Внутренняя обстановка
Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Внутренняя среда (или внутренняя среда в французском языке ) была концепцией , разработанная Claude Bernard , [1] [2] французский физиолог в 19 - м века, чтобы описать интерстициальную жидкость и ее физиологическую способность обеспечить защитную стабильность для тканей и органов из многоклеточных организмов .

Этимология

Клод Бернар использовал французское выражение milieu intérieur (внутренняя среда на английском языке) в нескольких работах с 1854 года до своей смерти в 1878 году. Скорее всего, он заимствовал его у гистолога Шарля Робена , который использовал фразу «milieu de l'intérieur» как выражение синоним древней идеи Гиппократа о юморе . Первоначально Бернарда интересовала только роль крови, но позже он включил роль всего тела в обеспечение этой внутренней стабильности. [3] Он резюмировал свою идею следующим образом:

Фиксация среды предполагает такое совершенство организма, что внешние вариации в каждый момент компенсируются и уравновешиваются ... Все жизненные механизмы, какими бы разнообразными они ни были, всегда имеют одну цель - поддерживать единообразие жизни. условия жизни во внутренней среде .... Стабильность внутренней среды - условие свободной и независимой жизни. [4]

Работа Бернара в отношении внутренней среды регулирования в то же время подкреплялась работой в Германии. В то время как Рудольф Вирхов сосредоточил внимание на клетке, другие, такие как Карл фон Рокитанский (1804–1878), продолжали изучать гуморальную патологию, особенно вопрос микроциркуляции . Фон Рокитанский предположил, что болезнь возникла в результате повреждения этой жизненно важной микроциркуляции или внутренней системы коммуникации. Ганс Эппингер-младший (1879–1946), профессор внутренней медицины в Вене, развил точку зрения фон Рокитанского и показал, что каждой клетке требуется подходящая среда, которую он назвал основным веществом.для успешной микроциркуляции. Эта работа немецких ученых была продолжена в ХХ веке Альфредом Пишингером (1899–1982), который определил связи между основным веществом или внеклеточным матриксом и гормональной и вегетативной нервными системами и увидел в этом сложную систему регуляции тела как в целом и для клеточного функционирования, которое он назвал основной регуляцией ( das System der Grundregulation ). [5]

История

Бернар создал свою концепцию, чтобы заменить древнюю идею жизненных сил концепцией механистического процесса, в котором физиология тела регулировалась посредством множественных обратных связей, регулирующих механическое равновесие. [6] Более позднее представление Уолтера Кэннона о гомеостазе (хотя и механистическое) лишено этой озабоченности и даже поддержано в контексте таких древних понятий, как vis medicatrix naturae . [6]

Кэннон, в отличие от Бернарда, рассматривал саморегуляцию тела как требование для эволюционного возникновения и развития интеллекта, а затем поместил эту идею в политический контекст: «Что соответствует в нации внутренней среде тела? «Ближайшим аналогом является вся сложная система производства и распределения товаров». [7] Он предположил, по аналогии с собственной способностью тела обеспечивать внутреннюю стабильность, что общество должно сохранять себя с помощью технократической бюрократии, «биократии». [6]

Было отмечено, что идея внутренней среды привела Норберта Винера к идее кибернетики и отрицательной обратной связи, создающей саморегуляцию в нервной системе и в неживых машинах, и что «сегодня кибернетика, формализация гипотезы постоянства Бернара, является рассматривается как один из важнейших предшественников современной когнитивной науки ». [3]

Ранний прием

Идея Бернара была проигнорирована в XIX веке. Это произошло несмотря на то, что Бернар был почитаем как основоположник современной физиологии (он действительно получил первые французские государственные похороны ученого). Даже в Британской энциклопедии 1911 года об этом не упоминается. Его идеи о внутренней среде стали центральными для понимания физиологии только в начале 20 века. [3] Только благодаря Джозефу Баркрофту , Лоуренсу Дж. Хендерсону и особенно Уолтеру Кэннону и его идее гомеостаза она получила свое нынешнее признание и статус. [6] Текущее 15-е издание отмечает, что это самая важная идея Бернарда.

