О.И. Епифанова - Лекции о клеточном цикле (1129781), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Понятие о постоянстве внутренней среды организма ввел в биологии еше один гигант прошлого Рис.21. Схема возможных взаимодействий в организме, а также живой системы с окружающей средой по Вейссу. столетия Клод Бернар в своих знаменитых «Лекциях о телесных жидкостях» (1855-1856). Роль этого ученого в развитии физиологии поистине уникальна. Будучи уже всемирно известным практикующим врачом — основателем блестящей школы физиотерапевтов, Клод Бернар неожиданно обратился к лабораторным исследованиям на животных, что потребовало от него большого мужества и немалых усилий.
Он плохо знал основы биохимии и с трудом овладевал навыками препаративной работы. В то же время Бернар полагал, что ему повезло, так как он мог продвигаться шаг за шагом, не будучи ничьим апологетом. «Я был избавлен от необходимости следовать сумме принятых знаний, что позволило мне прийти к совершенно свежим взглядам на физиологические процессы», — признается он в своих «Заметках». Результатом почти двадцатилетних исследований Бернара явились фундаментальные открытия в области физиологии печени — ее гликогенной функции и роли в глюконеогенезе. Возглавляя кафедру физиологии животных в Сорбонне, Бернар одновременно усиленно занимается ботаникой, стремясь проникнуть в общие закономерности живого.
Так он постепенно приходит к основополагающему заключению о постоянстве внутренней среды организма. В своих последних трудах Бернар предстает перед нами как мыслитель, стремящийся предостеречь начинающих исследователей от бесплодных усилий и разочарований. «В начале своей научной карьеры, — пишет он в трактате «Принципы», — я растрачивал время на теории и химеры. Я воображал, что истина лежит внутри меня, и настойчиво повторял одни и те же опыты, но неизменно получал один и тот же отрицательный ответ. Впоследствии я осознал, что борьба была неравной, и что законы природы не могут подчиняться моей воле.
Я понял, что мы должны пользоваться теориями только как фонарями для освещения дороги, отбрасывая их по мере исчерпания». Ко всему сказанному можно добавить, что Клод Бернар оставил нам в наследство также подлинный шедевр эпистолярного искусства — «Письма из Божоле», адресованные его пациентке, жене состоятельного иностранного коммерсанта.
Понадобилось ни много, ни мало семьдесят пять лет, чтобы идеи Клода Бернара о принципах регуляции получили дальнейшее развитие в трудах крупньзх физиологов. В 1929 году американский ученый Уолтер Кеннон — исследователь нейрогуморальных взаимодействий — предложил термин «гомеостаз», отражающий способность организма приспосабливаться к изменяющимся условиям среды. В 1930 году английским физиологом Хиллом было введено другое важное понятие — о стационарном состоянии (з1еаду згаге) живых систем. С этим понятием мы уже встречались при рассмотрении уравнений Квастлера для изучения кинетики клеточных популяций (см, главу 11). Развивая свои взгляды на регуляцию, и Кеннон и Хилл исходили из представлений о том, что во внутренней среде организма (или его части) не может быть и речи о простом равновесии.
Высокая степень постоянства среды, обеспечивающая ее устойчивое состояние, достигается утонченным балансом непрерывно протекающих динамических процессов. Назначением механизмов внутренней регуляции, иначе — авторегуляции служит не только поддержание постоянства среды, но также непрерывное приспособление системы к изменению внешних условий для обеспечения наиболее эффективной работы всех его элементов. Другими словами, само отклонение от нормальной функции является стимулом к восстановлению нарушенного состояния (функция <«отклонение).
Крупнгям достижением в развитии идеи авторегуляции явилось учение Селье (193б-19бб) об адаптационном синдроме как стереотипном защитном ответе организма на раздражители самой разнообразной природы — стрессоры. Огромное значение имело также создание нашим выдающимся биологом М.М. Завадовским теории обратных связей между органами, известной как «принцип плюс-минус взаимодействия».
