Текст книги "Введение в системную эгологию (эгобезопасность человека)"

Цель системы органов дыхания – обогащать организм кислородом, без которого невозможна жизнь клеток, тканей тела, в которых кислород стимулирует метаболические процессы в клетках, реализуя их жизнедеятельность.

Функциональные свойства системы. В процессе вдыхания и выдыхания выполняются две функции:

– извлекается из воздуха кислород, необходимый для поддержания жизнедеятельности организма;

– высвобождается двуокись углерода – продукт внутренних химических процессов.

При этом клетки сжигают свое топливо, как правило, в виде сахара вместе с кислородом и производят энергию. Продуктом такой химической реакции в клетках организма является двуокись углерода (как и при любых других процессах горения в атмосфере, так, например, угля, дров).

Частота дыхания

Продолговатый мозг регулирует частоту дыхания в зависимости (по-видимому) от уровня содержания в крови двуокиси углерода, а не уровня кислорода. Так, например, при физической нагрузке увеличивается количество двуокиси углерода. При этом по командам продолговатого мозга дыхание становится глубже и чаще. Это крайне необходимо, так как вдыхается большее количество кислорода, стимулирующее работу сердца, скорость течения крови увеличивается, и увеличивается количество двуокиси углерода.

Физическая модель процессов системы дыхания

В процессе дыхания происходит газообмен организма с окружающей средой. Вдыхаемый воздух проходит последовательно через трахею, бронхи и бронхиолы, поступает в альвеолы, которые окружаются капиллярами, которым передается кислород из альвеол, выделяющих кислород. Кровь, обогащенная кислородом, передается в легочную вену и поступает в левую сторону сердца, а затем в аорту. Кислород переносится красными кровяными тельцами, которые в свою очередь отдают двуокись углерода кровяным клеткам. При этом двуокись углерода в кровяных клетках переносится кровью через вены в правую сторону сердца и в легочную артерию, где происходит отдача СО₂ и обогащение О₂. После чего кровь, циркулирующая около альвеол, отдает двуокись углерода, который выдыхается.

При нормальном состоянии системы все ее органы функционируют без погрешностей. Как только возникают отклонения от нормы, следует искать болезнь легких, обусловливающих функциональные изменения. Болезни легких:

– пневмония, при которой легочные альвеолы воспаляются и наполняются жидкостью;

– эмфизема, когда альвеолы расширены и снижена дыхательная способность легких;

– пневмоторика, когда рвутся стенки легочных альвеол;

– астма (бронхиальная) – хроническое воспалительное заболевание дыхательных путей, сопровождающееся гиперактивностью бронхов.

Целевое назначение сердечно-сосудистой системы:

– перенос питательных веществ и газа от одной части организма к другой;

– реализация средства коммуникаций органам и тканям химической информации, содержащейся в гормонах, вырабатываемых железами внутренней секреции.

Средства и методы целедостижения:

– кровь;

– сердце;

– кровообращение включает артериальную систему и венозную сеть.

Органы целереализации (биофизические). Средства контроля и управления.

Кровь, ее целевое назначение: переносить кислород, питательные вещества и другие важные вещества к тканям; выводить углекислоту и другие отработанные продукты, способные отравлять организм, разрушать микроорганизмы, вызывающие различные заболевания; способность свертываться.

Средства реализации целевого назначения:

– густота (важное свойство, создается миллионами клеток);

– плазма (бесцветная жидкость);

– красные кровяные тельца (эритроциты);

– тромбоциты (маленькие клетки, участвующие в процессе свертывания крови).

Органы целереализации включают:

– кровяные сосуды и сердце;

– систему кровообращения, которая разделяется на две части: легочный круг кровообращения, когда кровь циркулирует между сердцем и легкими; большой круг кровообращения – от сердца по всем другим участкам организма и обратно.

Плазма содержит водный раствор минеральных веществ, пищи, гормоны, протеин (основная часть плазмы).

Протеин двух видов: альбумин (белок); глобулин. Альбумин вырабатывается печенью, является источником питания для тканей организма, а также предотвращает выход крови в ткани и клетки. Глобулин реализует функции антител в борьбе с инфекциями.