Идея внутреннего общения

Помимо обеспечения основы для понимания внутренней физиологии с точки зрения взаимозависимости клеточного и внеклеточного матрикса или наземной системы, плодотворная концепция Бернара о внутренней среде также привела к значительным исследованиям в отношении системы коммуникации, которая учитывает сложную динамику. гомеостаза. [8]

Работа Сент-Дьерди

Первоначальная работа была проведена Альбертом Сент-Дьёрдьи, который пришел к выводу, что органическое общение не может быть объяснено исключительно случайными столкновениями молекул, и изучил энергетические поля, а также соединительную ткань. Ему были известны более ранние работы Моглиха и Шона (1938) [9] и Джордана (1938) [10] по неэлектролитическим механизмам переноса заряда в живых системах. Это было дополнительно исследовано и развито Сент-Дьёрдьи в 1941 году в Мемориальной лекции Корани в Будапеште, опубликованной в журналах Science and Nature , в которой он предположил, что белки являются полупроводниками.и способный к быстрой передаче свободных электронов внутри организма. Эта идея была воспринята скептически, но сейчас общепринято, что большинство, если не все части внеклеточного матрикса обладают полупроводниковыми свойствами. [11] [12] Лекция Корани дала толчок развитию индустрии молекулярной электроники, использующей биомолекулярные полупроводники в наноэлектронных схемах.

В 1988 году Сент-Дьёрдьи заявил, что «молекулы не должны касаться друг друга для взаимодействия. Энергия может течь через ... электромагнитное поле», которое «вместе с водой образует матрицу жизни». Эта вода также связана с поверхностями белков, ДНК и всех живых молекул в матрице. Это структурированная вода, которая обеспечивает стабильность для метаболизма, а также связана с коллагеном, основным белком внеклеточного матрикса [13] и ДНК. [14] [15] Структурированная вода может образовывать каналы потока энергии для протонов (в отличие от электронов, которые проходят через структуру белка для создания биоэлектричества ). Митчелл (1976) называет эти потоки «протичностью».[16]

Работа в Германии

Работа в Германии за последние полвека также была сосредоточена на системе внутренней связи, в частности, в том, что касается наземной системы. Эта работа привела к тому, что они охарактеризовали наземную систему или взаимодействие внеклеточного матрикса с клеточной системой как «наземную регуляторную систему», увидев в ней ключ к гомеостазу, систему коммуникации и поддержки в масштабе всего тела, жизненно важную для всех функций. [5]

В 1953 году немецкий врач и ученый Райнхольд Фолль обнаружил, что точки, используемые в акупунктуре, обладают электрическими свойствами, отличными от окружающей кожи, а именно меньшим сопротивлением. Далее Фолль обнаружил, что измерение сопротивлений в точках дает ценные указания на состояние внутренних органов. Дальнейшие исследования были проведены доктором Альфредом Пишингером, создателем концепции «системы наземного регулирования», а также доктором. Helmut Schimmel и Hartmut Heine, используя метод электродермального скрининга Фолля. Это дальнейшее исследование показало, что ген является не столько контроллером, сколько хранилищем схем того, как клетки и высшие системы должны работать, и что фактическое регулирование биологической активности (см. Эпигенетическая клеточная биология) заключается в «системе наземного регулирования». Эта система построена на основном веществе, сложной соединительной ткани между всеми клетками, часто также называемой внеклеточным матриксом. Это основное вещество состоит из «аморфного» и «структурного» основного вещества. Первое из них является «прозрачным, наполовину жидкостью гель производства и поддерживается с помощью фибробластов клеток соединительной ткани » , состоящей из высоко полимеризованного сахара-белковых комплексов. [17]

Основное вещество, согласно немецким исследованиям, определяет, что входит в клетку и выходит из нее, и поддерживает гомеостаз, который требует быстрой системы связи для ответа на сложные сигналы (см. Также Брюса Липтона ).

