Milieu intérieur - Milieu intérieur

Milieu intérieur или интерьер среда, от Французский, внутренняя среда (внутренняя среда), это фраза, придуманная Клод Бернард сослаться на внеклеточная жидкая среда, в частности тканевая жидкость, и это физиологический способность обеспечивать защитную стабильность для ткани и органы из многоклеточные организмы.

Источник

Клод Бернард использовал эту фразу в нескольких работах с 1854 года до своей смерти в 1878 году. Скорее всего, он позаимствовал ее у гистолога. Чарльз Робин, который использовал фразу "milieu de l’intérieur" как синоним древнего гиппократов Идея юмор. Первоначально Бернарда интересовала только роль крови, но позже он включил роль всего тела в обеспечение этой внутренней стабильности.[1] 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.[2]

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, в частности, вопрос микроциркуляция. Фон Рокитанский предположил, что болезнь возникла из-за повреждения этой жизненно важной микроциркуляции или внутренней системы коммуникации. Ганс Эппингер младший (1879–1946), профессор медицина внутренних органов в Вене, далее развил точку зрения фон Рокитанского и показал, что каждая клетка требует подходящей среды, которую он назвал основное вещество для успешной микроциркуляции. Эту работу немецких ученых продолжил в ХХ веке Альфред Пишингер (1899–1982), определивший связи между основным веществом и внеклеточный матрикс и гормональной, и вегетативной нервных систем, и увидел в этом сложную систему регуляции организма в целом и функционирования клеток, которую он назвал основной регуляторной (das System der Grundregulation).[3]

Ранний прием

Идея Бернара была проигнорирована еще в XIX веке. Это произошло, несмотря на то, что Бернар был высоко оценен как основатель современного искусства. физиология (он действительно получил первый Французский государственные похороны ученого). Даже Издание 1911 года Британской энциклопедии не упоминает об этом. Его идеи о внутренней среде стали центральными для понимания физиологии только в начале 20 века.[1] Это было только с Джозеф Баркрофт, Лоуренс Дж. Хендерсон, и особенно Уолтер Кэннон и его идея гомеостаз, что он получил свое нынешнее признание и статус.[4] Текущее 15-е издание отмечает, что это самая важная идея Бернарда.

Концептуальная разработка

Бернар создал свою концепцию, чтобы заменить древнюю идею жизненные силы с механистическим процессом, в котором физиология тела регулируется посредством множественных обратных связей, регулирующих механическое равновесие.[4] Более позднее представление Уолтера Кэннона о гомеостазе (хотя и механистическое) лишено этой озабоченности и даже поддерживалось в контексте таких древних представлений, как vis medicatrix naturae.[4]

Кэннон, в отличие от Бернарда, рассматривал саморегуляцию тела как необходимое условие для эволюционного возникновения и проявления 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».[5] По аналогии со способностью самого тела обеспечивать внутреннюю стабильность он предположил, что общество должно сохранять себя с помощью технократической бюрократии, «биократии».[4]

Было отмечено, что идея внутренней среды привела Норберт Винер к понятию кибернетика и негативный отзыв создание саморегулирования в нервная система и в неживых машинах, и что «сегодня кибернетика, формализация гипотезы постоянства Бернара, рассматривается как один из критических предшественников современной когнитивной науки».[1]

Идея внутреннего общения

В дополнение к обеспечению 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.

Работа Сент-Дьёрдьи

Первоначальные работы проводились Альберт 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. Он знал о более ранней работе Моглиха и Шона (1938).[6] и Иордания (1938)[7] о неэлектролитических механизмах переноса заряда в живых системах. Это было далее исследовано и развито Сент-Дьёрдьи в 1941 году в Мемориальной лекции Корани в Будапеште, опубликованной в обоих изданиях. Наука и Природа, при этом он предположил, что белки полупроводники и способен быстро переносить свободные электроны внутри организма. Эта идея была воспринята скептически, но сейчас общепринято, что большинство, если не все части внеклеточного матрикса обладают полупроводниковыми свойствами.[8][9] Лекция Корани дала толчок развитию индустрии молекулярной электроники, в которой биомолекулярные полупроводники используются в наноэлектроника схемы.

