сведения об особенностях функций разви-

вающегося и стареющего организма студенты

получают также на лекциях, практических за-

нятиях и при самостоятельной работе. В экза-

менационные билеты на педиатрических фа-

культетах включают вопросы по особеннос-

тям физиологии детей, на лечебном факульте-

те — физиологии стареющего организма. Та-

ково требование программы по физиологии.

Однако мы считаем, что студенты-медики,

т.е.

будущие врачи, должны изучать теорети-

ческие дисциплины по единой программе,

что обеспечит их более глубокую фундамен-

тальную подготовку на младших курсах.

Такая программа обучения является более

гибкой, поскольку она создает условия для

профилизации обучения на старших курсах.

Изучение студентами-медиками лечебного

и педиатрического факультетов особенностей

структуры и функции развивающегося и ста-

реющего организма сформирует у будущего

врача глубокую теоретическую основу его

профилактической и лечебной деятельности.

Именно с этой целью и написан данный

учебник.

1.2. ПЕРИОДЫ РАЗВИТИЯ ОРГАНИЗМА

ЧЕЛОВЕКА

Классификация возрастных периодов детей и

подростков. В постнатальном онтогенезе

обычно выделяют три критических периода,

когда отмечаются существенные изменения

морфофункциональных показателей организ-

ма: 3 года, 7 лет и 12—16 лет. В классифика-

цию критических периодов развития необхо-

димо добавить и период новорожденное™ —

1-й месяц жизни ребенка, в течение которого

по своей «критичности» особенно выделяют-

ся первые минуты 1-го дня жизни. В момент

рождения начинаются новый отсчет времени

и новые условия развития организма. Так,

происходит смена среды обитания: водной —

на воздушную, изменяется направление силы

гравитации. Ребенок впервые в жизни полу-

чает «глоток» воздуха — начинается газооб-

мен организма с окружающей средой не по-

средством плаценты, а через легкие. Резко

изменяется кровообращение — последова-

тельно относительно большого круга включа-

ется малый круг кровообращения, происхо-

дят и другие изменения (см. раздел 13.14).

К завершению 3-го года жизни малыш само-

стоятельно передвигается в окружающей сре-

де,

с минимальной помощью одевается. В это

время бурно развивается его речевое обще-

ние с родителями и сверстниками. В возрасте

7 лет ребенок идет в школу. Развитие ЦНС,

анализаторов, мышечной системы, мышле-

ние достигают нового уровня. В этом возрас-

те имеет место пик активности гипофизарно-

надпочечниковой системы. Критический пе-

риод, охватывающий возраст от 12 до 16 лет,

характеризуется ярко выраженными гормо-

нальными сдвигами: происходят половое со-

зревание и связанные с ним изменения фи-

зического и умственного статуса (см. раздел

19.10).

Компактно и достаточно полно критичес-

кие периоды в развитии организма учтены в

классификации Н.П.Гундобина, которую мы

приводим с некоторыми изменениями и до-

полнениями.

А. Внутриутробный (антенатальный онтоге-

нез)

Эмбриональный период (эмбрион до

2 мес).

Фетальный период (плод от 2 до 9 мес).

Б.

Внеутробный (постнатальный) онтогенез

Период новорожденное™ (неонаталь-

ный период, от рождения до 1 мес).

Период грудного возраста (от 1 мес до

I года).

Ясельный период (от 1 года до 3 лет).

Дошкольный период (от 3 до 7 лет).

Младший школьный период (у маль-

чиков от 7 до 13 лет, у девочек от 7 до

II лет).

6. Подростковый возраст (пубертатный

период): у мальчиков от 13 до 17 лет,

у девочек от 11 до 15 лет.

Приведем также классификацию периодов

жизни взрослого человека (табл. 1.1).

Таблица 1.1. Классификация периодов жизни

взрослого человека

Период жизни

Юношеский

(ювенильный)

Зрелый возраст,

первый период

Зрелый возраст,

второй период

Пожилой возраст

Старческий

возраст

6. Долгожители

Мужчины

17-21 год

(юноши)

21 год—35 лет

35-60 лет

60-75 »

75-90 »

Старше 90 лет

Женщины

15-20 лет

(девушки)

20—35 лет

35-55 »

55-75 »

75-90 »

Старше 90 лет

1.3. ОСНОВНЫЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ

ПОНЯТИЯ

Физиология (греч. phisis — природа, logos —

наука) — наука о механизмах функциониро-

вания клеток, органов, систем, организма в

целом и взаимодействия его с окружающей

средой. Базисом для изучения физиологии

является хорошее знание строения человека

и физико-химических процессов, протекаю-

щих в организме.