Это стало возможным благодаря разнообразию молекулярных структур сахарных полимеров основного вещества, способности быстро генерировать такие новые вещества и их высокой взаимосвязанности. Это создает избыточность, которая делает возможным контролируемое колебание значений выше и ниже динамического гомеостаза, присутствующего во всех живых существах. Это своего рода быстродействующая «кратковременная память» основного вещества. Без этой неустойчивой способности система быстро перешла бы к энергетическому равновесию, что привело бы к бездействию и смерти . [17]

Для биохимического выживания каждому организму требуется способность быстро конструировать, разрушать и восстанавливать составные части основного вещества. [17]

Между молекулами, составляющими основное вещество, есть минимальные поверхности потенциальной энергии . Зарядка и разрядка материалов основного вещества вызывают «колебания биополя» (фотонные поля). Интерференция этих полей создает короткоживущие (от 10–9 до 10–5 секунд) туннели через основное вещество. Через эти туннели, имеющие форму отверстия в бублике, крупные химические вещества могут проходить из капилляров через основное вещество в функциональные клетки органов и обратно. Все метаболические процессы зависят от этого транспортного механизма. [17]

Основные упорядочивающие энергетические структуры в организме создаются основным веществом, таким как коллаген , который не только проводит энергию, но и генерирует ее благодаря своим пьезоэлектрическим свойствам.

Подобно кристаллу кварца, коллаген находится в основном веществе и более стабильных соединительных тканях ( фасции , сухожилия , кости и т. Д.). преобразует механическую энергию (давление, кручение, растяжение) в электромагнитную энергию , которая затем резонирует через основное вещество (Athenstaedt, 1974). Однако, если основное вещество химически неуравновешено, энергия, резонирующая через тело, теряет согласованность. [17]

Это то, что происходит в реакции адаптации, описанной Гансом Селье . Когда регулирование грунта не сбалансировано, увеличивается вероятность хронического заболевания. Исследования Гейне показывают, что неразрешенные эмоциональные травмы высвобождают нейротрансмиттерное вещество P, которое заставляет коллаген принимать более упорядоченную гексагональную структуру, чем их обычная структура, выводя основное вещество из равновесия, что он называет «эмоциональным шрамом». важное научное подтверждение того, что болезни могут иметь психологические причины ». [17] (см. Также Брюс Липтон )

Работа в США

В то время как первоначальная работа по определению важности наземной регуляторной системы была проделана в Германии, более поздняя работа по изучению последствий межклеточной и внутриклеточной коммуникации через внеклеточный матрикс проводилась в США и других странах. [ требуется разъяснение ]

Структурная преемственность между внеклеточными , скелетными и ядерными компонентами кисты обсуждалась Hay, [18] Berezny et al. [19] и Ошман. [20] Исторически эти элементы назывались основными веществами, и из-за своей непрерывности они действуют, образуя сложную переплетенную систему, которая проникает в каждую часть тела и контактирует с ней. Еще в 1851 году было признано, что нервная и кровеносная системы не связаны напрямую с клеткой, а опосредуются внеклеточным матриксом. [21]

Недавние исследования электрических зарядов различных гликоль-белковых компонентов внеклеточного матрикса показывают, что из-за высокой плотности отрицательных зарядов на гликозаминогликанах (обеспечиваемых сульфатными и карбоксилатными группами остатков уроновой кислоты) матрикс представляет собой обширную окислительно-восстановительную систему, способную поглощать и отдавать электроны в любой момент. [22] Эта функция переноса электронов проникает внутрь клеток, поскольку цитоплазматический матрикс также сильно отрицательно заряжен. [23] Весь внеклеточный и клеточный матрикс функционирует как биофизическая система хранения или аккумулятор электрического заряда.

С термодинамических , энергетических и геометрических соображений считается, что молекулы основного вещества образуют минимальные физические и электрические поверхности, так что, исходя из математики минимальных поверхностей, незначительные изменения могут привести к значительным изменениям в удаленных областях основного вещества. [24] Это открытие рассматривается как имеющее значение для многих физиологических и биохимических процессов, включая мембранный транспорт , взаимодействия антиген-антитело , синтез белка , реакции окисления, взаимодействия актин-миозин, превращения золя в гель в полисахаридах . [25]

Одним из описаний процесса переноса заряда в матрице является «очень векторной транспорт электронов по биополимерным путям». [26] Другие механизмы включают облака отрицательного заряда, создаваемые вокруг протеогликанов в матрице. Также существуют растворимые и мобильные комплексы с переносом заряда в клетках и тканях (например, Slifkin, 1971; [27] Gutman, 1978; [28] Mattay, 1994 [29] ).