На примере взаимодействия органов эндокринной системы Завадовский открыл и экспериментально обосновал существование регуляции по принципу отрицательной обратной связи, распространив это положение на все звенья организма (194! ). К сожалению, эта работа была напечатана малым тиражом в виде небольшой брошюры в самом начале войны с Германией, и в силу обстоятельств не могла получить должного резонанса. Скорее всего, она так и осталась неизвестной науч ному сообществу на западе. Автором же открытия регуляции по типу отрицательной обратной связи стал Норберт Винер, обосновавший это положение в своей известной книге «Кибернетика» (1948).
Действие принципа отрицательной обратной связи удобно рассмотреть на примере регуляции работы многоферментных систем в клетке, как это сделал Кафиани (1962). На рис. 22 буквами А-Д обозначены продукты реакций, буквой Ф с индексами 1-4 — ферменты, катализирующие реакции. В простейшем случае ферментная реакция тормозится в силу специфическою ДНК Рис.22. Регуляция ферментной системы по механизму отрицательной обратной связи (по Кафиани, 1962). 1 — угнетение активности фермента непосредственным продуктом его действия (продуктное угнетение); 2— угнетение конечным продуктом первого фермента цепочки (ретроингибирование); 3 — репрессия образования ферментной системы. угнетения активности фермента непосредственным продуктом его действия (продуктное угнетение).
Однако в целом ряде случаев имеет место так называемое ретро ингиби рова ние, когда конечный продукт подавляет активность первого фермента цепи реакций. Этот путь является биологически более выгодным, поскольку он исключает воэможность ненужного образования и накопления соединений на каждом этапе реакций. Наконец, возможен такой способ регуляции, когда действие конечного продукта направлено на угнетение, или репрессию образования всей ферментной системы, иначе говоря, на генетический аппарат клетки, Если в первых двух случаях речь идет об изменении активности фермента, то в последнем случае происходит регуляция количества его молекул, то есть налицо иной уровень в иерархии регуляторных процессов.
Подробнее о принципах регуляции в живых системах см. в книге Епифановой «Гормоны и размножение клеток» (1965). Понятие об экзогенных н эндогенных факторах регуляция Мы помним, что в основе регуляции размножения клеток лежит смена состояний активной пролиферации и пролиферативного покоя. Регуляторные факторы, контролирующие размножение клеток, могут быть условно подразделены на две главные группы: внеклеточные, или зкзогенные, и внутриклеточные, или зндогенные.
Экзогенные факторы находятся в Рис. 23. Факторы, регулирующие размножение клеток: А — зкзоген- ные (внеклеточные); Б — знлогенные (внутриклеточные). Рис. 24. Взаимодействие экзогенных регуляторов в контроле клеточного размножения: А, Б, В, В' — аутокриниый контроль, В"— паракринный контроль. окружаюшей клетку среде и взаимодействуют с клеточной поверхностью (рис. 23А). Соответственно, те факторы, которые синтезируются самой клеткой и действуют внутри нее, относятся к эндогенным (рис, 23Б). Таксе подразделение не искпючает возможности того, что некоторые факторы, будучи эндогенными по отношению к продуцируюшим их клеткам, могут выходить из них и действовать на другие клетки как экзогенные регуляторы (рис.
24). Если регуляторные факторы взаимодействуют с теми же клетками, которые их вырабатывают, то такой тип контроля носит название аутокринного. При паракринном контроле синтез регуляторов всегда осушествляется другими клетками. Факторы роста и их участие в регуляции клеточного цикла Поскольку в многоклеточном организме каждая клетка находится под влиянием большого числа самых разнообразных факторов, регуляцию клеточного цикла удобнее изучать вне организма, культивируя клетки в искусственных питательных средах. Было замечено, что в этих условиях для нормального размножения эукариотических клеток, помимо таких компонентов, как незаменимые аминокислоты, витамины и сахара, необходимы также соединения полипептидной природы, стимулируюшие вступление клеток в цикл и его прохожление.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
