Внутренняя среда организма человека

Организм любого животного устроен чрезвычайно сложно. Это необходимо для поддержки гомеостаза, то есть постоянства. У некоторых состояние условно постоянно, а у других, более развитых, наблюдается фактическое постоянство. Это значит, что как бы ни менялись окружающие условия, организм сохраняет стабильное состояние внутренней среды. Несмотря на то что организмы еще не полностью адаптировались под условия проживания на планете, внутренняя среда организма играет важнейшую роль в их жизнедеятельности.

Понятие внутренней среды

Внутренней средой называется комплекс структурно обособленных участков тела, ни при каких обстоятельствах, кроме механических повреждений, не соприкасающихся с окружающим миром. У организма человека внутренняя среда представлена кровью, межтканевой и синовиальной жидкостью, ликвором и лимфой. Эти 5 видов жидкостей в комплексе и есть внутренняя среда организма. Таковой они называются по трем причинам:

• во-первых, они не соприкасаются с внешней средой;
• во-вторых, эти жидкости поддерживают гомеостаз;
• в-третьих, среда является посредником между клетками и наружными участками тела, защищая от внешних неблагоприятных факторов.

Значение внутренней среды для организма

Внутреннюю среду организма составляют 5 видов жидкостей, главной задачей которых является поддержания постоянного уровня концентраций питательных веществ рядом с клетками, поддержка одинаковой кислотности и температуры. За счет этих факторов удается обеспечить работу клеток, важнее которых в организме ничего нет, поскольку они составляют ткани и органы. Потому внутренняя среда организма - это наиболее широкая транспортная система и область протекания внеклеточных реакций.

Она перемещает питательные вещества и переносит продукты метаболизма к месту разрушения или выведения. Также внутренняя среда организма переносит гормоны и медиаторы, позволяя одним клеткам регулировать работу других. Это основа гуморальных механизмов, обеспечивающих протекание биохимических процессов, суммарный результат которых - это гомеостаз.

Выходит, что вся внутренняя среда организма (ВСО) - это место, куда должны попасть все питательные и биологически активные вещества. Это участок тела, который не должен накапливать продукты метаболизма. А в базовом понимании ВСО является так называемой дорогой, по которой "курьеры" (тканевая и синовиальная жидкость, кровь, лимфа и ликвор) доставляют "пищу" и "строительный материал" и отводят вредные метаболические продукты.

Ранняя внутренняя среда организмов

Все представители царства животных развивались от одноклеточных организмов. У них единственной составляющие внутренней среды организма была цитоплазма. От внешней среды она ограничивалась клеточной стенкой и цитоплазматической оболочкой. Затем дальнейшее развитие животных шло по принципу многоклеточности. У кишечнополостных организмов существовала полость, разделяющая клетки и внешнюю среду. Она была заполнена гидролимфой, в которой транспортировались питательные вещества и продукты клеточного метаболизма. Такой тип внутренней среды имелся у плоских червей и кишечнополостных.

Развитие внутренней среды

У животных классов круглых червей, членистоногих, моллюсков (за исключением головоногих) и насекомых внутреннюю среду организма составляют другие структуры. Это сосуды и участки незамкнутого русла, по которым протекает гемолимфа. Ее главной особенностью является приобретение способности транспортировать кислород посредством гемоглобина или гемоцианина. В целом, такая внутренняя среда далека от совершенства, потому она развивалась дальше.

Совершенная внутренняя среда

Совершенной внутренней средой является замкнутая система, которая исключает возможность циркуляции жидкости по изолированным участкам тела. Таким образом устроены тела представителей классов позвоночных, кольчатых червей и головоногих моллюсков. Причем наиболее совершенной она является у млекопитающих и птиц, у которых для поддержки гомеостаза имеется еще и 4-камерное сердце, обеспечившее им теплокровность.

