Практическо приложение на парабиозата в медицината. Лабилност, парабиоза и нейните фази (N.E. Vvedensky). Физиология на щитовидната жлеза и паращитовидните жлези

„Н. Е. Введенски излага основно фактите си
върху нервното влакно. Открихме тези факти в централната нервна система."

НЕ. Введенскипубликува книга: "Възбуждане, инхибиране и анестезия", където показва, че живата тъкан реагира на външни стимули по различен начин, нейното поведение представлява няколко фази.

Първа фаза: „Временна фаза“ по Н.Е. Введенски - това е изчезването на различията в действието на слаби и силни ритмични стимули (в домашната литература по-често се използва името на тази фаза, дадено от неговия ученик К. М. Биков - „изравняване“);

Втората фаза: "Парадоксален стадий" според Н.Е. Введенски - възниква слаба реакция на тъканта при силно дразнене, в отговор на слаби раздразнения - по-силен отговор, отколкото при силно дразнене;

Трети етап: "Етап на екзалтация" според Н.Е. Введенски- загуба на способността на тъканта да реагира на дразнене (в домашната литература обикновено се използва името на тази фаза, дадено от K.M. Bykov - „инхибиращо“).

Отбелязвам, че преди трудовете на Н.Е. Введенски, се смяташе, че тъканта реагира на външна стимулация повече или по-малко еднакво. Ето как студентът Н.Н. Введенски:

„Постоянството на рефлексната реакция се смяташе за толкова необходима отправна точка в анализите (и само доколкото дъгата работи постоянно, тя беше толкова надежден елемент за анализ), че хората тенденциозно си затварят очите за факта, че действителните рефлексни дъги, когато експериментално ги изучаваме и стимулираме, могат да произведат изключително разнообразни ефекти, далеч от постоянни и понякога дори точно противоположни на това, което първоначално очакваме от тях. Възникна доктрината за рефлексните извращения - „рефлекс-обрат“, както казват английските физиолози. Темата за "рефлекс-обрат" е една от тези, които са изключително оживени и до днес. Тук - усещате - говорим за това, че рефлексните дъги, които считаме за постоянно работещи устройства, в някои случаи - това се приема като изключение и аномалия - дават отклонение от това, което трябва да бъдат според състоянието, отклонения, стигащи дори до обратното. Когато говорим за "рефлекс-обрат", се усеща, че е приета някаква норма и тази норма за всяка рефлексна дъга се приема като солидно, основно явление, което се противопоставя на аномалии и извращения. Училището, към което принадлежа, е училището на професора Н. Е. Введенски, изобщо не гледа на извращенията на ефекта върху същия физиологичен субстрат като на нещо изключително и аномално. Тя ги смята за общо правило, защото знае че постоянни реакции върху един и същ субстрат се получават само в зависимост от определени условия, при които наблюдаваме даден физиологичен апарат - а също така знаем, че когато условията на стимулиране на същия субстрат се променят, като правило, точно както нормата, получаваме ефектът, силно отклонен от оригинала или дори директно противоположен на него т.е. явлението на възбуждането преминава в явлението на инхибиране. На един и същ субстрат, в зависимост от няколко независими променливи: първо, от количествените характеристики на стимула, а именно от честотата на стимула и от неговата сила, след това от състоянието на функционална подвижност, в което се намира реагиращото устройство в момента, ние имат ефекти, естествено преминаващи от възбуждане към инхибиране.

Ukhtomsky A.A., Доминант, M.,–L., "Наука", 1966, с. 73-74.

И още:

"Според НЕ. Введенски, инхибирането е вид модификация на възбуждането: разпространяващото се възбуждане естествено се превръща в неразпространяващ се, застоял процес или стояща вълна (забавяне). Този модел се състои в това, че колкото по-висок е ритъмът на въздействащите импулси, толкова по-нисък лабилност на нервните образувания, по-бързото и по-лесно възбуждане се превръща в инхибиране. По този начин противоположността на тези два процеса е чисто функционална, със същата физична и химична основа.

