Кирпич. Облицовка камнем. Мокрый фасад. Фасадные панели. Дизайн и декор

Решение многих задач на Земле и за ее пределами требует создания искусственных, полностью или почти полностью замкнутых трофических систем или даже небольших биосфер. В таких системах с участием организованных в трофические цепи организмов различных видов и должен происходить круговорот веществ, как правило, для поддержания жизни больших и малых сообществ людей или животных. Формирование искусственных замкнутых трофических систем и искусственных микробиосфер имеет непосредственное прикладное значение при освоении космического пространства, мирового океана и пр.

Проблема создания замкнутых трофических систем, в особенности необходимых при длительных космических полетах, давно волнует исследователей и мыслителей. По этому поводу были развиты многие фундаментальные идеи. В отношении таких конструируемых человеком систем были выдвинуты важные, хотя в ряде случаев и нереальные требования. Речь идет о том, что трофические системы должны быть в высокой степени продуктивными, надежными, должны обладать высокими скоростями и полнотой дезактивации токсических компонентов. Ясно, что реализовать такую систему исключительно трудно. Действительно, высказывались сомнения о возможности конструирования безопасной и надежной экосистемы (обзор: Odum, 1986). Тем не менее следует попытаться хотя бы определить максимальную емкость трофической системы, образно говоря, выяснить, каким должен быть маленький остров, пригодный для жизни Робинзона Крузо, если он будет накрыт прозрачным, но непроницаемым колпаком.

В качестве примера можно привести недавно разработанную модель искусственной биосферы (биосфера II), которая является стабильной замкнутой системой и необходима для жизни в различных областях космического пространства, в том числе на Луне и Марсе (обзор: Allen, Nelson, 1986). Она должна моделировать условия жизни на Земле, для чего следует хорошо знать природные технологии нашей планеты. Кроме того, такая биосфера должна содержать инженерные, биологические, энергетические, нформационные открытые системы, живые системы, накапливающие свободную энергию, и т.д. Как и биосфера, искусственная биосфера должна включать в себя подлинную воду, воздух, скалы, землю, растительность и т.д. Она должна моделировать джунгли, пустыни, саванну, океан, болота, интенсивное земледелие и т.д., напоминающие родину человека (рис. 1.8). При этом оптимальное отношение искусственного океана и поверхности суши должно составлять не 70:30, как на Земле, а 15:85. Однако океан в искусственной биосфере должен быть по крайней мере в 10 раз более эффективным, чем настоящий.

Недавно эти же исследователи (Allen, Nelson, 1986) представили описание модельного комплекса связанных искусственных биосфер, разработанных для продолжительной жизни 64-80 человек на Марсе. Каждая из таких 4 биосфер, радиально расположенных по отношению к так называемому техническому центру, служит жизненным пространством для 6-10 человек. В техническом центре находится резервный океан для смягчения окружающей среды и поддержания замкнутой системы в целом. Существуют также биологическая, транспортная, горная и оперативная группы, а также госпиталь для визитеров с Земли, Луны или других частей Марса.

Конкретные проблемы питания в космосе при длительных полетах выходят за пределы этой книги. Тем не менее следует сказать, что при длительных полетах в космическом аппарате создается микромир, изолированный от привычной для человека среды на долгое, а в некоторых случаях и на неопределенно долгое время. Особенности этого микромира, и в частности особенности его трофики, во многом определяют существование системы в целом. По всей вероятности, одной из самых важных ступеней биотического круговорота служит деградация продуктов жизнедеятельности. Значение процессов деградации часто недооценивается. В частности, при обсуждении проблемы пищевых ресурсов человек традиционно рассматривается как высшее и конечное звено трофической цепи (обзоры: Odum, 1986; Biotechnology..., 1989, и др.). Между тем такая постановка проблемы уже привела к формированию серьезных экологических дефектов, так как экологическая система может быть устойчивой лишь при сочетании эффективного поступления и расхода веществ. Примеры этому весьма многочисленны. К одному из них относится драматический эпизод в Австралии, где произошло разрушение растительных покровов пометом овец и коров из-за отсутствия жуков-навозников.

Во всех случаях проблемы деградации продуктов жизнедеятельности и элиминации самых ослабленных членов популяции чрезвычайно важны. Недавно развиваемая точка зрения неожиданно получила подтверждение. При моделировании длительного межпланетного полета экипажа, состоящего из 10 человек, калифорнийские исследователи обнаружили, что круговорот веществ значительно улучшается, если в систему, включающую человека, растения, водоросли, бактерии и т.д., введены две козы. Улучшение в этой системе циркуляции веществ достигается в некоторой степени за счет появления в рационе молока и, следовательно, дополнительных полноценных пищевых компонентов (в том числе белков), но в значительно большей степени благодаря ускорению процессов деградации растительных остатков в желудочно-кишечном тракте коз. Понимание трофической системы как динамических циклов, а не цепей или пирамид с начальными и конечными звеньями, по-видимому, будет способствовать не только более правильному отражению действительности, но и более разумным действиям, по крайней мере уменьшающим вредное влияние на окружающую среду.

По всей вероятности, при создании искусственных биосфер в дальнейшем также могут быть обнаружены многие интересные феномены, так как мы еще не знаем всех способов формирования минимального, но уже удовлетворительного трофического цикла. Существует ряд указаний на то, что в небольшой по численности группе людей бактериальная популяция желудочно-кишечного тракта может быть неустойчивой. Со временем она будет беднеть, особенно если будут применяться какие-либо вмешательства лечебного характера с использованием антибиотиков. Поэтому для восстановления кишечной микрофлоры космических экипажей было бы весьма целесообразно иметь некоторый банк бактерий. Кроме того, при длительных космических полетах не могут быть исключены мутации растений и бактерий, входящих в трофический цикл. Это может приводить к серьезным нарушениям свойств соответствующих организмов и их биологической роли. Эти обстоятельства необходимо иметь в виду, так как, по всей вероятности, трофическая система (искусственная микротрофосфера) космического корабля должна быть не только достаточно современной, но и гибкой, что сможет обеспечить ее определенные изменения. В этом плане обращает на себя внимание оптимистическое предсказание, что уже в XXI в. миллионы человек смогут жить в космических поселениях (O"Neill, 1977) (см. также гл. 5).