Составляющие внутренней среды организма таковы: кровь, лимфа, суставная и тканевая жидкость, ликвор. У нее есть свои стенки: эндотелий артерий, вен и капилляров, лимфатических сосудов, суставная капсула и эпендимоциты. По другую сторону внутренней среды лежат цитоплазматические мембраны клеток, с которыми контактирует межклеточная жидкость, также включенная во ВСО.

Кровь

Отчасти внутренняя среда организма образована кровью. Это жидкость, которая содержит форменные элементы, белки и некоторые элементарные вещества. Здесь протекает масса ферментативных процессов. Но главной функцией крови является транспорт, в особенности кислорода к клеткам и углекислоты от них. Потому в крови наибольшую долю имеют форменные элементы: эритроциты, тромбоциты, лейкоциты. Первые заняты в транспортировке кислорода и углекислоты, хотя они же способны играть важную роль в иммунных реакциях за счет активных кислородных форм.

Лейкоциты в крови и вовсе заняты только иммунными реакциями. Они участвуют в иммунном ответе, регулируют его силу и полноту, а также хранят информацию об антигенах, с которыми они контактировали ранее. Поскольку отчасти внутренняя среда организма образована как раз кровью, которая играет роль барьера между участками тела, контактирующими с внешней средой и клетками, то иммунная функция крови является второй по важности после транспортной. При этом она требует задействовать как форменные элементы, так и плазменные белки.

Третья важная функция крови - это гемостаз. Данное понятие соединяет в себе несколько процессов, которые направлены на сохранение жидкой консистенции крови и на укрытие дефектов сосудистой стенки при их появлении. Система гемостаза гарантирует, что кровь, протекающая по сосудам, будет жидкой, пока не потребуется закрыть повреждение сосуда. Причем внутренняя среда организма человека тогда не пострадает, хотя это требует энергетических расходов и задействования тромбоцитов, эритроцитов и плазменных факторов свертывающей и противосвертывающей системы.

Белки крови

Вторая часть крови - жидкая. Она состоит из воды, в которой равномерно распределены белки, глюкоза, углеводы, липопротеиды, аминокислоты, витамины со своими переносчиками и прочие вещества. Среди белков выделяют высокомолекулярные и низкомолекулярные. Первые представлены альбуминами и глобулинами. Эти белки ответственны за работу иммунной системы, поддержку онкотического давления плазмы, функционирование свертывающей и противосвертывающей системы.

Углеводы, растворенные в крови, выступают как транспортируемые энергоемкие вещества. Это питательный субстрат, который должен попасть в межклеточное пространство, откуда будет захвачен клеткой и переработан (окислен) в ее митохондриях. Клетка получит энергию, необходимую для работы систем, ответственных за синтез белков и выполнение функций, идущих во благо всего организма. При этом аминокислоты, также растворенные в плазме крови, также проникают в клетку и являются субстратом для синтеза белка. Последний является инструментом для реализации клеткой своей наследственной информации.

Роль липопротеидов плазмы крови

Еще одни важным источником энергии, помимо глюкозы, является триглицерид. Это жир, который должен расщепиться и стать энергоносителем для мышечной ткани. Именно она, по большей части, способна перерабатывать жиры. Кстати, они содержат в себе гораздо больше энергии, нежели глюкоза, а потому способны обеспечить сокращение мышц на гораздо более долгий период, нежели глюкоза.

Жиры транспортируются в клетки при помощи мембранных рецепторов. Всасавшиеся в кишечнике молекулы жира сначала соединяются в хиломикроны, а затем поступают в кишечные вены. Оттуда хиломикроны проходят в печень и поступают к легким, где из них образуются липопротеиды низкой плотности. Последние являются транспортными формами, в которых жиры доставляются через кровь в межклеточную жидкость к мышечным саркомерам или гладкомышечным клеткам.