Рудольф А. Маркус из Калифорнийского технологического института обнаружил, что когда движущая сила превышает определенный уровень, перенос электронов начинает замедляться, а не ускоряться (Marcus, 1999) [30], и он получил Нобелевскую премию по химии в области химии. 1992 г. за вклад в теорию реакций переноса электрона в химических системах. Смысл работы состоит в том, что процесс векторного переноса электронов может быть тем больше, чем меньше потенциал, как в живых системах .

Примечания

  1. ↑ Благородный, Денис (18 декабря 2007 г.). «Клод Бернар, первый системный биолог и будущее физиологии» . Экспериментальная физиология . 93 (1): 16–26. DOI : 10.1113 / expphysiol.2007.038695 . PMID  17951329 . S2CID  3080457 .
  2. ↑ Гросс, Чарльз Г. (1 сентября 1998 г.). «Клод Бернар и постоянство внутренней среды» . Невролог . 4 (5): 380–385. DOI : 10,1177 / 107385849800400520 . S2CID 51424670 . 
  3. ^ a b c Gross, CG (1998) «Клод Бернар и постоянство внутренней среды» Neuroscientist 4: 380–385 [1] Архивировано 05 мая 2009 г. в Wayback Machine .
  4. ^ Бернард, К. (1974) Лекции о явлениях, общих для животных и растений. Trans Hoff HE, Guillemin R, Guillemin L, Спрингфилд (Иллинойс): Charles C Thomas ISBN 978-0-398-02857-2 . 
  5. ^ a b Пишингер, Альфред (2007). Внеклеточный матрикс и наземная регуляция . Беркли: Книги Северной Атлантики. С. Предисловие Хартмута Гейне. ISBN 978-1-55643-688-8.
  6. ^ а б в г Крест, СТ; Олбери, WR (1987). «Уолтер Б. Кэннон, Л. Дж. Хендерсон и органическая аналогия». Осирис . 3 : 165–192 [175]. DOI : 10.1086 / 368665 . PMID 11621658 . S2CID 7009676 .  
  7. Перейти ↑ Cannon, W. B (1941). "Физиология тела и политика тела". Наука . 93 (2401): 1–10. Bibcode : 1941Sci .... 93 .... 1C . DOI : 10.1126 / science.93.2401.1 . JSTOR 1668231 . PMID 17740598 .  
  8. ^ Биллман, Джордж Э .. (2020). «Гомеостаз: недооцененный и слишком часто игнорируемый центральный организационный принцип физиологии» . Границы физиологии . 11 : 200. DOI : 10,3389 / fphys.2020.00200 . PMC 7076167 . PMID 32210840 .  
  9. ^ Moglich, F .; Шон, М. (1938). «Энергия колебаний в кристаллах и молекулярных комплексах». Naturwissenschaften . 26 : 199. DOI : 10.1007 / bf01773365 . S2CID 20923144 . 
  10. ^ Джордан, П. (1938). «Физическая структура органических гигантских молекул». Naturwissenschaften . 26 (42): 693–694. Bibcode : 1938NW ..... 26..693J . DOI : 10.1007 / BF01606595 . S2CID 6114916 . 
  11. ^ Розенберг, Ф .; Постов, Э. (1969). «Полупроводимость в белках и липидах - его возможное биологическое значение». Летопись Нью-Йоркской академии наук . 158 (1): 161–190. Bibcode : 1969NYASA.158..161R . DOI : 10.1111 / j.1749-6632.1969.tb56221.x . PMID 5256960 . S2CID 38934943 .  
  12. Перейти ↑ Gutman, F., Lyons, LE (1981). Органические полупроводники . Малабар, Флорида: Кригер. С. Часть А.
  13. ^ Кэмерон, Иллинойс; и другие. (2007). «Верификация простых методов гидратации / обезвоживания для характеристики нескольких водных компартментов на коллагене сухожилия 1 типа». Cell Biology International . 31 (6): 531–539. DOI : 10.1016 / j.cellbi.2006.11.020 . PMID 17363297 . S2CID 40478211 .  