Заключительные замечания

Рассмотрение в рамках одной науки - трофологии - всей совокупности ассимиляторных процессов, начиная с клеточного уровня и кончая планетарным, - это не попытка механически объединить разнородные явления, а закономерный результат длительных наблюдений и поисков многих поколений исследователей. В конце концов за бесконечным разнообразием типов питания стоят общие фундаментальные процессы, образующие единую, хотя и многоуровневую, систему - систему трофических взаимодействий. На одном полюсе этой системы стоит трофика клетки как необходимое условие жизни, на другом - превращение и перемещение огромных масс в биосфере, построенные на трофической специализации, взаимодействиях и взаимосвязанности в пределах планеты. Громадные различия в масштабах, которыми оперирует трофология, не должны удивлять, ибо вновь следует напомнить, что, хотя носителями жизни и являются отдельные организмы, в целом жизнь возможна лишь как планетарное явление. На всех уровнях организации живых систем начальное звено жизнедеятельности - ассимиляция, а это предмет трофологии.

В настоящее время установлены многие закономерности питания, общие для человека, животных, растений и бактерий. Они заключаются в следующем: 1) питание подразделяется на эндотрофию и экзотрофию; 2) питание осуществляется на основе универсальности строительных и функциональных блоков; такая универсальность - обязательное условие существования трофических цепей и циклов, а также жизни как биосферного явления; 3) у биотрофов ассимиляторные процессы при экзотрофии и эндотрофии сходны; у абиотрофов механизмы экзотрофии и эндотрофии различны; 4) для организмов каждого вида обязательна двойная трофическая связь, т.е. процветание вида возможно лишь при наличии в трофической цепи предшествующего и последующего звеньев. Предшествующее звено - источник пищи, последующее - поглотитель особей данного вида.

Выше обращалось внимание на то, что формирование трофологии как науки об ассимиляции пищевых веществ организмами на всех уровнях их эволюционного развития стало возможным лишь сравнительно недавно, когда были установлены универсальность и общие закономерности основных ассимиляторных процессов. Видовые приспособления и особенности питания на этапе химической обработки пищи базируются на процессах трех типов (если иметь в виду их биологическую характеристику): во-первых, на деградации пищевых веществ за счет ферментов хозяина (внеклеточное, внутриклеточное и мембранное пищеварение), во-вторых, на эффектах симбионтов и, в-третьих, на индуцированном аутолизе, т.е. на воздействии ферментов самого пищевого объекта. Заметим, что видовые особенности ассимиляции пищи сводятся к комбинациям этих механизмов, а также к их вариациям, в особенности симбионтного эффекта.

Опыт медицины и биологии в целом делает все более очевидной необходимость эволюционных и сравнительных подходов к анализу какого-либо феномена. В нашем случае следует оценивать как видовые, так и общие, т.е. касающиеся более широких систематических групп, закономерности питания, а также законы, определяющие изменения питания. Такой подход позволяет получить не только более широкую информацию о процессах ассимиляции пищи, но понять их сущность и вместе с тем устранить противоречия, которые неизбежно возникают при работе в слишком узкой области знаний. Кроме того, эволюционный подход плодотворен в связи с тем, что для построения общих закономерностей функционирования биосферы необходимо все более глубокое понимание экзотрофии всех членов сложных трофических цепей. Наконец, даже с практической точки зрения человек вынужден думать не только о своем собственном питании, но и о питании животных и растений, которые служат источником его пищи, предметом его опеки и, наконец, природной средой его обитания. Другими словами, решение экономических и экологических задач также требует сравнительно-трофологического подхода.

Плодотворность и преимущества единого трофологического подхода по сравнению с традиционным к конкретным теоретическим и прикладным проблемам питания становятся все более очевидными, чем глубже и тщательнее мы анализируем их. Бесспорно и значение трофологического подхода для понимания строения и функционирования биосферы. Понимание биосферы как трофосферы, состоящей из различных трофоценозов, которые существуют в виде трофических цепей и сетей и обеспечивают циркуляцию веществ и энергии, дает возможность решать многие трудные проблемы охраны окружающей среды и поддержания экологического равновесия благодаря анализу и сохранению трофических связей. В некоторых случаях там, где эти связи нарушены, требуется их восстановление путем введения недостающих звеньев, т.е. биотрофов или абиотрофов определенного ранга. Наконец, не приходится, видимо, доказывать, что благодаря трофологическому подходу должны существенно измениться и выиграть растениеводство, животноводство и многие другие отрасли народного хозяйства, использующие растительные и животные богатства планеты. Трофологические закономерности должны учитываться и при создании искусственных микробиосфер на Земле и в космосе. Из охарактеризованного выше трофологического подхода, как уже отмечалось, вытекают принципиально новые возможности решения прикладных задач. Трофология уже сейчас способна дать более точный, чем ранее, ответ на вопрос, какой должна быть пища человека с учетом особенностей трофических процессов в его организме, сформировавшихся в ходе эволюции, а также какой должна быть пища животных разных видов.

Следовательно, прикладные аспекты трофологии в целом выходят далеко за пределы научной основы питания человека и животных и превращаются в базу промышленного и аграрного производства пищевых продуктов и поддержания равновесия различных экосистем. Вместе с тем, имея в виду основное содержание книги, следует отметить, что любая теория питания обязательно является важной частью трофологии.