Также кровь и межклеточная жидкость вместе с лимфой, из которых, состоит внутренняя среда организма человека, транспортируют продукты обмена и жиров, и углеводов, и белков. Они частично содержатся в крови, которая несет их к месту фильтрации (почки) или утилизации (печень). Очевидно, что эти биологические жидкости, являющиеся средами и компартментами организма, играют важнейшую роль в жизнедеятельности организма. Но гораздо важнее наличие растворителя, то есть воды. Только благодаря ней вещества могут транспортироваться, а клетки - существовать.

Межклеточная жидкость

Считается, что состав внутренней среды организма примерно постоянен. Любые колебания в концентрации питательных веществ или продуктов метаболизма, изменения температуры или кислотности ведут к нарушениям жизнедеятельности. Иногда они способны приводить к смерти. К слову, именно нарушения кислотности и закисление внутренней среды организма является фундаментальным и наиболее тяжело корригируемым нарушением жизнедеятельности.

Это наблюдается в случаях полиарганной недостаточности, когда развивается острая печеночная и почечная недостаточность. Эти органы призваны утилизировать кислые продукты обмена, и когда данное не происходит, возникает непосредственная угроза жизни пациента. Потому, в действительности, все компоненты внутренней среды организма очень важны. Но гораздо важнее работоспособность органов, которые также зависят от ВСО.

Именно межклеточная жидкость реагирует первой на изменения концентраций пищевых веществ или продуктов метаболизма. Уже потом эта информация попадает в кровь посредством медиаторов, выделяемых клетками. Последние якобы передают сигнал клеткам в других областях тела, призывая их принять меры для исправления возникших нарушений. Пока данная система является самой действенной из числа всех, представленных в биосфере.

Лимфа

Лимфа - это также внутренняя среда организма, функции которой сводятся к распространению лейкоцитов по средам организма и отведение избытка жидкости из межтканевого простанства. Лимфа представляет собой жидкость, содержащая низкомолекулярные и высокомолекулярные белки, а также некоторые питательные вещества.

От межтканевого пространства она отводится посредством мельчайших сосудов, которые собираются и образуют лимфатические узлы. В них активно размножаются лимфоциты, играющие важную роль в реализации иммунных реакций. От лимфатических сосудов она собирается в грудной проток и впадает в левый венозный угол. Здесь жидкость снова возвращается в кровеносное русло.

Синовиальная жидкость и ликвор

Синовиальная жидкость - это вариант межклеточной жидкой фракции. Поскольку в суставную капсулу клетки не могут проникать, то единственным способом питания суставного хряща является именно синовий. Внутренней средой организма являются и все суставные полости, потому как они никак не соединены со структурами, контактирующими с наружной средой.

Также к ВСО относятся и все желудочки мозга вместе с ликвором и подпаутинным пространством. Ликвор уже представляет собой вариант лимфы, поскольку у нервной системы нет собственной лимфатической системы. Посредством ликвора мозг очищается от продуктов метаболизма, но не питается за счет его. Питание мозга осуществляется за счет крови, растворенных в ней продуктов и связанного кислорода.

Посредством гематоэнцефалического барьера они проникают к нейронам и глиальным клеткам, доставляя к ним нужные вещества. Отводятся метаболические продукты посредством ликвора и венозной системы. Причем, вероятно, наиболее важной функцией ликвора является защита мозга и нервной системы от колебаний температуры и от механических повреждений. Поскольку жидкость активно гасит механические воздействия и толчки, это свойство действительно необходимо организму.

Заключение

Внешняя и внутренняя среда организма, несмотря на структурную обособленность друг от друга, неразрывно связаны функциональной связью. А именно, внешняя среда отвечает за поступление веществ во внутреннюю, откуда она выводит наружу метаболические продукты. А внутренняя среда передает питательные вещества к клеткам, отводя от них вредные продукты. Таким образом поддерживается гомеостаз, главная характеристика жизнедеятельности. Это же означает, что отделить внешнюю среду отрагизма от внутренней фактически невозможно.