Кондаков Н.И., История на философията в СССР в пет тома, том III, М., "Наука", 1968, с. 484.

СТРУКТУРА НА НАТРИЕВИТЕ КАНАЛИ

Na + -потенциално зависимите канали на плазмените мембрани са много сложни протеинови комплекси, които имат голямо разнообразие от форми в различни тъкани. Имат общо свойство висока чувствителност към инхибиторното действие на тетродотоксина (ТТХ) и сакситоксина (СТХ) Те са интегрален протеин (М 260 000 - 320 000), състоящ се от α- и β-субединици. Основните свойства на канала се определят от α-субединицата, която има 4 подобни фрагмента, всеки от които е представен от 6 трансмембранни домена, които образуват псевдосиметрична структура, пробиваща през липидния бислой. В центъра на такава структура има пора, наподобяваща цилиндър, през който преминават натриеви йони. Отвътре порите са облицовани с отрицателно заредени аминокиселини, а ролята на потенциалния сензор се изпълнява от аминокиселини (аргинин и лизин), които носят положителен заряд.

Ориз. 2. Двумерен модел на волтаж-зависим натриев канал. Моделът предполага наличието на 4 домена, всеки от които се състои от 6 трансмембранни α-спирали на протеина. α-спиралите на домен IV са чувствителни към промени в мембранния потенциал. Тяхното движение в равнината на мембраната (конформация) поставя канала в активно (отворено) състояние. Вътреклетъчният контур между домейни III и IV функционира като механизъм за затваряне на портата. Селективният филтър е част от извънклетъчната бримка между спирали 5 и 6 в домейн IV.

Също така, α-субединицата има в своята структура аминокиселинна последователност, хомоложна на "EF рамото" на Ca-свързващи протеини, като калмодулин. Те имат два вида контролни порти - активиращи (m-gates) и дезактивиращи (h-gates).

Ориз. 3. Клетъчна мембрана. натриев канал.

При условия на функционален покой (Emp=-80 mV) шлюза за активиране е затворен, но готов за отваряне във всеки един момент, а инактивационният порт е отворен. Когато мембранният потенциал падне до -60 mV, активиращата врата се отваря, позволявайки преминаването на Na + йони през канала в клетката, но скоро инактивационната врата започва да се затваря, причинявайки инактивиране на натриевия канал и преминаването на йони през каналът. Известно време по-късно активиращата врата се затваря и портата за инактивиране, когато мембраната се реполяризира, се отваря и каналът е готов за нов цикъл на работа.

СТАДИ НА ПАРАБИОЗА

Има три етапа на парабиоза: егалитарен, парадоксален и инхибиращ.

При нормално функционално състояние на възбудимата тъкан възпроизвеждането на чести и редки потенциали на действие се извършва без промяна. В зоната, която е подложена на продължително излагане на дразнител (промяна), поради нарушение на реактивирането на натриевите канали, развитието на потенциала за действие се забавя. В резултат на това част от потенциалите на действие, идващи с висока честота (силно възбуждане), се „угасва“ в променената област. Редките потенциали на действие (слабо възбуждане) се възпроизвеждат непроменени, тъй като все още има достатъчно време за реактивиране на натриевите канали при ниска честота в първата фаза на парабиозата. Следователно силното и слабото възбуждане преминават през парабиотичната област в почти същия честотен ритъм, първият - фаза на балансиране.

Тъй като инактивирането на натриевите канали се задълбочава, започва фаза, когато потенциалите на действие с рядък ритъм на дразнене преминават през зоната на промяна, а с чест ритъм на дразнене причиняват още по-голямо задълбочаване на нарушението на реактивирането на натриевите канали и практически не са възпроизведен - идва парадоксална фаза.

Ориз. 4. Парабиоза. 1-фоново свиване, 2-фаза на изравняване, 3-парадоксална фаза, 4-фаза на спиране.

В крайна сметка се развива пълно инактивиране на натриевите канали; проводимостта в областта, подложена на промяна, напълно изчезва и силно и слабо възбуждане вече не могат да преминават през нея. Фаза на спиранепарабиоза . Така с развитието на парабиоза възбудимостта, проводимостта и лабилността на възбудимата тъкан намалява и акомодацията й се увеличава.