  14. ^ Corongiu, G .; Клементи, Э. (1981). «Моделирование структуры растворителя для макромолекул. II. Структура водного сольватирования Na + -B-DNa при 300 К и модель конформационных переходов, вызванных вариациями растворителя». Биополимеры . 20 (11): 2427–2483. DOI : 10.1002 / bip.1981.360201111 . S2CID 84640325 . 
  15. ^ Бровченко, И .; и другие. (2007). «Просачивание воды управляет полиморфным переходом и проводимостью ДНК, от вычислительной биофизики к системной биологии (CBSB07)». Труды семинара по сетевым адаптерам, Институт вычислительной техники им . Джона фон Неймана . 36 : 195–197.
  16. Перейти ↑ Mitchell, P. (1976). «Векторная химия и молекулярная механика хемиосмотического взаимодействия: передача энергии протичностью». Труды биохимического общества . 4 (3): 399–430. DOI : 10,1042 / bst0040399 . PMID 137147 . 
  17. ^ Б с д е е Фрост, Роберт (2002). Прикладная кинезиология: учебное пособие и справочник основных принципов и практик . Североатлантические книги. ISBN 9781556433740.[ ненадежный источник? ]
  18. Перейти ↑ Hay, ED (1981). «Внеклеточный матрикс» . Журнал клеточной биологии . 91 (3): 205–223 с. DOI : 10.1083 / jcb.91.3.205s . PMC 2112832 . PMID 6172429 .  
  19. ^ Березней, Р .; и другие. (1982). Ядерная матрица и репликация ДНК в Моле, Г.Г. (ред.) Ядерная оболочка и ядерная матрица . Нью-Йорк: Алан Р. Лисс. С. 183–197.
  20. ^ Oschman, JL (1984). «Состав и свойства основных веществ» . Американский зоолог . 24 : 199–215. DOI : 10.1093 / ICB / 24.1.199 .
  21. ^ Oschman, JL (2008). «Митохондрии и клеточное старение». Подготовка к антивозрастной лечебной терапии . 11 .
  22. ^ Левин, SA; Кидд, член парламента (1985). «Антиоксидантная адаптация: ее роль в свободнорадикальной патологии». Отделение биотока, Сан-Леандро, Калифорния .
  23. ^ Линг, GN (1962). Физическая теория живого состояния: гипотеза ассоциации-индукции . Нью-Йорк: Блейсделл. С.  58 .
  24. ^ Karcher, H .; Полтье, К. (1990). "Die geometrie von Minimalfachen". Spektrum der Wissenschaft . 10 : 96–197.
  25. ^ Андерссон, S .; и другие. (1988). «Минимальные поверхности и структуры: от неорганических и металлических кристаллов до клеточных мембран и биополимеров». Химические обзоры . 88 : 221–242. DOI : 10.1021 / cr00083a011 .
  26. Перейти ↑ Lewis, TJ (1982). «Электронные процессы в биологии». Физика в медицине и биологии . 27 (3): 335–352. Bibcode : 1982PMB .... 27..335L . DOI : 10.1088 / 0031-9155 / 27/3/001 . PMID 7071147 . 
  27. ^ Slifkin, MA (1971). Перенос заряда. Взаимодействие биомолекул . Лондон: Academic Press.
  28. Перейти ↑ Gutman, V. (1978). Донорно-акцепторный подход к молекулярным взаимодействиям . Нью-Йорк: Пленум Пресс.
  29. ^ Mattay, J. (ред.) (1994). Электронный перенос . Берлин: И. Спрингер.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов ( ссылка )
  30. ^ Маркус, Рудольф А. (1993). «Реакции переноса электрона в химии. Теория и эксперимент» (PDF) . Обзоры современной физики . 65 (3): 599–610. Bibcode : 1993RvMP ... 65..599M . DOI : 10.1103 / RevModPhys.65.599 .
Источник « https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Internal_environment&oldid=1049471215 »
Contribute a better translation