Тромбоциты. Основная функция – создание сгустков крови при кровотечениях (их остановка), предотвращая смертельный исход. Два вида отказа образования сгустков крови: несворачиваемость или тромбоз, когда в сосудах образуются сгустки крови.

Модель физическая. При ранении поврежденные кровеносные сосуды кровоточат, а тромбоциты (клейкие клетки крови) скапливаются у места разрыва. У разрыва образуется желеобразная сетка из волокон протеина. Тромбоциты и кровяные клетки, находящиеся в этой области, выделяют сыворотку, которая помогает образовать струп, изолирующий кровь от бактерий и нейтрализующий инфекции.

Красные кровяные тельца – эритроциты, переносят кислород из легких в ткани, а затем забирают углекислоту от клеток и несут в легкие, где углекислота выдыхается. Контроль над количеством красных кровяных телец в кровообращении совершает организм и осуществляет их регулирование согласно своим потребностям. Так, в случаях большой потери крови при одновременном частичном разрушении костного мозга; уменьшении количества кислорода, поступающего в ткани, вследствие нарушений работы сердца; разряженной атмосферы костный мозг компенсирует потери красных кровяных телец.

Белые кровяные тельца – лейкоциты, участвуют в защите организма от болезней. Способ реализации: создание трех основных групп – полиморфы, лимфоциты, моноциты.

Полиморфы, а именно нейтрофилы, реагируют на химические вещества, которые выделяют бактерии, находят через них бактерии и поглощают (уничтожают) их. Уничтожают поглощенные бактерии посредством выделяемого ими химического вещества, разлагая их и превращая в гной, состоящий из мертвых белых клеток.

Эозинофилы (вторая разновидность полиморфов) также участвуют в уничтожении бактерий как инородные протеины (антигены). Появление антиген обусловливает выработку антител, уничтожающих антигены, в процессе этого высвобождается химический гистамин. После реакции антител и антигенов эозинофилы удаляют химические остатки.

Лимфоциты обеспечивают иммунитет от заболеваний организма. Средства достижения цели включают выработку:

– антитоксинов, противодействующих разрушительному действию сильных токсинов или химических веществ, выделяемых бактериями;

– антител и химических веществ, которые не позволяют клеткам организма погибнуть от уничтожения бактериями.

Моноциты поглощают бактерии и удаляют все, что создали бактерии. Полиморфы и моноциты реализуют на поврежденном бактериями участке воспалительную реакцию. При этом лимфоциты функционально уничтожают бактерии в процессе иммунной реакции.

Сердце – это система регуляции ритма.

Совокупность органов, регулирующих путь крови: легочные вены, левое предсердие, клапан митральный, левый желудочек (когда он сокращается, митральный клапан закрыт), аортальный клапан, аорта, ткани. Возвращение из тела происходит по большой вене и нижней полой вене, а из головы – по верхней полой вене в правое предсердие (после его сокращения), трехстворчатый клапан, правый желудочек (после его сокращения), легочную артерию. При этом система клапанов регулирует поток крови в одном направлении.

Система электрорегуляции ритма на уровне сердца контролируется и управляется посредством синусоатриального узла, расположенного в правом предсердии. Отсюда по первому каналу исходит электрический импульс на оба предсердия, мышцы которых при этом сокращаются. По второму каналу движение совершается через атриовентрикулярный узел, который задерживает импульс и направляет его через пучок волокон в интравентрикулярную перегородку. Пройдя ее, электроимпульс направляется в желудочки, вызывая их сокращение вслед за сокращением обоих предсердий. Более подробно описано в работе [20].

Кровообращение

Цель системы кровообращения – рациональное энергетическое обеспечение органов, тканей. Так, если человек отдыхает, кровь течет по предпочтительным каналам, которые увеличились и превзошли средний размер. Когда проявляется активность какого-либо участка организма, то кровь течет по всем капиллярам этого участка, обеспечивая его необходимым количеством кислорода.

Меры безопасности при повреждении артерии реализуются посредством включения соседней артерии к поврежденной. При этом соседняя артерия расширяется, обеспечивая увеличенное кровообращение.