Перейдем далее к рассмотрению теорий питания - классической и новой. В сущности теории питания строятся на представлениях о процессах ассимиляции пищи различными организмами. Учитывая все сказанное выше, необходимо отметить, что классическая и новая теории питания являются важной составной частью трофологии и существенно влияют на ряд критериев этой науки. Сами же теории питания, что надо помнить при анализе материала следующих глав, в сущности отражают представления о той или иной части чрезвычайно сложной динамичной и многоуровневой системы, которая обозначена как трофосфера.

Решение многих задач на Земле и за ее пределами требует создания искусственных, полностью или почти полностью замкнутых трофических систем или даже

небольших биосфер. В таких системах с участием организованных в трофические цепи организмов различных видов и должен происходить круговорот веществ, как правило, для поддержания жизни больших и малых сообществ людей или животных. Формирование искусственных замкнутых трофических систем и искусственных микробиосфер имеет непосредственное прикладное значение при освоении космического пространства, мирового океана и пр.

Проблема создания замкнутых трофических систем, в особенности необходимых при длительных космических полетах, давно волнует исследователей и мыслителей. По этому поводу были развиты многие фундаментальные идеи. В отношении таких конструируемых человеком систем были выдвинуты важные, хотя в ряде случаев и нереальные требования. Речь идет о том, что трофические системы должны быть в высокой степени продуктивными, надежными, должны обладать высокими скоростями и полнотой дезактивации токсических компонентов. Ясно, что реализовать такую систему исключительно трудно. Действительно, высказывались сомнения о возможности конструирования безопасной и надежной экосистемы (обзор: Odum, 1986). Тем не менее следует попытаться хотя бы определить максимальную емкость трофической системы, образно говоря, выяснить, каким должен быть маленький остров, пригодный для жизни Робинзона Крузо, если он будет накрыт прозрачным, но непроницаемым колпаком.

В качестве примера можно привести недавно разработанную модель искусственной биосферы (биосфера II), которая является стабильной замкнутой системой и необходима для жизни в различных областях космического пространства, в том числе на Луне и Марсе (обзор: Allen, Nelson, 1986). Она должна моделировать условия жизни на Земле, для чего следует хорошо знать природные технологии нашей планеты. Кроме того, такая биосфера должна содержать инженерные, биологические, энергетические, информационные открытые системы, живые системы, накапливающие свободную энергию, и т. д. Как и биосфера, искусственная биосфера должна включать в себя подлинную воду, воздух, скалы, землю, растительность и т. д. Она должна моделировать джунгли, пустыни, саванну, океан, болота, интенсивное земледелие и т. д., напоминающие родину человека (рис. 1.8). При этом оптимальное отношение искусственного океана и поверхности суши должно состав-

лять не 70:30, как на Земле, а 15:85. Однако океан в искусственной биосфере должен быть по крайней море в 10 раз более эффективным, чем настоящий.

Недавно эти же исследователи (Allen, Nelson, 1986) представили описание модельного комплекса связанных искусственных биосфер, разработанных для продолжительной жизни 64-80 человек на Марсе. Каждая из таких 4 биосфер, радиально расположенных по отношению к так называемому техническому центру, служит жизненным пространством для 6-10 человек. В техническом центре находится резервный океан для смягчения окружающей среды и поддержания замкнутой системы в целом. Существуют также биологическая, транспортная, горная и оперативная группы, а также госпиталь для визитеров с Земли, Луны или других частей Марса.

Конкретные проблемы питания в космосе при длительных полетах выходят за пределы этой книги. Тем не менее следует сказать, что при длительных полетах в космическом аппарате создается микромир, изолированный от привычной для человека среды на долгое, а в некоторых случаях и на неопределенно долгое время. Особенности этого микромира, и в частности особенности его трофики, во многом определяют существование системы в целом. По всей вероятности, одной из самых важных ступеней биотического круговорота служит деградация продуктов жизнедеятельности. Значение процессов деградации часто недооценивается. В частности, при обсуждении проблемы пищевых ресурсов человек традиционно рассматривается как высшее и конечное звено трофической цепи (обзоры: Odum, 1986; Biotechnology..., 1989, и др.). Между тем такая постановка проблемы уже привела к формированию серьезных экологических дефектов, так как экологическая система может быть устойчивой лишь при сочетании эффективного поступления и расхода веществ. Примеры этому весьма многочисленны. К одному из них относится драматический эпизод в Австралии, где произошло разрушение растительных покровов пометом овец и коров из-за отсутствия жуков-навозников.

Во всех случаях проблемы деградации продуктов жизнедеятельности и элиминации самых ослабленных членов популяции чрезвычайно важны. Недавно развиваемая точка зрения неожиданно получила подтверждение. При моделировании длительного межпланетного полета экипажа, состоящего из 10 человек, калифорнийские исследователи обнаружили, что круговорот

веществ значительно улучшается, если в систему, включающую человека, растения, водоросли, бактерии и т. д., введены две козы. Улучшение в этой системе циркуляции веществ достигается в некоторой степени за счет появления в рационе молока и, следовательно, дополнительных полноценных пищевых компонентов (в том числе белков), но в значительно большей степени благодаря ускорению процессов деградации растительных остатков в желудочно-кишечном тракте коз. Понимание трофической системы как динамических циклов, а не цепей или пирамид с начальными и конечными звеньями, по-видимому, будет способствовать не только более правильному отражению действительности, но и более разумным действиям, по крайней мере уменьшающим вредное влияние на окружающую среду.