Лабилност(от лат. labilis - плъзгащ се, нестабилен). Функционална мобилност, свойството на възбудимите тъкани да възпроизвеждат без изкривяване честотата на приложените ритмични стимули. Мярка за лабилност е максималният брой импулси, които дадена структура може да предаде за единица време без изкривяване. Терминът е предложен от Н.Е. Введенски през 1886 г. Невроните от различни области на централната нервна система се различават значително по лабилност. Например, моторните неврони на гръбначния мозък обикновено възпроизвеждат честоти не по-високи от 200-300 Hz, а интеркаларните неврони - до 1000 Hz. По правило лабилността на аксона на неврон е много по-висока от лабилността на тялото на същия неврон.

Възбудимост- способността на тъканите да възприемат ефектите на стимулите и да реагират на тях с реакция на възбуждане. Възбудимостта е свързана със специфичната чувствителност на клетъчните мембрани, с тяхната способност да реагират на действието на адекватни стимули чрез промени в йонната пропускливост и мембранния потенциал. Количествена характеристика на възбудимостта е прагът на възбуждане, който се характеризира с праговата сила на стимула - минималната сила, която може да предизвика реакция на възбудимата тъкан. Колкото по-висок е прагът на възбуждане, толкова по-голяма е праговата сила на стимула и по-малка е възбудимостта на тъканта.

Настаняване(от лат. accomodatio - приспособяване). Привикване на възбудимата тъкан към действието на бавно нарастващ или постоянно действащ стимул. Основата на акомодацията е постепенното задълбочаване на инактивирането на натриевите канали. Прагът на възбудимост по време на акомодация се увеличава и възбудимостта на тъканта съответно намалява. Инактивирането на натриевите канали възниква в резултат на продължителна деполяризация, причинена от подпрагови стимули. Развива се по същите закони като катодната депресия на Вериго с продължително действие на постоянен ток, когато веригата е затворена на катода.

Проводимост- способността на възбудимата тъкан да провежда възбуждане. Количествено се характеризира със скоростта на разпространение на възбуждането за единица време (m/s, km/h и др.).

рефрактерност(френски Refractaire – имунен) – краткотрайно намаляване на възбудимостта на нервната и мускулната тъкан по време и след потенциала на действие.

Характеристика на парабиотичния процес, наред с неговата стабилност и непрекъснатост, е способността му да се задълбочава под въздействието на входящи импулси на възбуждане. Следователно, колкото по-силни и по-чести са входящите импулси, толкова повече те задълбочават състоянието на локално възбуждане в парабиотичната област и толкова по-трудно е по-нататъшното им прилагане.

Парабиозата е обратимо явление. Когато променящият агент се отстрани, възбудимостта, лабилността и проводимостта в тази област се възстановяват. В този случай всички фази на парабиозата протичат в обратен ред (инхибиторна, парадоксална, изравняваща).

МЕДИЦИНСКИ АСПЕКТИ НА ТЕОРИЯТА НА ПАРАБИОЗИТЕ

Много физиологични състояния на хората и животните, като развитие на сън, хипнотични състояния, могат да бъдат обяснени от гледна точка на парабиозата. Освен това функционалното значение на парабиозата се определя от механизма на действие на някои лекарства. По този начин това явление е в основата на действието на местните анестетици (новокаин, лидокаин и др.), Аналгетици и средства за инхалационна анестезия.

Местни анестетици(от гръцки. an - отричане, aesthesis - чувствителност) обратимо намаляват възбудимостта на чувствителните нервни окончания и блокират провеждането на импулс в нервните проводници на мястото на директно приложение. Тези вещества се използват за облекчаване на болката. Кокаинът е изолиран за първи път от тази група през 1860 г. от Алберт Ниман от листата на южноамериканския храст Erythroxylon coca. През 1879 г. В.К. Анреп, професор във Военномедицинската академия в Санкт Петербург, потвърди способността на кокаина да предизвиква анестезия. През 1905 г. Е. Айндхорн синтезира и прилага новокаин за локална анестезия. Лидокаинът се използва от 1948 г.