Первые обобщения о работе органов чело-

веческого тела появились в V в. до н.э. и

были связаны с врачебной школой Гиппо-

крата. Преобладающим принципом в физио-

логии этого периода вплоть до начала XX в.

был аналитический подход, характеризую-

щийся стремлением возможно глубже рас-

членить изучаемое явление. Благодаря этому

принципу было получено большое количест-

во научных данных о деятельности клеток,

органов и систем. Однако вследствие преоб-

ладания этого принципа в физиологии наме-

тилось отставание в изучении целостного ор-

ганизма. «Исследователь, который в поисках

истины все более и более дробит изучаемое

явление, рискует узнать все... ни о чем»

(Б.Шоу).

В первой половине XX в. в физиологии

стал превалировать целостный подход к изуче-

нию организма. Важную роль в становлении

этого принципа сыграли работы И.П.Павло-

ва и его школы. Было установлено, что це-

лостность организма обеспечивается взаимо-

действием всех клеток, тканей, органов бла-

годаря активности интегрирующих систем —

нервной, эндокринной, иммунной. Во вто-

рой половине XX в. в связи с бурным разви-

тием техники, разработкой тончайших мето-

дов исследования аналитический принцип в

физиологии, как и во многих других отраслях

медицинских наук, стал снова преобладаю-

щим. Однако аналитические исследования

новейшего периода в большинстве случаев

проводились с позиций выяснения законо-

мерностей функционирования целостного

организма. Принцип целостности организ-

ма — ведущий принцип в изучении проблем

физиологии, он обеспечивает более успеш-

ное изучение отдельных органов, тканей и

систем.

Ткань — в эволюции сложившаяся систе-

ма клеток и неклеточных структур, объеди-

ненных общностью строения, функции,

происхождения. Различают четыре вида тка-

ней: 1) эпителиальная ткань — покровный и

железистый эпителий; 2) соединительная

ткань — собственно соединительная (рыхлая

и плотная волокнистая), жировая, хряще-

вая,

костная, гемопоэтические ткани, кровь;

3) мышечная ткань — скелетная, сердечная,

гладкая; 4) нервная ткань.

Роль различных тканей организма весьма

разнообразна. Эпителий (epithelium; греч.

epi

—

над чем-либо, поверх чего-либо, thele

—

сосок молочной железы), например, высти-

лает поверхность тела, слизистые и серозные

оболочки, образует большинство желез орга-

низма. Покровный эпителий отделяет орга-

низм от внешней среды, участвует в обмене

веществ между внутренней и внешней средой

организма и т.д. Более глубоко функции всех

тканей изучаются в различных разделах курса

физиологии. Разные ткани образуют органы.

Орган — часть организма, обособленная в

виде комплекса тканей, сложившегося в про-

цессе эволюционного развития и выполняю-

щего специфическую функцию. Формирова-

ние органов в процессе эволюции произошло

в связи с необходимостью для организма раз-

вития какой-либо конкретной функции. На-

пример, почка обеспечивает выделение про-

дуктов обмена, глаз — восприятие различной

степени освещенности окружающей среды,

формы предметов, их цвета. Орган состоит из

структурно-функциональных единиц, пред-

ставляющих собой клетку или совокупность

клеток, способную выполнять основную

функцию органа в малых масштабах. Так,

функциональной единицей почки является

нефрон, печени — печеночная долька, изо-

лированной скелетной мышцы — миоцит

(в условиях целого организма это двигатель-

ная единица: совокупность мотонейрона и

иннервируемых им мышечных волокон).

В процессе эволюции для выполнения более

сложных функций органы объединились в

системы.

