6.4.21 Рецепторы
Живые системы способны управлять
биологическими процессами, изменяющих уровень среднесуточных напряжений в них,
а также адаптирующих их к механическому фактору. Следовательно, живые системы
имеют возможность влиять на величину среднесуточных напряжений и
приспосабливаться к ним.
Регуляция какого бы то ни было
параметра немыслима без информации о нем, о его величине, в частности. Подобный
мониторинг в организме осуществляют разнообразные и многочисленные рецепторы.
Так величина напряжений в большинстве органов и практически в любой их точке
регистрируются механорецепторами. В предыдущих главах уже были освещены
известные механорецепторы. Отмечено в частности, что они составляют самую
многочисленную группу чувствительных приборов. Особенно велика их концентрация
в коже и элементах ОДС, то есть в органах, наиболее тесно взаимодействующих с
механическим фактором. Подобные рецепторы располагаются как на поверхности, так
и в глубине органов. Это подчеркивает и доказывает тот факт, что
механорецепторы отслеживают, в том числе интенсивность внутренних сил и
направление их потоков.
Нервная система, получая информацию
об уровне напряжений в органах и тканях, имеет возможность, как непосредственно
влиять на них, активизируя биологические процессы, так и через гуморальную
систему. Налицо система управления с обратной связью. Обратную связь
обеспечивают рецепторы и центростремительные нервные волокна. Системы с
обратной связью управляют большинством физиологических параметров живой
системы. Не исключение и такой параметр как среднесуточные напряжения в органах
и тканях.
Существуя в определенном силовом
поле и имея относительно постоянный уровень физической активности можно
говорить, о том, что органы и ткани живых систем адаптированы к конкретной
величине среднесуточных напряжений. Данный оптимальный уровень среднесуточных
напряжений находится под постоянным контролем живой системы. Его изменение, в какой-либо
области организма не проходит незамеченным, он регистрируется, анализируется и
запускает тот или иной биологический процесс. Результатом может быть изменение
величины среднесуточного напряжения или адаптация ткани к существующему в
конкретной области живой системы уровню среднесуточных напряжений.
Приспособление происходит по принципу обратной связи. Когда величина среднесуточных
напряжений оказывается оптимальной для данной ткани, ЦНС отслеживая сигнал от
рецепторов, тормозит приспособительный процесс. В результате либо сам уровень
среднесуточных напряжений изменяется, либо ткань оказывается приспособленной к
нему.
По всей видимости, нервная система,
отвечая на изменение соответствия существующего (фактического) и оптимального
уровня среднесуточных напряжений, реализует оперативную коррекцию. Срочное
приспособление, в частности, возможно посредством влияния на мышечную ткань.
При сохранении дисбаланса между существующим (фактическим) и оптимальным
среднесуточным напряжением подключается гуморальная регуляция. Продукция
специфических гормонов или же биологически активных веществ обеспечивает запуск
и долговременное течение адаптационных процессов. Как показывают наблюдения,
они идут сразу в двух направлениях - коррекция уровня среднесуточных напряжений
и изменение оптимальной их величины для данной ткани. После совпадения уровня
оптимальной и существующей (фактической) величины среднесуточного напряжения,
адаптационные процессы затухают и приостанавливаются.
Возникновение и регуляция
приспособительных процессов возможно и без привлечения нейрогуморальной
системы. С нашей точки зрения в качестве рецепторов и эффекторов выступают сами
клетки. Известно, что клеточная мембрана содержит обилие специфических белков.
Думается, что именно их трансформация при изменении внутренних сил приводит к
возникновению импульса, запускающего ту или иную клеточную реакцию. По всей
видимости, клетка имеет возможность отслеживать уровень среднесуточных
напряжений, как в собственной мембране, так и в межклеточном веществе.
Большинство клеток ОДС (фибробласты, остеоциты), имеют многочисленные отростки
– выросты клеточной мембраны, которые контактируют с другими клетками
посредством клеточных контактов и с волокнистыми элементами межклеточного
вещества. Отростки клеток, соединяясь с другими клетками и прикрепляясь к
элементам межклеточного вещества, получает возможность регистрировать их
смещение друг относительно друга, его величину, направление и силу, которая
вызывает данную деформацию. В соответствии с полученной информацией клетка
начинает действовать, например, преобразуется в другой вид (дифференцируется),
перемещается, изменяет архитектонику межклеточного вещества, продуцирует новое
межклеточное вещество, лизирует имеющееся и тому подобное. Данные процессы
могут реализовываться параллельно, что ускоряет оптимизацию уровня
среднесуточных напряжений в ткани. После достижения результата активность клеток
приостанавливается.