Целевое назначение: реализуется вывод избыточной жидкости и инородных частиц из тканей организма и клеток.

Способ реализации целевого назначения: лимфатическая система состоит из сети тонких сосудов, которые собирают лимфу (избыточную жидкость) из клеток организма и тканей и направляют ее в кровеносную систему, в специальные вены около сердца, через правый лимфатический проток и грудной проток.

Реализация цели – органы и ткани:

– сеть тонких сосудов;

– высокоспециализированные лимфоидные органы тканей;

– вилочковая (зобная) железа;

– селезенка (содержащая лимфоциты);

– миндалевидная железа (содержащая лимфоциты).

Лимфоциты порождены иммунной системой [20] и формируют иммунитет организма. Исходным продуктом является клетка костного мозга, из которой формируются:

– В-лимфоциты, создающие посредством клетки плазмы иммуноглобулины (антитела) пяти модификаций;

– Т-лимфоциты, посредством иммунной системы создающие клетки с особыми свойствами [19].

Селезенка. Целевое назначение – реализовывать фильтрацию крови и вырабатывать антитела, подстраховывая работу иммунной системы.

Функции селезенки: основные; вспомогательные; аварийные. Основные: ретикулярные клетки удаляют старые и изношенные кровяные клетки, а также анормальные клетки. Вспомогательные функции: выборочно фильтрует белые кровяные клетки и тромбоциты; удаляет анормальные частицы, плавающие в кровеносном русле. Аварийные функции: в случае когда человек имеет заболевание костного мозга, селезенка и печень – основные производители красных кровяных клеток; создает антитела – протеины, которые воздействуют на инородный протеин, обеспечивая его разрушения посредством фагоцитов.

Основные функции: организовывает функционирование лимфатической системы.

Тимус растет очень быстро, приблизительно до семилетнего возраста, потом растет значительно медленнее до полового созревания. После этого тимус начинает уменьшаться в размерах, при этом протекает в яркой форме инволюция (обратное развитие). Пик достигается в пожилом возрасте, когда тимус представляет кусок жирной и соединительной ткани, т. е. перестает функционировать. Подробно иммунная система и роль тимуса в иммунной системе рассмотрены в работе [20].

Отметим некоторые важные свойства клеток, вырабатывающих иммунитет.

Иммуноглобулин производится клетками плазмы, которые происходят от В-лимфоцитов. Иммуноглобулин, попадая в кровь, направлен на уничтожение бактерий, микробов и вирусов, порожденных, как правило, организмом. При этом Т-лимфоциты, вырабатываемые тимусом, порождают клетки-помощники, которые содержат информацию для развивающихся лимфоцитов. Они развивают химическую память особого протеина (антигена), созданную в процессе определения вирусов, чтобы впоследствии клетки-помощники могли распознать эти вирусы и уничтожить. Таковы основы иммунитета, создаваемого в иммунной системе таламусом.

Пищеварительная система

Основные функции (цель): потребляемые человеком питательные вещества и вещества, несущие энергию, перерабатываются системой так, что они становятся доступными для клеток и тканей.

Способ достижения цели: система включает ряд органов, желез и ферментов, расщепляющих потребляемые вещества на такие отдельные компоненты, которые может впитывать кровеносная система и переносить их в соответствующие органы для реализации своей деятельности или накопления, создавая ресурсный потенциал.

Реализация цели совершается в пищеварительном тракте (длина около 10 метров), включающем две подсистемы:

– структуры от ротовой полости до конца толстой кишки;

– от толстой кишки до ануса, отводящего остатки и частично включающего выделительную систему.

На первом участке, попадая в желудок, пища смешивается с химическими веществами: слизью, соляной кислотой и пепсином. Все процессы контролируются и запускаются нервными импульсами. Количество желудочного сока регулируется в желудке посредством нервных импульсов, обусловленных наличием пищи, а также выделением гормонов. Так, гормон гастрин, воздействуя на желудочные клетки, выделяет соляную кислоту и пепсин. Слизистая секреция предотвращает разрушение желудочных стенок. Уровень кислотности среды контролируется и управляется путем прекращения выработки гастрина, если кислотность достигла допустимого верхнего уровня х^в_доп.