Системы организма. Различают физиоло-

гические и функциональные системы. Ф и-

зиологическая система

—

это на-

следственно закрепленная совокупность ор-

ганов и тканей, выполняющая общую функ-

цию,

иногда несколько функций. Например,

пищеварительная система, обеспечивающая

поступление питательных веществ в орга-

низм, включает рот, пищевод, желудок, ки-

шечник, а также печень и поджелудочную

железу, вырабатывающие пищеварительные

соки. Поджелудочная железа вырабатывает

также гормоны: глюкагон, инсулин

—

и явля-

ется составной частью эндокринной систе-

мы — совокупности различных органов (эн-

докринных желез) и отдельных клеток, выра-

батывающих биологически активные вещест-

ва — гормоны. Число физиологических сис-

тем ограничено. Ими являются нервная, эн-

докринная, иммунная, сердечно-сосудистая,

системы крови, дыхания, пищеварения, вы-

деления, воспроизведения, покровная систе-

ма (кожа).

Функциональная система, со-

гласно П.К.Анохину, — динамическая сово-

купность различных органов и физиологи-

ческих систем, формирующаяся для достиже-

ния полезного для организма приспособи-

тельного результата. Функциональные систе-

мы поддерживают оптимальные физиологи-

ческие показатели, обеспечивающие дости-

жение полезного результата — удовлетворе-

ние биологических и социальных потребнос-

тей,

воспроизведение и т.д. Число органов и

физиологических систем организма, входя-

щих в те или иные функциональные систе-

мы,

вариабельно. Например, для восстанов-

ления нормальной величины снизившегося

артериального давления может оказаться до-

статочным учащения сердцебиений и суже-

ния кровеносных сосудов с помощью нерв-

ной системы. Однако после значительной

кровопотери и существенного снижения ар-

териального давления для его восстановле-

ния до нормы формируется более сложная

функциональная система, включающая не

только сердечно-сосудистую и нервную сис-

темы, но и системы выделения (почки выде-

ляют меньше воды), эндокринную, крови,

пищеварительную (потребление воды вслед-

ствие развивающейся жажды).

Взаимодействие различных систем обеспе-

чивает высокую надежность целостного орга-

низма.

Животный организм — это от-

крытая макромолекулярная, саморегулирую-

щаяся, самовосстанавливающаяся и самовос-

производящаяся с помощью непрерывного

обмена веществ и энергии система, способ-

ная чувствовать, активно, целенаправленно

передвигаться и адаптироваться в окружаю-

щей среде. Само слово «организм» семанти-

чески связано с понятием «организация». Ак-

тивность его определяется условиями суще-

ствования и соответствующим уровнем

функционирования всех органов и систем.

Функция (от лат. functio

—

деятельность)

—

специфическая деятельность клеток, органов

и систем по обеспечению жизнедеятельности

целого организма. Функцией сердца, напри-

мер,

является нагнетание крови в артериаль-

ную систему, функция эндокринных желез

—

выработка гормонов, функция желудочно-

кишечного тракта — обеспечение поступле-

ния питательных веществ в кровь, что дости-

гается с помощью механической и химичес-

кой обработки пищевых веществ и всасыва-

ния в кровь и лимфу продуктов их гидролиза.

Некоторые органы и системы выполняют не-

сколько функций. Так, главной функцией

почек является выделение продуктов обмена

и чужеродных веществ. Однако почки играют

весьма важную роль и в поддержании мета-

болических показателей организма, в обмене

веществ и выработке биологически активных

веществ.

Физиология — теоретическая основа меди-

цины. Это завершающая учебная дисциплина

доклинического медико-биологического об-

разования студентов-медиков. Глубокое зна-

ние закономерностей функционирования

различных органов, систем и механизмов их

регулирования обеспечивает успешное изуче-

ние других предметов — патологической фи-

зиологии, фармакологии, клинических дис-

циплин. Физиология является теоретической

базой для изучения традиционных и нетради-

ционных методов лечения. По мере того как

понимание механизмов деятельности орга-

нов и систем организма, механизмов их регу-

лирования становилось все более и более

глубоким, создавались условия для разработ-

ки эффективных научно обоснованных спо-

собов лечения заболеваний человека. Врач,

знающий механизмы функционирования ор-

ганов, систем и организма в целом, может

поставить более точный диагноз и назначить

адекватное лечение, исключающее возмож-

ность нарушения физиологического равнове-

сия и надежной работы органов и систем ор-

ганизма.

1.4. НАДЕЖНОСТЬ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ

СИСТЕМ

Организм в процессе жизнедеятельности не-

редко испытывает сильные эмоциональные и

физические нагрузки, подвергается геофизи-

ческим воздействиям — высоких и низких

температур, геомагнитного поля, солнечной

радиации. В процессе эволюции сформиро-

вались различные механизмы, обеспечиваю-

щие оптимальные приспособительные реак-

ции. В покое многие органы и системы

функционируют с минимальной нагрузкой,

при физическом напряжении интенсивность

деятельности их может возрастать в десятки

раз.