Местните анестетици се състоят от хидрофилна и липофилна част, които са свързани чрез естерни или алкидни връзки. Биологично (физиологично) активната част е липофилна структура, която образува ароматен пръстен.

В основата на механизма на действие на локалните анестетици е нарушение на пропускливостта на бързите волтаж-зависими натриеви канали. Тези вещества се свързват с отворените натриеви канали по време на потенциал на действие и предизвикват тяхното инактивиране. Локалните анестетици не взаимодействат със затворени канали по време на потенциала на покой и канали, които са в инактивирано състояние по време на развитието на фазата на реполяризация на потенциала на действие.

Рецепторите за локални анестетици са разположени в S6 сегмента на IV домейна на вътреклетъчната част на натриевите канали. В този случай действието на локалните анестетици намалява пропускливостта на активираните натриеви канали. Това от своя страна води до повишаване на прага на възбуждане и в крайна сметка до намаляване на възбудимостта на тъканите. В същото време се наблюдава намаляване на броя на потенциалите на действие и скоростта на провеждане на възбуждане. В резултат на това в областта на приложение на локални анестетици се образува блок за провеждане на нервни импулси.

Според една теория механизмът на действие на лекарствата за инхалационна анестезия е описан и от гледна точка на теорията за парабиозата. НЕ. Введенски смята, че лекарствата за инхалационна анестезия действат върху нервната система като силни дразнители, причинявайки парабиоза. В този случай има промяна във физикохимичните свойства на мембраната и промяна в активността на йонните канали. Всички тези процеси причиняват развитието на парабиоза с намаляване на лабилността, проводимостта на невроните и централната нервна система като цяло.

Понастоящем терминът парабиоза се използва по-специално за описание на патологични и екстремни състояния.

Експерименталните неврози са пример за патологично състояние. Те се развиват в резултат на пренапрежение в кората на главния мозък на основните нервни процеси - възбуждане и инхибиране, тяхната сила и подвижност. Неврозите с многократно пренапрежение на висшата нервна дейност могат да протичат не само остро, но и хронично в продължение на много месеци или години.

Неврозите се характеризират с нарушение на основните свойства на нервната система, които обикновено определят връзката между процесите на дразнене и възбуждане. В резултат на това може да има отслабване на работата на нервните клетки, дисбаланс и пр. Освен това фазовите състояния са характерни за неврозите. Тяхната същност се крие в разстройството между действието на стимула и реакцията.

Фазовите явления могат да се появят не само при патологични състояния, но и много за кратко, за няколко минути, по време на прехода от будност към сън. При неврозата се разграничават следните фази:

1. Изравняване

В тази фаза всички условни стимули, независимо от тяхната сила, дават една и съща реакция.

2. Парадоксално

В този случай слабите стимули имат силен ефект, а силните – най-малко.

3. Ултрапарадоксално

Фазата, когато положителните стимули започват да действат като отрицателни и обратно, т.е. има изкривяване на реакцията на мозъчната кора към действието на дразнители.

4. спирачка

Характеризира се с отслабване или пълно изчезване на всички условнорефлекторни реакции.

Въпреки това, не винаги е възможно да се наблюдава строга последователност в развитието на фазовите явления. Фазовите явления при неврозите съвпадат с фазите, открити по-рано от Н.Е. Введенски върху нервно влакно по време на прехода му в парабиотично състояние.

Нервните влакна имат лабилност- способността да се възпроизвежда определен брой цикли на възбуждане за единица време в съответствие с ритъма на действащите стимули. Мярка за лабилност е максималният брой цикли на възбуждане, които нервното влакно може да възпроизведе за единица време без трансформация на ритъма на стимулация. Лабилността се определя от продължителността на пика на потенциала на действие, т.е. фазата на абсолютна рефрактерност. Тъй като продължителността на абсолютната рефрактерност на пиковия потенциал на нервното влакно е най-кратка, неговата лабилност е най-висока. Нервното влакно е способно да възпроизвежда до 1000 импулса в секунда.