Контроль и управление содержанием крахмала. Как происходит расщепление углеводов крахмала из картофеля, хлеба и т. п. на отдельные молекулы сахара? В процессе пищеварения посредством энзима амилазы выделяется глюкоза, которая поступает в кровь и переносится в печень. Регулируют количество глюкозы: инсулин (гормон поджелудочной железы), когда уровень глюкозы высокий; гликоген, когда уровень глюкозы низкий. В первом случае излишек глюкозы превращается в гликоген, во втором – гликоген превращается в глюкозу.

Кроме глюкозы в процессе пищеварения энзимы создают фруктозу и галактозу. Печень превращает их в глюкозу, которая превращается в гликоген и хранится в печени, мышцах, а также в клетках в виде энергии, накапливаемой как фосфорно-кислый элемент – аденозинтрифосфат (АТФ). Последняя используется клеткой по необходимости, как правило, малыми порциями, по потребностям.

Запасные источники энергии в критической ситуации. Имеется два вида запаса энергии:

– организм в критической ситуации превращает протеин (основной структурный компонент организма) в глюкозу;

– организм может расщеплять жир, накопленный при избытке глюкозы ранее, и применять его вместо глюкозы.

Функционально-целевое назначение:

– вырабатывает новые химические вещества;

– нейтрализует яды и продукты обмена.

Реализует функции:

– белково-синтетическую;

– метаболическую;

– антиоксидантную.

Способ реализации цели: клетки печени – гепатоциты – специализируются на работе с основными веществами организма – протеином, углеводами, жирами.

Реализация цели на примере протеина. Процесс синтеза: необработанный протеин, потребляемый человеком (в растительном и животном виде), сначала расщепляется, а затем синтезируется печенью – создается протеин, потребный организму, для восстановления и создания клеток всего организма, выработки энзимов, производства химических носителей информации.

Аварийный источник энергии – кетон. Когда резервы протеина (мышечного) израсходованы, ткани в качестве альтернативного источника энергии используют продукт расщепления жиров – кетон. Если глюкозы недостаточно, кетоны вырабатываются и переносятся в печень посредством кровеносных сосудов. Здесь из кетонов образуются кетоновые тела, которые через систему кровообращения направляются в мышцы, сердце, мозг и другим тканям для восполнения энергии.

Функционально-целевое назначение – обеспечение переваривания жиров. Способ реализации цели связан с наличием минеральных солей желчных кислот, включающих двууглекислоту, которая нейтрализует кислотность частично переваренной в желудке пищи. При этом соли желчных кислот содержат: натриевую гликосоль желчной кислоты; натриевую тауросоль желчной кислоты, эти соли расщепляют жиры так, чтобы энзимы могли выполнять свои функции при реализации пищеварения.

Реализация цели: при поступлении жирной пищи из желудка в двенадцатиперстную кишку последняя вырабатывает гормон холецистокинин. Задача этого гормона – попасть в желчный пузырь и обеспечить выделение желчи, обусловливая сокращение стенок. Полученная желчь через общий желчный проток попадает в тонкую кишку. Соли желчных кислот возвращаются в печень через кровь воротной вены.

Истоки заболеваний – желчные камни, образующиеся из химического вещества – холестерина, создаваемого в желчном пузыре. Они могут блокировать общий желчный проток.

Выделительная система

Функционально-целевое назначение: предотвращение отравления. Способ реализации цели: освобождение организма от отходов работы органов, сохранение которых обусловливает отравление.

Реализация цели посредством:

– выделительных систем;

– мочевой системы (мочевой пузырь, почки);

– кишечника (толстый кишечник);

– желчного пузыря;

– потовых желез.

Как сказано выше, легкие – это орган выделения двуокиси углерода. Если содержание двуокиси углерода в крови выйдет из области допустимых значений в критическую, кровь будет перенасыщена кислотой, что остановит многие химические процессы, обусловливая наступление смерти. Это состояние характеризуется как бронхолегочная сердечная недостаточность. Выделительные процессы реализуют почки, осуществляя вывод из крови азотосодержащих соединений, основная компонента которых – мочевина. Они поддерживают водный и солевой баланс в организме.