По всей вероятности, при создании искусственных биосфер в дальнейшем также могут быть обнаружены многие интересные феномены, так как мы еще не знаем всех способов формирования минимального, но уже удовлетворительного трофического цикла. Существует ряд указаний на то, что в небольшой по численности группе людей бактериальная популяция желудочно-кишечного тракта может быть неустойчивой. Со временем она будет беднеть, особенно если будут применяться какие-либо вмешательства лечебного характера с использованием антибиотиков. Поэтому для восстановления кишечной микрофлоры космических экипажей было бы весьма целесообразно иметь некоторый банк бактерий. Кроме того, при длительных космических полетах не могут быть исключены мутации растений и бактерий, входящих в трофический цикл. Это может приводить к серьезным нарушениям свойств соответствующих организмов и их биологической роли. Эти обстоятельства необходимо иметь в виду, так как, по всей вероятности, трофическая система (искусственная микротрофосфера) космического корабля должна быть не только достаточно современной, но и гибкой, что сможет обеспечить ее определенные изменения. В этом плане обращает на себя внимание оптимистическое предсказание, что уже в XXI в. миллионы человек смогут жить в космических поселениях (O"Neill, 1977) (см.также гл. 5).

В биологии длительное время господствовало убеждение, что нервная регуляция деятельности скелетных мышц обеспечивается исключительно соматической нервной системой. Такое представление, прочно утвердившееся в умах исследователей, было поколеблено только в первой трети 20-го столетия.

Хорошо известно, что при длительной работе мышца утомляется: её сокращения постепенно ослабевают и могут наконец полностью прекратиться. Затем после некоторого отдыха работоспособность мышцы восстанавливается. Причины и материальная основа этого явления оставались неизвестными.

В 1927 г. Л.А. Обрели установил, что если длительным раздражением двигательного нерва доводить лапку лягушки до утомления (прекращения движений), а затем, продолжая двигательную стимуляцию, одновременно раздражать и симпатический нерв, то конечность быстро возобновляет свою работу. Следовательно, подключение симпатического влияния изменяло функциональное состояние утомленной мышцы, устраняла усталость и восстанавливала её работоспособность.

Было установлено, что симпатические нервы оказывают влияние на способность мышечных волокон проводить электрический ток, на возбудимость двигательного нерва. Под действием симпатической иннервации изменяется содержание в мышце ряда химических соединений, играющих важную роль в её деятельности: молочной кислоты, гликогена, креатина, фосфатов. На основании этих данных было сделано заключение, что симпатическая нервная система вызывает определенные физико-химические изменения в скелетной мышечной ткани, регулирует её чувствительность к двигательным импульсам, приходящим по соматическим волокнам, приспосабливает (адаптирует) её к выполнению нагрузок, возникающих в каждой конкретной обстановке. Высказывалось предположение, что усиление работы утомленной мышцы под влиянием вступающего в неё симпатического нервного волокна происходит за счет увеличения кровотока. Однако при экспериментальной проверке это мнение не подтвердилось.

Специальными исследованиями установлено, что у всех позвоночных прямая симпатическая иннервация скелетной мышечной ткани отсутствует. Следовательно, симпатические влияния на скелетные мышцы могут осуществляться только путем диффузии медиатора и, видимо, других веществ, выделяемых сосудодвигательными симпатическими терминалями. Справедливость такого вывода подтверждается простым экспериментом. Если во время стимуляции симпатического нерва мышцу поместить в раствор или перфузировать её сосуды, то в омывающем растворе и перфузате появляются вещества (неустановленной природы), которые при введении в другие мышцы вызывают эффект симпатического раздражения.

В пользу указанного механизма симпатического влияния говорят также большой латентный период до проявления эффекта, его значительная продолжительность и сохранение максимума после прекращения симпатической стимуляции. Естественно, что в органах, наделенных прямой симпатической иннервацией, таких как сердце, сосуды, внутренние органы и др., для проявления трофического влияния не требуется такого длительного латентного времени.

Основные доказательства механизмов, опосредующих нейротрофическую регуляцию со стороны симпатической нервной системы, получены на скелетной мышечной ткани при изучении функциональных перегрузок, денервации, регенерации, перекрестного соединения нервов, подходящих к различным типам мышечных волокон. По результатам исследований сделан вывод, что трофическое влияние обусловлено комплексом метаболических процессов, поддерживающих нормальную структуру мышц, обеспечивающих её потребности при выполнении специфических нагрузок и восстановление необходимых ресурсов после прекращения работы. В этих процессах участвует ряд биологически активных (регуляторных) веществ. Доказано, что для проявления трофического действия необходим транспорт веществ из тела нервной клетки к исполнительному органу. Об этом свидетельствуют в частности данные, полученные в опытах денервации мышц. Известно, что деренвация мышцы приводит к её атрофии (нейрогенная атрофия). Исходя из этого, в свое время был сделан вывод, что нервная система влияет на метаболизм мышц посредством передачи двигательных импульсов (отсюда термин «атрофия от бездействия»). Однако оказалось, что возобновление сокращений денервированной мышцы электрической стимуляцией не может остановить процесс атрофии. Следовательно, нормальную трофику мышц нельзя связывать только с двигательной активностью. В этих работах весьма интересны наблюдения, касающиеся значения аксоплазмы. Оказалось, что чем длиннее периферический конец перерезанного нерва, тем позже развиваются дегенеративные изменения в денервированной мышце. Повидимому, в этом случае решающее значение имело количество оставшейся в контакте с мышцей аксоплазмы, содержащей субстраты трофического действия, переносимые из тела нейрона.

Можно считать общепризнанным, что роль нейромедиаторов не ограничевается только участием в передаче нервного импульса; они оказывают влияние и на процессы жизнедеятельности иннервируемых органов, включаясь в механизмы энергообеспечения тканей и в процессы пластического возмещения структурных затрат (элементов мембран, ферментов и др.).

Так, катехоламины непосредственно участвуют в осуществлении адаптационно-трофической функции симпатической нервной системы благодаря своей способности быстро и интенсивно влиять на метаболические процессы путем повышения уровня энергетических субстратов в крови, и усиления секреции гормонов, они вызывают также перераспределение крови, возбуждение нервной системы.

