Рассуждение о морфомеханике. 1.3.4 Отдельные биологические процессы

 

1.3.4 Отдельные биологические процессы

К важным биологическим процессам, без которых немыслимо само существование живой системы относится регенерация. В биологии под регенерацией понимают восстановление структурных элементов ткани взамен погибших. Данный процесс имеет клеточную и внутриклеточную формы. Однако, регенерация – это не только восстановление структуры живой материи, но и ее функции, которая тесным образом связана со строением. Выделяется три вида регенерации: физиологическую, репаративную и патологическую (Струков А.И., Серов В.В., 1995).

Во всех тканях организма постоянно протекает физиологическая регенерация. Обновляются клеточные элементы, органоиды и компоненты межклеточного вещества. При потере тканью ее части, включаются механизмы репаративной регенерации, которые либо полностью возмещают дефект той же тканью (реституция), либо другой (субституция).

Физиологическая регенерация направлена на восстановление структурно-функциональных характеристик ткани. Реституция характеризуется тем, что, восполняя дефект ткани идентичной, не всегда в точности восстанавливается строение, хотя функция компенсируется достаточно. При субституции утраченная часть ткани замещается жировой, хрящевой, костной, рыхлой или плотной соединительной тканью, которые, как правило, лишь восстанавливают объем, но изменяют строение и функцию органа.

Чем более детально происходит возмещение поврежденных элементов ткани, тем меньше будут меняться ее механические свойства. Соответственно при действии одинаковых сил на интактную и восстановленную ткань, распределение величин напряжений и возникающая ее деформация будет подобными. Воспроизведение тканью своих компонентов посредством процесса регенерации, необходимо рассматривать и как процесс восстановления и/или сохранения изначальных механических свойств ткани, а также действующих в ней напряжений.

Процессом обратным упомянутым выше, можно считать атрофию, определяемую как «уменьшение массы и объема органа или ткани, сопровождающееся ослаблением или прекращением их функции».* При уменьшении объема ткани, даже под действием обычных нагрузок, величины напряжений в них будут повышены. Увеличение интенсивности внутренних сил, естественно, не может не сказаться на функции, и на форме органа, а порой может вызвать необратимую деформацию - повреждение. Атрофия и гиперплазия, таким образом, представляются двумя гранями приспособления, способными обеспечить коррекцию действующих в тканях напряжений.

Если регенерация как биологический процесс характеризуется стремлением к восстановлению исходного строения, функции и объема, то процесс перестройки (ремоделирование), позволяет изменять геометрические и структурные характеристики ткани. Как известно, процессы перестройки наблюдаются в костной ткани (Корж А.А. и соавт., 1972), происходят они и в соединительной ткани (Серов В.В., Шехтер А.Б., 1981). Так, например, в костной ткани перестройка протекает постоянно в течение жизни. Изменение архитектоники кости обеспечивается параллельным течением процессов резорбции и формирования новой костной ткани (Ревелл П.А., 1993).

Синтезированные новые компоненты кости взамен лизированных, как правило, отличаются другими геометрическими и механическими характеристиками. Новые остеоны, возникающие на месте старых, иные не только по форме, но и ориентации. Следствием этого процесса является образование новых вставочных пластинок (Бойчук Н.В. и соавт., 1997).

Многими исследователями отмечено, что ремоделирование кости происходит при изменении действующих на неё внешних сил. Обращено внимание также на то, что трансформируется не только микроанатомия кости, но и архитектура ее трабекул, а также внешняя форма кости (Образцов И.Ф., Ханин М.А., 1989). Вследствие чего обновленная костная ткань приобретает иные механические свойства и характеристики, соответствующие силовым задачам, стоящим перед ней в конкретный момент времени. После завершения процесса перестройки ткань оказывается отвечающей потребностям ОДС (живой системы) в адаптации к другому напряженному состоянию и возникающим видам деформации. Ткань становится способной противодействовать силам, имеющим иное направление, при этом не деформируясь. Перестройка это одно из приспособлений строения тканей к изменению потоков внутренних сил. Следует отметить, что перестройка — это процесс приспособительный, который не заканчивается в одночасье, и длится, порой годы.