Основными факторами, обеспечиваю-

щими надежность систем организма, являют-

ся следующие.

Резерв структурных элементов в органе

и их функциональная мобильность. Число

клеток и структурных элементов в различных

органах и тканях превышает их необходимый

уровень, достаточный для реализации функ-

ций организма, находящегося в покое. Так,

например, во время отдыха человека в покоя-

щейся мышце функционирует небольшое

число капилляров — около 30 открытых ка-

пилляров на 1 мм

поперечного сечения

мышцы (дежурные капилляры), при макси-

мальной работе мышцы число функциониру-

ющих (открытых) капилляров доходит до

3000 на 1 мм

. В сердце одномоментно функ-

ционирует 50 % капилляров, а 50 % — не

функционирует, коронарный кровоток в

покое составляет лишь 25 % от максимально-

го.

На каждой точке кожи обнаруживается

множество рецепторов — прикосновения,

давления, вибрации, тепловых, ходовых, бо-

левых. Наличие резерва структурных элемен-

тов обеспечивает их функциональную мо-

бильность — смену функционирующих эле-

ментов: одни работают, другие отдыхают

(функционирование и покой чередуются).

Понятие «функциональная мобильность» в

физиологию ввел П.Г.Снякин.

Дублирование в физиологических систе-

мах встречается весьма часто, что также по-

вышает их надежность: в организме два лег-

ких, две почки, два глаза, два уха, парные

нервные стволы, которые в функциональном

отношении в значительной степени перекры-

вают друг друга: например, левый и правый

блуждающие и симпатические нервы. Иннер-

вация внутренних органов, скелетной муску-

латуры и кожи осуществляется из нескольких

сегментов спинного мозга. Нейроны цент-

ров,

регулирующих различные функции, рас-

положены в разных отделах головного мозга,

что также повышает надежность регуляции

функций организма. Дублируется фермента-

тивная обработка пищи, поступающей в же-

лудочно-кишечный тракт, — после удаления

желудка по медицинским показаниям пище-

варение может осуществляться. Три механиз-

ма регуляции функций организма (нервный,

гуморальный и миогенный) обеспечивают

тонкую приспособительную регуляцию

функций органов и систем в соответствии с

потребностями организма в различных усло-

виях жизнедеятельности. Примером дублиро-

вания является многоконтурность механиз-

мов регуляции ряда физиологических показа-

телей. Регуляция артериального давления,

например, осуществляется с помощью меха-

низмов быстрого реагирования (рефлектор-

ная регуляция), механизмов небыстрого реа-

гирования (гормональная и миогенная регу-

ляция сосудистого тонуса, изменения объема

воды в крови за счет перехода ее из капилля-

ров в ткань и обратно), механизмов медлен-

ного реагирования (изменения количества

выводимой из организма воды с помощью

регуляторных влияний на почки). Постоян-

ство рН внутренней среды поддерживается

легкими, почками, буферными системами

крови.

Адаптация — совокупность реакций и

механизмов их осуществления, обеспечива-

ющих приспособление организма к измене-

ниям внешней среды (природных, социаль-

ных и производственных). Адаптивные реак-

ции могут быть врожденными и приобре-

тенными, осуществляться на клеточном, ор-

ганном, системном и организменном уров-

нях. Механизмы адаптации весьма разно-

образны. Например, при систематической

усиленной физической нагрузке развивается

гипертрофия мышц, при дыхании воздухом

с пониженным содержанием кислорода уве-

личивается уровень гемоглобина в крови,

повышаются число капилляров в тканях,

вентиляция легких; при действии низкой

температуры возрастает обмен веществ,

уменьшается теплоотдача; при действии

инфекционных агентов формируется имму-

нитет.

Регенерация поврежденной части органа

или ткани и синтез новых структурных эле-

ментов также повышают надежность физио-

логических систем. Так, белки организма на

50 % обновляются за 80 дней, ткань пече-

ни — за 10 дней, все тело ежедневно обнов-

ляется на 5 %. Нервные волокна поврежден-

ного и сшитого нерва регенерируют (растут),

их регуляторная функция восстанавливается;

поврежденный эпителий регенерирует, раз-

резанная и сшитая кожа срастается; переса-

женный на обожженную поверхность тела

участок кожи приживается, сшитые после

операции кровеносные сосуды и сломанные

в результате травмы кости срастаются.