Имеются данные, свидетельствующие об участии ацетилхолина в изменении углеводного, белкового, водного, электролитного обмена иннервируемых тканей, а также наблюдения о положительном эффекте инъекций ацетилхолина при некоторых заболеваниях кожи, сосудов, нервной системы.

Известно, что адаптационно-трофическое действие проявляют и чувствительные нервные волокна. В последнее время установлено, что окончания чувствительных волокон содержат различные нейроактивные вещества, в том числе нейропептиды. Наиболее часто обнаруживаются нейропептиды Р и пептид, связанный с кальцитониновым геном. Предполагается, что эти пептиды, выделяясь из нервных окончаний, могут оказывать трофическое влияние на окружающие ткани.

Кроме того, в ряде исследований последних лет показано, что в культуре клеток и в организме экспериментальных животных дендриты нервных клеток постоянно претерпевают изменения. Они активно укорачиваются (ретракция отростка) и вследствие этого происходит отрыв их терминальных частей (ампутация терминалей). В последующем вместо утраченных отрастают новые окончания, а ампутированные терминали разрушаются. При этом выделяются различные биологически активные соединения, в том числе упомянутые выше пептиды. предполагается, что эти вещества могут проявлять нейротрофическое действие.

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Какие центры ствола мозга участвуют в регулировании висцеральных функций автономной нервной системы?

2. В регулировании каких функций появляется роль гипоталамуса?

3. От каких интерорецепторов поступают сигналы в гипоталамус? На изменение каких параметров внутренней среды реагируют нейроны-рецепторы медиального гипоталамуса?

4. Назовите сегментарные центры симпатической нервной системы.

5. Из каких образований состоит периферическая часть симпатической нервной системы?

6. Аксоны каких нервов образуют белые и серые соединительные ветви?

7. Укажите места переключения белых соединительных ветвей.

8. Что представляют собой пре – и постганглионарные волокна? Как располагаются постганглионарные волокна, выходящие из узлов симпатического ствола?

9. В составе каких нервных проводников идут к своим мишеням серые соединительные ветви и что конкретно они иннервируют?

10. Назовите основные органы, иннервируемые постганглионарными волокнами шейных узлов симпатического ствола. Какие узлы симпатического ствола участвуют в иннервации сердца?

11. Назовите предпозвоночные нервные сплетения и укажите из каких образований они состоят.

12. Назовите структурные и функциональные признаки, отличающие парасимпатическую нервную систему от симпатической.

13. Из каких ядер головного и спинного мозга выходят преганглионарные парасимпатические волокна?

14. Откуда получают преганглионарные волокна ресничный узел, и что иннервируют его эфферентные нейроны?

15. Из какого ядра выходят преганглионарные волокна крыловидного узла; укажите какие образования иннервируются нейронами этого узла?

16. Назовите источники иннервации околоушных, подчелюстной и подъязычной слюнных желез

17. Охарактеризуйте тазовое нервное сплетение. Чем оно образованно и что иннервирует?

18. Перечислите главные структурно – функциональные особенности метасимпатической нервной системы.

19. Опишите строение симпатического нервного узла.

20. Перечислите характерные особенности строения интрамуральных нервных узлов.

21. Охарактеризуйте особенности строения блуждающего нерва, отличающие его от других нервных стволов.

22. У ребенка диагностирована болезнь Гиршпрунга. Объясните ее причины. Чем она проявляется?

23. У экспериментального животного перерезан передний корешок спинного мозга. Отразится ли это на строении эффекторных волокон сосматической и автономной нервной системы?

24. Больной жалуется на сильную потливость кистей рук и подмышек. Какова вероятная причина этого недуга?

25. Назовите структурно-функциональные особенности вегетативных нервов.

26. Из каких афферентных нейронов состоит чувствительное звено рефлекторной дуги АНС.

27. Чем отличается эфферентное звено рефлекторных дуг соматической и автономной нервной системы?

28. В гипоталамусе имеются особые нейроны-рецепторы, чутко реагирующие на изменение констант крови. Объясните, какие особенности кровеносной системы гипоталамуса способствуют проявлению этой способности указанных нейронов.

29. Чем отличается холинэргическая передача импульса с преганглионарного и постганглионорного волокон парасимпатической системы (Н и М рецепторами).

30. Какие нервные ветви образуют постганглионарные волокна, выходящие из узлов симпатического ствола?

31. Какие особенности характерны для строения ядер и нейронов ретикулярной формации ствола мозга?

Под трофикой (от греч. trophe - питание, пища) в широком биологическом представлении понимают процесс обеспечения клетки, ткани, органа всем необходимым для нормальной жиз­недеятельности, поддержания генетически обусловленной про­граммы функционирования. Необходимые пластические и энергетические материалы доставляются клеточным структурам кровью через микроциркуляционную сеть сосудов. Механизмы же регуляции обменных процессов многообразны. Они зависят от количества и функциональной принадлежности рецепто­ров - белковых макромолекул, встроенных в поверхностную мембрану. В сложном, многоклеточном организме все процес­сы, протекающие в каждой клетке, строго согласованы между собой. Это согласование обеспечивается секрецией биологичес­ки активных веществ одними клетками (группой клеток), их ре­цепцией другими клетками и последующим включением внут­риклеточной сигнализации. К таким биологически активным многочисленным (более 100) веществам-регуляторам относятся нейропередатчики, гормоны, простагландины, интерлейкины, антигены, иммуноглобулины, другие стимуляторы и их антаго­нисты.