Система обеспечения безопасного состояния от побочных продуктов обмена веществ (отходов процессов обмена веществ) включает:

– кожу, которая выделяет воду и соли через поры посредством потовых желез;

– легкие, которые выделяют углекислоту, образующуюся при сжигании глюкозы, и воду;

– печень и желчный пузырь, которые выделяют билирубин, образующийся при расщеплении гемоглобина;

– почки, которые выделяют мочевину, образованную при расщеплении протеина клетками, воду и минеральные соли;

– кишечник, который выделяет остатки пищи после переработки.

Критическая ситуация: колит, обусловленный воспалением слизистой оболочки толстой кишки. Колит включает: острый, или инфекционный, и хронический, или язвенный.

Функционально-целевое назначение почек: контроль и управление кровяным давлением, отделение побочных продуктов крови. Способ реализации целевого назначения: почки вырабатывают ренин, который образует ангиотензин как средство управления; посредством почечной системы фильтрации осуществляется отделение побочных продуктов крови.

Контроль и регулирование кровяного давления в критических состояниях системы

1. В критических ситуациях система не может удерживать воду, теряя ее в больших количествах. Процессы, способствующие такому состоянию системы: гипофиз выделяет гормон АДГ (антидиуретический гормон), регулирующий процесс (диурез) количественного (больше, меньше) выделения воды в мочу. Если АДГ полностью отсутствует, возникает критическая ситуация – почка не удерживает воду, она уходит с мочой.

2. Система контроля и регулирования натрия и калия в крови осуществляется посредством гормона альдостерона, выделяемого надпочечниками. При этом паратгормон регулирует реасорбацию кальция.

3. Кровяное давление критическое, причины: почки вырабатывают ренин, создающий ангиотезин, когда кровяное давление низкое. Под влиянием ангиотезина сужаются артерии, и повышается давление. При этом надпочечники вырабатывают альдостерон, что обеспечивает удержание солей, повышая давление крови, останавливая выделение ренина.

Костная система и кожа. Контроль и управление

Связки реализуют передачу энергетических потоков, а также создание сигналов контроля и управления. Пучки волокон включают губчатую ткань, через которую проходят кровеносные и лимфатические сосуды, а также нервные ткани. Надкостница соединена со связками, через которые осуществляется соединение нервов и кровеносных сосудов с костью, осуществляя ее питание.

Связки и надкостные единицы: имеются связки, которые защищают такие важные структуры, как кровеносные сосуды и нервы, но не реализуют какие-либо движения. Там, где есть соединение нерва, мышцы, связки, надкостницы, легко нарушается их связь при грубом физическом воздействии, останавливая тот или иной орган (реализуя отказ).

Системы эгосферы человека в процессе своего функционирования реализуют внутренний самоконтроль и самоуправление органов и систем организма посредством соответствующих подсистем.

Два возможных состояния систем контроля и управления реализуют два состояния организма: безопасное и опасное. В первом случае системы контроля и управления работают без ошибок, во втором с ошибками, обусловливающими выход организма в опасную или критическую область.

Анализ материалов, посвященных работе функциональных систем организма, позволяет сделать следующие выводы.

1. Каждая система наделена средствами контроля создаваемого ею процесса.

2. Каждый процесс изменяется во времени под влиянием внутренних V или внешних W факторов риска.

3. Каждый процесс может изменяться только в некоторой области значений, называемой допустимой Ω_доп.

4. Выход из допустимой области Ω_доп в критическую Ω_кр обусловливает либо болезнь системы, либо ее отказ как функциональной системы.

5. Контроль процессов реализуется в виде измеренного значения, которое отличается от фактического на погрешность измерения δх_i систем контроля организма, реализуя опасные состояния систем организма.

6. Управления, формируемые системой, направлены на обеспечение ее безопасных состояний.

7. Путем сравнения измеренного значения х и его допустимого значения формируется управление, так, например, в виде гормона, компенсирующего выход из Ω_доп в Ω_кр.

Реализация контроля и управления процессами, реализующими жизнедеятельность органов и систем организма, может осуществляться как самоконтролем и самоуправлением эгосферы, так и внешними средствами контроля и управления.