5. Экономичность функционирования всех

органов и систем также повышает их надеж-

ность. Она реализуется с помощью многих

механизмов, главным из которых является

возможность приспособления деятельности

любого органа и системы к текущим потреб-

ностям организма. Так, частота сердечных

сокращений в покое составляет 60—80 в ми-

нуту, а во время быстрого бега — 150—200;

при мышечном и эмоциональном покое, в

условиях температуры комфорта и натощак

расход энергии организмом за 1 ч составля-

ет около 70 ккал, а при тяжелой физической

работе — 600 ккал и более, т.е. возрастает в

8—10 раз. В организме с непосредственной

затратой энергии переносятся (транспорти-

руются через клеточную мембрану) всего

лишь несколько ионов; основные из них —

, Ca

, по-видимому, СГ и некоторые

другие. Но этого оказывается достаточно

для обеспечения всасывания в желудочно-

кишечном тракте, создания электрических

зарядов клеток организма, перемещения

воды в клетку и обратно, процессов мочеоб-

разования, регуляции осмотического давле-

ния, рН внутренней среды организма.

Кроме того, сам транспорт ионов в клетку и

из клетки вопреки концентрационному и

электрическому градиентам также осущест-

вляется весьма экономично. Так, например,

из клетки выводится с затратой энер-

гии, а возвращение К

в клетку осуществля-

ется без затраты энергии. В процессе трудо-

вой деятельности и в спорте (работа на кон-

вейере, обработка деталей рабочим, ком-

плекс гимнастических упражнений) вначале

(при освоении навыков) затрачиваются

большие усилия, включается избыточное

число мышечных групп, затрачивается боль-

шое количество энергии, имеет место эмо-

циональное напряжение. Когда навыки уп-

рочены, многие движения становятся авто-

матизированными — экономичными, избы-

точные исключаются.

6. Снабжение организма кислородом явля-

ется достаточным даже при значительном

уменьшении его парциального давления в ат-

мосферном воздухе, так как гемоглобин

очень легко насыщается кислородом. Напри-

мер,

при снижении парциального давления

кислорода в легких со 100 до 60 мм рт.ст.

процент насыщения гемоглобина кислоро-

дом снижается всего лишь с 97 до 90 %, что

не сказывается отрицательно на состоянии

организма.

7. Развитие в фило- и онтогенезе структу-

ры органов связано с увеличением интенсив-

ности их функционирования, что также вы-

ступает в роли фактора надежности. Так, на-

пример, интенсивная физическая нагрузка

обеспечила соответствующее потребностям

организма развитие скелетной мускулатуры,

ЦНС,

сердечно-сосудистой системы. В свою

очередь совершенная структура органа или

системы — основа их высоких функциональ-

ных возможностей. Орган, который не функ-

ционирует или недостаточно функционирует,

начинает увядать, атрофироваться. Увеличе-

ние интенсивности деятельности мозга в фи-

логенезе (возрастание двигательной актив-

ности, расширение репертуара поведенчес-

ких реакций) способствовало его быстрому

развитию и усложнению опорно-двигатель-

ного аппарата. Активная психическая и фи-

зическая деятельность человека и приматов

обеспечила бурное развитие коры большого

мозга.

8. Высокую степень надежности в работе

ЦНС обеспечивает такое ее свойство, как

пластичность — способность нервных эле-

ментов и их объединений к перестройке

функциональных свойств. Примерами, ил-

люстрирующими это свойство ЦНС, являют-

ся улучшение проведения нервных импуль-

сов,

повторно идущих по одному и тому же

пути, образование новых временных связей

при выработке условных рефлексов, образо-

вание доминантного очага возбуждения в

ЦНС,

оказывающего стимулирующее влия-

ние на процессы достижения необходимой

цели, компенсация функций при значитель-

ном повреждении ЦНС, в частности коры

большого мозга.

Однако, несмотря на высокую степень

надежности физиологических систем, неиз-

бежно развиваются их старение и как след-

ствие снижение надежности функциониро-

вания.

1.5. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССОВ

СТАРЕНИЯ

Старение — нормальный, закономерный, на-

следственно запрограммированный и завися-

щий от геосоциальных условий процесс, ха-

рактеризующийся ослаблением активной де-

ятельности организма и репродуктивной спо-

собности.