Нарушение трофики получило название дистрофии, а динами­чески развивающиеся в клетке, органе, ткани функциональные и структурные изменения названы дистрофическим процессом. При­чины, инициирующие дистрофию, могут быть различного проис­хождения. Внутриклеточные же механизмы запуска патологичес­ки измененной сигнализации стандартны. Они начинаются с на­рушения согласованности в протекании химических реакций, из­менении функциональной и метаболической активности в клетке. Поэтому дистрофические процессы в клетке стали относить к ти­повым внутриклеточным процессам.

Не единственная, но важнейшая роль в развитии дистрофичес­ких процессов принадлежит нервной системе, продуцируемым ею нейропередатчикам.

Значение нервного фактора в дистрофических явлениях впер­вые было показано Мажанди (1824г.). Проведя перерезку трой­ничного нерва у кролика, он обнаружил изменения в структуре тканей глаза, полости носа и рта. Глаз становился сухим и непод­вижным, быстро прогрессировало помутнение роговицы, перехо­дящее в изъязвления; язвенный кератит мог сопровождаться про­бодением и полным разрушением глаза. На основании получен­ных экспериментальных данных возникло представление о тро­фических нервах и неврогенных дистрофиях, которое получило развитие в трудах И. П. Павлова и его многочисленной научной школы. Выдвинутое положение о трофическом влиянии нервной системы на обмен веществ в тканях остается актуальным и в на­стоящее время. Расстройства нервной трофики могут проявляться не только грубыми структурными изменениями, но и функцио­нальными нарушениями, обусловленными сдвигами в обмене ве­ществ.

Нейродистрофический процесс, следовательно, обусловлен выпадением или ослаблением влияния нейронов на метаболичес­кую активность и структуру клеточных элементов органов и тка­ней. Последние вместе с тем оказывают определенное влияние и на состояние самого нейрона. Нейроны и иннервируемые ими клеточные элементы образуют регионарный трофический контур, внутри которого происходит обоюдный обмен информацией. Сиг­нальные молекулы, выделяемые нервными волокнами, восприни­маются клетками-реципиентами, которые, в свою очередь, гумо­ральными факторами влияют на соответствующий нейрон. Сиг­нальные молекулы, действующие внутри трофического контура, получили название трофогенов. Расстройства взаимоотношений между компонентами трофического контура могут быть результа­том избытка или недостатка медиаторов (ацетилхолин, норадрена-лин), нарушения или полного прекращения аксоплазматического тока (движение по аксонам жидкости с растворенными в ней бел­ками, ферментами, электролитами), идущего в обоих направлени­ях, что приводит в конечном итоге к дистрофиям нейрогенного происхождения.

Трофическая функция присуща всем нервам - соматическим (двигательным и чувствительным) и вегетативным (симпатичес­ким и парасимпатическим). Вместе с тем обнаружены специали­зированные нервные структуры, принимающие участие в метабо­лизме клеток, тканей, органов. Так, И. П. Павловым был выявлен усиливающий нерв сердца, повышающий силу сокращений мио­карда и не меняющий его ритм. Описан феномен Орбели-Гине-цинского, сущность которого в том, что утомленная электричес­кими стимулами икроножная мышца лягушки начинала вновь отвечать полноценным сокращением после раздражения симпати­ческих волокон. Этими и последующими экспериментами была доказана адаптационно-трофическая роль симпатического отдела нервной системы на миокард, скелетные мышцы, рецепторы, дея­тельность спинного, продолговатого мозга, таламической области, коры больших полушарий. Специфическая иннервация присуща и парасимпатическому отделу вегетативной нервной системы. По­лагают, что в составе соматических функциональных нервов име­ются трофические волокна, участвующие в регуляции метаболиз­ма органа, адаптации к меняющимся потребностям.

Нейрогенные дистрофии возникают в результате повреждений периферических нервов или нарушений деятельности нервных центров.

В эксперименте перерезка седалищного нерва приводит у по­допытных животных (крыса, кошка, кролик) к атрофии иннервируемой группы мышц и появлению на стопе трофических язв. Спонтанная механическая травма бедренного нерва у собак снача­ла приводит к потертостям и ссадинам, а затем к развитию нейро-трофических язв, не поддающихся лечению. У лошадей растяже­ние, разрывы седалищного нерва, возникающие иногда во время преодоления препятствий, сопровождаются сравнительно быст­рой атрофией мышц. Перерезка большеберцового, малоберцового и срединного нервов у животных этого вида приводит к атрофии мышц, отслоению копытного рога.

Об участии центральных образований в трофической функ­ции нервной системы стало известно со времен К. Бернара (1867 г.), выполнившего «сахарный укол» в область дна четверто­го мозгового желудочка. В экспериментах было показано, что раздражение межуточного мозга, области серого бугра приводило к появлению трофических язв на слизистой оболочке ротовой полости и других отделов желудочно-кишечного тракта. Повреж­дение премоторной и моторной зон коры мозга вызывало нару­шение метаболических процессов и структуры тканей в виде хро­нически незаживающих язв и длительно незаживающих костных переломов. Важнейшей зоной головного мозга является гипота­ламус, где сосредоточены ядра, влияющие на обменные процес­сы через вегетативные нервы и эндокринную систему. Получены доказательства участия в трофической функции нервной систе­мы ее высших отделов - коры головного мозга. Установлено, что по принципу условных рефлексов возможно развитие тяжелых дистрофических расстройств.

Согласно современным представлениям благодаря многочис­ленным межнейронным связям нервная система представляет со­бой трофическую сеть, по которой распространяются экзогенные (токсины, вирусы) и эндогенные (патотрофогены) вредоносные факторы, способные вызвать метаболические и структурно-функ­циональные нарушения в органах.

Трофическая функция нервной системы . (по Я.И. Ажипа, 1990)

(Материал для углубленного понимания проблем, связанных со здоровьем.)