В обсужденном выше процессе тканевой перестройки обращает на себя внимание то, что изменение претерпевают не только клетки, но и элементы межклеточного вещества. Другим биологическим процессом, также влияющим на структуру ткани и качественное изменение компонентов межклеточного вещества является метаплазия. Если процесс перестройки — это явление количественного изменения ткани, то метаплазия - качественного. Термин метаплазия определяется как «стойкое превращение одного типа ткани в другой, обусловленное изменением ее функциональной и морфологической дифференцировки».** Метаплазия наблюдается в эпителиальных тканях и тканях внутренней среды. Она происходит только в пределах одного зародышевого листка, как в как в норме, так и при патологии.

Наиболее показательным является возможность изменения соединительной ткани, которая способна преобразовываться в скелетные ткани – костную и хрящевую (Струков А.И., Серов В.В., 1985). Известен переход хрящевой ткани в костную, который наблюдается в процессе роста и развития костей в онтогенезе. Причем определенное место в этом процессе отводится действию «статико-динамических сил напряжения» (Корж А.А. и соавт., 1972).

В процессе метаплазии происходит не просто количественные изменения как при гиперплазии, гипертрофии или перестройке, а качественные. При этом видоизменяется клеточный состав ткани и компоненты ее межклеточного вещества. Модификации последнего существенно отражается на механических свойствах ткани. Изменяются не только механические свойства – упругость, эластичность, твердость, но и физические свойства – в частности агрегатное состояние ткани. В результате метаплазии ткань под действием прежней нагрузки, деформируется по-иному, меняется и локализация зон концентраций напряжений. Таким образом, метаплазия, являясь биологическим процессом, влияющим на качественные характеристики ткани, позволяет ей более точно адаптироваться к механическому фактору.

Перестройка, гипертрофия, метаплазия, рост и другие процессы не наблюдается в тканях лишенных клеток - в эмали, дентине, ткани ногтя. Любая трансформация ткани зависит от деятельности локализующихся в ней клеток. Вследствие этого можно с большой долей уверенности говорить о том, что действующие в тканях напряжения влияют, прежде всего, на клетки, реализующие биологические процессы.

Именно клетки и являются точками приложения механического фактора, эффекторами, движителями биологических процессов. По всей видимости, клетки снабжены мембранными рецепторами, которыми им удается отслеживать тканевые напряжения. Кроме этого, мониторирование напряжений в тканях осуществляется и рецепторами нервной системы. Получаемая живой системой информация о механическом факторе анализируется, результатом чего является инициирование того или иного биологического процесса.

Отсутствие клеток или их гибель лишает ткань способности приспосабливаться. Исключением можно считать трансформация клеток резидентов, переселяющихся в сохранившееся межклеточное вещество из других областей.

---

* Энциклопедический словарь медицинских терминов: В 3-х томах. / Гл. ред. Б.В. Петровский. - Т.1. - М.: Советская энциклопедия, 1983. - С. 102.

** Энциклопедический словарь медицинских терминов: В 3-х томах. / Гл. ред. Б.В. Петровский. - Т.2. - М.: Советская энциклопедия, 1983. - С. 170.

««назад || СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ || вперед»»

                                                                     

Автор:

Архипов С.В. – С.В. Архипов-Балтийский является псевдонимом, который использовался до начала 2006 года с целью более точной дифференцировки на научном поле.

Цитирование:

Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 1. Гл. 1-4. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]

Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 2. Гл. 5-6. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]

Примечания:

Первая крупная публикация автора, посвященная морфомеханике живых систем, биомеханике пояса нижних конечностей и связки головки бедра, ligamentum capitis femoris (LCF).

Ключевые слова

ligamentum capitis femoris, ligamentum teres, связка головки бедра, анатомия, морфомеханика, биомеханика

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Биомеханика и морфомеханика