Проблема старения организма имеет важ-

ное общебиологическое и социальное значе-

ние.

Старение присуще любой живой систе-

ме;

это неотъемлемое свойство, атрибут

жизни, естественный процесс, определяю-

щий продолжительность жизни.

1.5.1. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ

ЧЕЛОВЕКА. ПОНЯТИЯ О СТАРЕНИИ

И СТАРОСТИ

На протяжении истории человечества про-

изошло увеличение средней продолжитель-

ности жизни, что особенно заметно в XX

столетии. Так, в XIV—XVII вв. средняя про-

должительность жизни человека составляла

всего 24—29 лет, в конце XIX в. в странах Ев-

ропы средняя продолжительность жизни

была равна 42 годам, а во второй половине

XX в. она превысила 70 лет. Это было достиг-

нуто за счет профилактики и лечения инфек-

ционных заболеваний, улучшения условий

жизни.

Основными причинами смерти современного

человека являются хронические неинфекци-

онные заболевания: атеросклероз, гиперто-

ния, связанные с ними ишемическая болезнь

сердца, инфаркт миокарда, кровоизлияние в

мозг, злокачественные опухоли; существен-

ную роль играют и инфекционные заболева-

ния — грипп, пневмония. Предполагают, что

эффективная профилактика только сердеч-

но-сосудистых заболеваний может привести

к повышению средней продолжительности

жизни до 85 лет. Резервы повышения про-

должительности жизни кроются в оптимиза-

ции двигательной активности, питания, рит-

мов жизни и эмоциональных реакций чело-

века. Именно таким путем в последние деся-

тилетия были снижена смертность и увеличе-

на продолжительность жизни в развитых

странах.

В мире увеличивается число людей пожи-

лого и старческого возраста, в связи с чем ак-

туальным становится вопрос о разработке

способов повышения их работоспособности.

В подавляющем большинстве случаев не-

мощность людей пожилого возраста развива-

ется не только в результате старения, но и

из-за болезней, неразрывно связанных с

этим процессом. Механизмы старения, его

общебиологические закономерности изуча-

ются наукой геронтологией, цель которой за-

ключается в том, чтобы «добавить не только

годы к жизни, но и жизнь к годам». Болезни

стареющего организма, их лечение и профи-

лактика изучаются гериатрией.

Следует строго различать понятия «ста-

рение» и «старость». По определению

В.В.Фролькиса, старость — это «неизбежно

наступающий заключительный период инди-

видуального развития». Из табл. 1.1 видно,

что этот период начинается формально с

75-летнего возраста человека. Старение

представляет собой разрушительный про-

цесс,

который развивается из-за нарастающе-

го с возрастом повреждения организма внеш-

ними и внутренними факторами. Он ведет к

недостаточности физиологических функций,

гибели клеток, ограничению приспособи-

тельных возможностей организма, снижению

его надежности, развитию возрастной пато-

логии, увеличению вероятности смерти.

Как и другие изменения организма, веду-

щие к нарушению гомеостазиса, старение

сдерживается процессами восстановления и

саморегуляции; совокупность их может быть

названа процессами антистарения, или вита-

укта (vita — жизнь, auctum — увеличивать).

По мнению одних авторов, старение начина-

ется с первых этапов жизни, по мнению дру-

гих — после полового созревания (последнее

более вероятно). Признаки старения в на-

чальные периоды незаметны, так как их про-

явлению препятствуют активные механизмы

антистарения. Однако в последующем систе-

ма антистарения также претерпевает возрас-

тные изменения и становится менее эффек-

тивной. В возрасте 45—55 лет признаки ста-

рения развиваются особенно быстро; именно

в этот период у некоторых людей могут появ-

ляться признаки преждевременного старе-

ния, значительно повышающего вероятность

развития возрастной патологии.

1.5.2.

ТЕОРИИ СТАРЕНИЯ. ВАРИАНТЫ

СТАРЕНИЯ

Существуют две основные точки зрения на

природу старения. Одна из них состоит в

том, что старение генетически запрограмми-

ровано в организме, так же, как, например,

половое созревание. Активно ведутся поиски

гена старения. В последние годы в этом на-

правлении появляются первые позитивные

данные. Второй взгляд на старение основан

на допущении, что в ходе индивидуальной