Питание, или трофика (от греч. trophe - питание), является неп­ременным свойством животных, растений и микроорганизмов, без которого немыслимо существование живых объектов. Кроме объектов, находящихся в состоянии анабиоза - временного, обратимого прекращения жизнедеятельности, из которого орга­низм может снова перейти к активной жизнедеятельности при благоприятных условиях.

Под понятием «питание» в широком смысле слова подразумевают сложное, многоступенчатое прояв­ление организма. Оно слагается из процессов поиска и поглощения пищи, внеклеточного дистантного (полостного или внеполостного), внутриклеточного и мембранного (пристеночного) пищеварения, всасывания питательных веществ, своевременного удаления промежуточных и конечных продуктов рас­пада в межклеточную среду и восстановления внутриклеточного молекулярного и органоидного гомеостаза.

Нарушение соотношения между процессами доставки питательных веществ к клеткам, ассимиляции этих веществ, диссимиляции молекул, входящих в состав клеток, полного их очищения от конечных и промежуточных продуктов метаболизма и адекватного биосин­теза пластического и энергетического материала клеток может привести к их деградации и гибели.

В зависимости от трофического обеспечения организма органы, ткани и клетки могут испытывать различное трофическое состоя­ние, к которому применяют в соответствии с общепринятой терминологией определенное название. Выделяют следующие состояния. Эйтрофия - оптимальное питание, т. е. такое взаимо­отношение между уровнем утилизации питательных веществ, притекающих к клеткам, и скоростью удаления продуктов распада, а также между процессами ассимиляции и диссимиляции веществ, при котором не наблюдается отклонений от нормального мор­фологического строения, физико-химических свойств и функции клеток и нормальной способности к росту, развитию и дифференцировке. Гипертрофия - усиленное питание, выражающееся в увеличении массы клеток (истинная гипертрофия) или их количества (гиперплазия) обычно с повышением их функции (например, физиологическая гипертрофия скелетных мышц при их тренировке, компенсаторная гипертрофия одной части парного органа после удаления другой части). Гипотрофия - пониженное питание, выражающееся в уменьшении массы клеток (истинная гипотрофия) или их количества (гипоплазия) обычно с пониже­нием их функции (например, физиологическая гипотрофия скелетных мышц при их бездеятельности, физиологическая гипотрофия различных тканей и органов при гипокинезии, весьма распространенном в настоящее время состоянии организма чело­века). Атрофия - отсутствие питания - постепенное уменьшение массы клеток и их исчезновение. Дистрофия - качественно изме­ненное, неправильное питание, приводящее к патологическим сдвигам морфологического строения, физико-химических свойств и функции клеток, тканей и органов, их роста, развития и дифференцировки.

Различают дистрофии, иначе говоря, трофические расстрой­ства, местные, системные и общие, врожденные и приобретенные в результате повреждающих воздействий на организм факторов внешней и внутренней среды. Дистрофические изменения могут быть обратимыми, если вредоносные факторы прекращают свое действие, и необратимыми, заканчивающимися гибелью клеток, если дистрофия с самого начала была несовместима с их жизнью. При развитии ряда стандартных и специфических физиоло­гических процессов (воспаление, регенерация, опухоли, цикли­ческие изменения в яичниках, пре-, постнатальное развитие и старение организма, различные виды денервации тканей и ор­ганов, рефлекторные дистрофии центрогенного происхожде­ния и т. д.) в тканях и органах могут наблюдаться одновременно явления гипертрофии, гиперплазии, гипотрофии, гипоплазии, атрофии, дистрофии. Часто эти изменения трофического состояния сменяют друг друга.

Дистрофические сдвиги в организме обращают на себя вни­мание благодаря многообразию причин своего возникновения и форм проявления

Еще Гиппократом была подмечена связь между трофичес­кими изменениями отдельных органов и частей тела. Указывая на такую связь, он отмечал, что «органы сочувствуют друг другу в отношении своего питания». Винслоу (Winslow) в 1732 году высказал предположение, согласно которому взаимное влияние («сочувствие - симпатия») внутрен­них органов друг на друга, при котором заболевание одного из них обусловливало вовлечение в болезненный процесс других органов, осуществляется «сочувственным», или симпатическим, нервом.

Более 200 лет назад Гунтер (Hunter) в 1772 году установил корреляцию между повреждением цент­ральной нервной системы и язвообразованиями в желудке и кишеч­нике у человека . И уже первые экспериментальные исследования привели к выводу, что такого рода расстройства обязаны своим происхождением нарушению трофической функции нервной системы, носителем которой являются якобы специальные трофи­ческие нервы.

Начало учения о нервной трофике положено французским физи­ологом и невропатологом Маженди (F.Magendi), создавшим в 1824 году модель нейропаралитического кератита (воспаления роговицы) путем перерезки первой ветви трой­ничного нерва у кроликов. Он связывал его развитие с поражением специальных трофических волокон, находящихся в составе каждого периферического нерва. Н.Н.Бурденко, Б.Н.Могильницкий (1926), Вельдеман (S.Veldmann) (1961) наблюдали трофические язвы в желудке и кишечнике при раздра­жении солнечного сплетения, блуждающего нерва, спинного мозга и гипоталамуса. В.М.Банщиков и В.М.Русских (1969), повреждая переднюю долю гипофиза, кору надпочечников, поджелудочную железу, создали модели дегенеративных заболеваний нервной систе­мы с избирательной локализацией патологического процесса. Раздражая гипоталамус или одну из рефлексогенных зон норадреналином , С.В.Аничков и его ученики (1969) наблюдали дис­трофические процессы в сердце, желудке, печени, легких. Примечательно, что связи дистрофических расстройств периферических тканей и органов с повреждением различных отделов нервной системы были впервые установлены не экспериментаторами, а клиницистами.