Подобные приспособительные процессы
могут протекать локально и без подключения нейрогуморальной системы, не
загружая ее лишней информацией, не потребляя дополнительной энергии и вещества.
Вместе с тем гуморальная система может вмешиваться в эти локально протекающие
процессы. Так воздействуя на основное вещество, можно изменить оптимальный
уровень среднесуточных напряжений. Например, повышение его вязкости приводит к
увеличению оптимального значения среднесуточных напряжений, а понижение вязкости,
наоборот. Аналогично можно сказать о том, что стимуляция синтетической
активности клеток ткани приводит к более быстрой адаптации ткани к
существующему (фактическому) среднесуточному напряжению.
Прочность соединения волокон и
кристаллов между собой, соединение фибрилл в волокне также сказывается на
оптимальном уровне среднесуточных напряжений. Вместе с тем химический состав
элементов межклеточного вещества и соединений их между собой в значительной
степени генетически обусловлено. Для каждой ткани, характерен свой особый
состав межклеточного вещества, его механические свойства, а значит и
оптимальный уровень среднесуточных напряжений, при котором клетки данной ткани
способны нормально функционировать. Чем выше упругость волокнистых элементов, прочность
соединения их между собой, тем большую величину растягивающей нагрузки они
могут шунтировать. Физически это можно представить следующим образом: отростки
клеточной мембраны, снабженные рецепторными белками, соединяются с различными
волокнами межклеточного вещества, а также с разными участками одного волокна.
Чем выше прочность соединения фибрилл в волокне, тем большую нагрузку оно может
воспринять, не подвергаясь при этом деформации. Отсутствие растяжения волокна при
данной нагрузке — это отсутствие воздействия на клеточные рецепторы. И
наоборот, при смещении фибрилл в волокне друг относительно друга (продольное
скольжение), то есть общем удлинении волокна под нагрузкой, в клеточной
мембране, прикрепленной своими отростками к разным участкам волокна, генерируется
потенциал действия. Включается тот или иной приспособительный процесс на основе
имеющихся генетически запрограммированных реакций. Аналогична реакция при
продольном скольжении одного волокна относительно другого – пластической
деформации. Клетка, будучи соединенная отростками с соседними волокнами,
реагирует на возникающую под нагрузкой деформацию. Чем более прочное соединение
волокон между собой и более вязкое окружающее их основное вещество, тем большей
интенсивности поток внутренних сил шунтируется. При этом клетка, не испытывая
внешнего воздействия, не запускает приспособительные процессы, иными словами
ткань имеет более высокий уровень оптимальных среднесуточных напряжений.
В костной ткани волокнистые
структуры инкрустированы кристаллами. Благодаря этому волокна обретают свойство
осевой жесткости. Отростки остеоцитов также прикрепляются к разным участкам
одного и того же волокна, и к рядом расположенным волокнами. Оптимальным
уровнем среднесуточных напряжений будет являться тот, при котором действующая
нагрузка не будет приводить к деформации волокон, смещению их и костных
пластинок друг относительно друга. Отсутствие этих явлений не вызовет реакцию
клеточных рецепторов и не запустит соответствующий биологический процесс. Чем
более упругие волокна, чем более вязкое основное вещество и прочнее соединение
волокон и костных пластинок между собой, тем выше уровень оптимальных
среднесуточных напряжений для данного участка костной ткани, конкретного
индивидуума.
Согласно H.Yamada (1970) прочность тканей
увеличивается приблизительно до 20 лет, далее уменьшается (Богданов В.А.,
1976). По данным Г.А.Зедгенидзе и соавт. (1958), к 20-25 годам суставные хрящи
«…как и вся костная система в целом достигает наивысшей дифференцировки».
Отсюда становится понятным, почему
при отдельных болезнях и с возрастом наблюдаются деформации и «заболевания»
органов ОДС. Если изменяется основное вещество (например, становится менее
вязким) уменьшается прочность и число связей волокон между собой, тем меньшая
нагрузка будет приводить к деформации ткани, и запускать те или иные
биологические процессы характерные для патологии. Процесс старения организма
связан, по нашему мнению, с трансформацией генетического кода. Повлиять же на
него живая система не в состоянии. Отсюда изменения в ОДС неизбежны, они лишь
вопрос времени и величины среднесуточных напряжений. По всей видимости,
процессы старения живых систем сказываются и на пороге чувствительности
рецепторов и клеток. Изменение их приводит к изменению уровня оптимальных
среднесуточных напряжений, как правило, к их снижению. Здесь становится
понятным «уменьшение сил» у пожилых, повышенная утомляемость, снижение
прочности опорных структур.
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
Биомеханика и морфомеханика