Феномен парабиозаоткрит от руския физиолог Н. Е. Введенски през 1901 г. при изследване на възбудимостта на нервно-мускулния препарат. Състоянието на парабиоза може да бъде причинено от различни влияния - ултра-чести, свръхсилни стимули, отрови, лекарства и други въздействия както при нормални, така и при патологични състояния. Н. Е. Введенски открива, че ако участък от нерв е подложен на промяна (т.е. на действие на увреждащ агент), тогава лабилността на такъв участък рязко намалява. Възстановяването на първоначалното състояние на нервното влакно след всеки потенциал на действие в увредената зона е бавно. Когато чести стимули действат върху тази област, тя не е в състояние да възпроизведе дадения ритъм на стимулация и поради това провеждането на импулси се блокира. Това състояние на намалена лабилност беше наречено парабиоза от Н. Е. Введенски. Състоянието на парабиоза на възбудимата тъкан възниква под въздействието на силни стимули и се характеризира с фазови нарушения в проводимостта и възбудимостта. Има 3 фази: първична, фаза на най-голяма активност (оптимална) и фаза на намалена активност (песимум). Третата фаза съчетава 3 етапа, които последователно се заменят един друг: изравняване (временно, трансформиращо - според Н. Е. Введенски), парадоксално и инхибиращо.

Първата фаза (primum) се характеризира с намаляване на възбудимостта и увеличаване на лабилността. Във втората фаза (оптимална) възбудимостта достига максимум, лабилността започва да намалява. В третата фаза (pessimum) възбудимостта и лабилността намаляват паралелно и се развиват 3 стадия на парабиоза. Първият етап - изравняване според И. П. Павлов - се характеризира с изравняване на отговорите на силни, чести и умерени раздразнения. IN фаза на изравняванеима изравняване на величината на отговора на чести и редки стимули. При нормални условия на функциониране на нервното влакно, величината на реакцията на мускулните влакна, инервирани от него, се подчинява на закона за силата: за редки стимули отговорът е по-малък, а за чести стимули - повече. Под действието на парабиотичен агент и с рядък ритъм на стимулация (например 25 Hz) всички импулси на възбуждане се провеждат през парабиотичното място, тъй като възбудимостта след предишния импулс има време да се възстанови. При висока скорост на стимулация (100 Hz), последващи импулси могат да пристигнат в момент, когато нервното влакно все още е в състояние на относителна рефрактерност, причинено от предишния потенциал на действие. Следователно част от импулсите не се извършват. Ако се извършва само всяко четвърто възбуждане (т.е. 25 импулса от 100), тогава амплитудата на отговора става същата като при редки стимули (25 Hz) - отговорът се изравнява.

Вторият стадий се характеризира с перверзен отговор - силните раздразнения предизвикват по-слаб отговор от умерените. В това - парадоксална фазаима допълнително намаляване на лабилността. В същото време реакцията възниква на редки и чести стимули, но на чести стимули е много по-малко, тъй като честите стимули допълнително намаляват лабилността, удължавайки фазата на абсолютна рефрактерност. Следователно има парадокс - редките стимули имат по-голяма реакция от честите.

IN фаза на спиранелабилността е намалена до такава степен, че както редките, така и честите стимули не предизвикват реакция. В този случай мембраната на нервното влакно се деполяризира и не преминава в етап на реполяризация, т.е. първоначалното й състояние не се възстановява. Нито силните, нито умерените раздразнения предизвикват видима реакция, в тъканта се развива инхибиране. Парабиозата е обратимо явление. Ако парабиотичната субстанция не действа дълго, тогава след прекратяване на действието си, нервът излиза от състоянието на парабиоза през същите фази, но в обратен ред. Въпреки това, под действието на силни стимули, след инхибиторния стадий, може да настъпи пълна загуба на възбудимост и проводимост, а в бъдеще и смърт на тъканите.