Известно, что нервная трофика и механизмы ее осуществле­ния были излюбленной проблемой И. П. Павлова, над которой он много и плодотворно работал даже в те времена, когда эта проблема предавалась забвению. После открытия «усиливающего нерва сердца» И. П. Павлов , проводя наблюдения над собаками, отмечал трофические расстройства различных тканей и органов и подробно описал картину этих расстройств. Единственно возможной причиной описанных патологических изменений в организме И. П. Павлов считает патологические рефлексы, возникающие с ЖКТ в ответ на длительное и сильное ненормальное его раздражение. Эти рефлексы, по мнению И. П. Павлова влияют непосредственно на физико-химические процессы в тканях, т. е. на их трофическое состояние.

Рефлекторная теория трофического влияния нервной системы на ткани и рефлекторная теория нейрогенных дистрофий получили дальнейшее развитие в работах акад. А. Д. Сперанского , его сотрудников и последователей. Раздражая седалищный нерв у собаки, исследователи получали картину множественных дистрофий. Язвы появлялись на противоположной задней конечности, передних конечностях, слизистой рта и желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Одновременно проявлялись дистрофии спинного мозга, гипоталамуса, превертебральных и паравертебральных ганглиев (нервных центров вблизи позвоночника) вегетативной нервной системы. При повреждении седалищного нерва у живот­ных могут возникнуть язвы на конечностях с неповрежденными нервами, долевые пневмонии, миокардиодистрофия, дистрофии эндокринных желез, нефрит, дисфункция и камни почек, остеопороз, остеомаляция, облысение на обширных участках кожи, контрактуры, параличи, дистрофия печени и т. п.

Дистрофии органов и тканей акад. А. Д. Сперанский объяснял патологическими рефлекторными влияниями, патогенный характер которых определялся не только силой раздражения, но и дистро­фиями в самой нервной системе . Распространенность нейрогенных дистрофий зависела от распространенности нервных дистрофий в ЦНС. Исследуя медицинский аспект дистрофий, он хотел найти то, что объединяет те или иные заболева­ния. Он считал, что общим фоном, на котором развертываются специфические черты болезни, является состояние нервнотрофического обеспечения органов и тканей. Понять болезнь - это значит изучить её трофический компонент. В этих утверждениях есть преувеличение, но время показало, что они имеют определен­ное значение для теории и практики.

Значительной проблемой стал вопрос о локализации тофических нервов и их принадлежности к типам нервной системы. Исследования, предпринимавшиеся с целью подтверждения правильности рефлекторной теории возникновения и развития трофических расстройств в экспериментах и клинических наблю­дениях привели к заключению, что трофическая рефлектор­ная дуга замыкается в пределах вегетативной нервной системы. Тех же эффектов можно было добиться путем раздражения симпати­ческого ствола. Главную роль в патологических состояниях внутренних органов играет симпатическая нервная система. Но также выяснилось, что раздражение моторных и сенсорных нервов центральной нервной системы способно вызывать развитие нейродистрофических явлений.

Таким образом, в настоящее время вопрос о локализации трофической функции нервной системы решается таким образом, что этой функцией обладают все нервы симпатические, парасим­патические, двигательные соматические и чувствительные. Поскольку функциональное влияние любого нерва сочетается с его трофическим влиянием, можно говорить не о трофической функции нерва, а о нервнотрофическом компо­ненте его действия.

Нейротрофическая, травматическая и сосудистая теории развития неинфекционных заболеваний прошли через всю историю развития учения о нервной трофике , нервных и нейрогенных дистрофиях. Более того, сама история определялась борьбой между сторонниками этих теорий. Как ни парадоксально, но травматическая и сосудистая теории, родив­шиеся в недрах экспериментов, в которых перерезались нервы, и тем самым создавалась нейропаралитическая ситуация, оттес­нили нейротрофическую теорию на задний план и определили общее негативное отношение к нервной трофике. Этому содейство­вали целлюлярная теория заболеваний известного паталогоанатома Вирхова , отвергав­шая роль нервной системы в нарушениях жизнедеятельности органов и тканей, учение Конгейма о значении в механиз­мах этих нарушений уровня кровообращения, а также открытия в области эндокринологии и микробиологии. Идеи этих направ­лений в биологии использовали для объяснения этиологии и пато­генеза заболеваний, в том числе заболеваний, сопровожда­ющихся трофическими расстройствами, без привлечения пред­ставлений о гипотетических трофических нервах . Тем самым проблема трофической иннервации осталась на долгие годы вне поля зрения исследователей.

Доктрина акад. А.Д.Сперанского подтверждена многочисленными экспериментами и клиническими данными. Раздражая гипоталамус или одну из рефлексогенных зон норадреналином, С.В.Аничков и его ученики (1969) наблюдали дис­трофические процессы в сердце, желудке, печени, легких. Патоло­гические импульсы достигают того или другого органа или несколь­ких органов в основном по симпатическим нервам, что при длитель­ном воздействии приводит к истощению тканевых запасов норадреналина и некоторых других необходимых веществ и развитию локальных или диффузных дистрофий. Если же экспериментальному животному вводить ганглиоблокирующие или заместительные препараты, то появление дистрофий удается предотвратить.

С экспериментальными исследованиями согласуются клинические наблюдения, показавшие как неврозы и вегетативные функциональные расстройства могут, в конце концов, завершиться органическим заболеванием - стойкой артериальной гипертензией, инсультом, инфарктом миокарда и т.п. Н.И. Гращенков и его сотрудники (1964) описали развитие разнообразных нарушений у больных с пораже­нием диэнцефальной области вследствие инфекций, травм, интокси­каций, сосудистых заболеваний, а именно: приступы бронхиальной астмы, эмфизему легких, частые пневмонии, язву желудка и двенад­цатиперстной кишки, дискинезию желчных путей, дистрофию миокарда, изменение крови (тромбопению, лейкоцитоз).