Работите на Н. Е. Введенски върху парабиозата изиграха важна роля в развитието на неврофизиологията и клиничната медицина, показвайки единството на процесите на възбуждане, инхибиране и почивка, промениха закона за силовите отношения, преобладаващи във физиологията, според който реакцията е по-голям, толкова по-силен е действащият стимул.

Феноменът парабиоза е в основата на медицинската локална анестезия. Влиянието на анестетичните вещества е свързано с намаляване на лабилността и нарушаване на механизма за провеждане на възбуждане по нервните влакна.

Парабиозата (в превод: "para" - около, "bio" - живот) е състояние на ръба на живота и смъртта на тъканите, което възниква, когато е изложена на токсични вещества като лекарства, фенол, формалин, различни алкохоли, основи и други, както и дълготраен електрически ток. Учението за парабиозата е свързано с изясняване на механизмите на инхибиране, което е в основата на жизнената дейност на организма.

Както знаете, тъканите могат да бъдат в две функционални състояния - инхибиране и възбуждане. Възбуждането е активно състояние на тъканта, придружено от дейността на всеки орган или система. Инхибирането също е активно състояние на тъканта, но се характеризира с инхибиране на дейността на всеки орган или телесна система. Според Введенски в тялото протича един биологичен процес, който има две страни – инхибиране и възбуждане, което доказва учението за парабиозата.

Класическите експерименти на Введенски в изследването на парабиозата са проведени върху нервно-мускулен препарат. В този случай е използвана двойка електроди, приложени към нерва, между които е поставена памучна вата, навлажнена с KCl (калиева парабиоза). По време на развитието на парабиозата са идентифицирани четири фази.

1. Фазата на краткотрайно повишаване на възбудимостта. Рядко се улавя и се крие във факта, че под действието на подпрагов стимул мускулът се свива.

2. Фаза на изравняване (трансформация). Проявява се във факта, че мускулът реагира на чести и редки стимули със същата сила на свиване. Подравняването на силата на мускулните ефекти се получава, според Введенски, поради парабиотичното място, в което лабилността намалява под влиянието на KCl. Така че, ако лабилността в парабиотичната област е намаляла до 50 im/s, тогава тя пропуска тази честота, докато по-честите сигнали се забавят в парабиотичната област, тъй като някои от тях попадат в рефрактерния период, който се създава от предишния импулс и в това отношение не проявява ефекта си.

3. Парадоксална фаза. Характеризира се с това, че под действието на чести стимули се наблюдава слаб контрактилен ефект на мускула или изобщо не се наблюдава. В същото време при действията на редки импулси се получава малко по-голямо свиване на мускула, отколкото при по-чести. Парадоксалната реакция на мускула е свързана с още по-голямо намаляване на лабилността в парабиотичната област, което на практика губи способността да провежда чести импулси.

4. Спирачна фаза. През този период на състоянието на тъканта през парабиотичното място не преминават нито чести, нито редки импулси, в резултат на което мускулът не се свива. Може би тъканта е умряла в парабиотичната област? Ако спрете да действате KCl, тогава нервно-мускулният препарат постепенно възстановява своята функция, преминавайки през етапите на парабиоза в обратен ред, или действа върху него с единични електрически стимули, при които мускулът се свива леко.

Според Введенски стационарното възбуждане се развива в парабиотичната област по време на фазата на инхибиране, блокирайки провеждането на възбуждане към мускула. Това е резултат от сумирането на възбуждането, създадено от KCl стимулация и импулсите, идващи от мястото на електрическа стимулация. Според Введенски парабиотичното място има всички признаци на възбуждане, с изключение на един - способността да се разпространява. Както следва, инхибиторната фаза на парабиозата разкрива единството на процесите на възбуждане и инхибиране.

Според съвременните данни, намаляването на лабилността в парабиотичната област очевидно е свързано с постепенното развитие на натриевата инактивация и затварянето на натриевите канали. Освен това, колкото по-често идват импулси към него, толкова повече се проявява. Парабиотичното инхибиране е широко разпространено и се среща при много физиологични и особено патологични състояния, включително употребата на различни наркотични вещества.