В 1988 году Сент-Дьёрдьи заявил, что «молекулы не должны касаться друг друга, чтобы взаимодействовать. Энергия может течь через ... электромагнитное поле», которое «вместе с водой образует матрицу жизни». Эта вода также связана с поверхностью белков, ДНК и все живые молекулы в матрице. Это структурированная вода, которая обеспечивает стабильность для метаболизма, а также связана с коллагеном, основным белком в внеклеточный матрикс[10] и в ДНК.[11][12] Структурированная вода может образовывать каналы потока энергии для протонов (в отличие от электронов, которые проходят через структура белка создавать биоэлектричество ). Митчелл (1976) называет эти потоки «протичностью».[13]

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 их характеристике наземной системы или внеклеточный матрикс взаимодействие с клеточной системой как с «наземной регуляторной системой», видя в этом ключ к гомеостазу, общесистемной системе коммуникации и поддержки, жизненно важной для всех функций.[3]

В 1953 году немецкий врач и ученый Райнхольд Фолль обнаружил, что точки, используемые в иглоукалывание имел другие электрические свойства от окружающей кожи, а именно меньшее сопротивление. 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 должны работать клетки и высшие системы, 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. Первый представляет собой «прозрачный полужидкий гель, производимый и поддерживаемый фибробласт ячейки соединительной ткани "состоящий из весьма полимеризованный сахарно-белковые комплексы.[14]

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

Это стало возможным благодаря разнообразию молекулярных структур сахарных полимеров основного вещества, способности быстро генерировать новые такие 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 смерть.[14]
Для биохимического выживания каждому организму требуется способность быстро конструировать, разрушать и восстанавливать составные части основного вещества.[14]

Между молекулами, составляющими основное вещество, находятся минимальные поверхности потенциальная энергия. 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 метаболический процессы зависят от этого транспортного механизма.[14]

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

Как кристалл кварца, коллаген в основном веществе и более стабильный соединительной ткани (фасция, сухожилия, кости, так далее.). преобразует механическую энергию (давление, кручение, растяжение) в электромагнитная энергия, который затем резонирует через основное вещество (Athenstaedt, 1974). Однако, если основное вещество химически разбалансировано, энергия, резонирующая через тело, теряет согласованность.[14]

Это то, что происходит в реакции адаптации, описываемой Ганс Селье. Когда регулирование грунта не сбалансировано, вероятность хронического заболевания увеличивается. 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 ».[14] (смотрите 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.

Структурная преемственность между внеклеточный, скелетные и ядерные компоненты кисты обсуждались Хей,[15] Березный и др.[16] и Ошман.[17] 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.[18]

Недавние исследования электрических зарядов различных гликоль-протеин компонентов внеклеточного матрикса показывает, что из-за высокой плотности отрицательных зарядов на гликозаминогликаны (обеспечивается сульфатом и карбоксилат группы остатков уроновой кислоты) матрица представляет собой обширную окислительно-восстановительную систему, способную поглощать и отдавать электроны в любой точке.[19] Эта функция переноса электронов проникает внутрь клеток, когда цитоплазматический матрикс также сильно заряжен отрицательно.[20] Весь внеклеточный и клеточный матрикс функционирует как биофизическая система хранения или аккумулятор электрического заряда.

Из термодинамический По энергетическим и геометрическим соображениям, молекулы основного вещества считаются образующими минимальные физические и электрические поверхности, так что, исходя из математики минимальных поверхностей, незначительные изменения могут привести к значительным изменениям в удаленных областях основного вещества.[21] Это открытие имеет значение для многих физиологических и биохимический процессы, в том числе мембранный транспорт, взаимодействия антиген-антитело, синтез белка, реакции окисления, актин-миозиновые взаимодействия, превращения золя в гель в полисахариды.[22]

Одним из описаний процесса переноса заряда в матрице является «очень векторной перенос электронов вдоль биополимер пути ".[23] Другие механизмы включают облака отрицательного заряда, создаваемые вокруг протеогликанов в матрице. В клетках и тканях также есть растворимые и мобильные комплексы с переносом заряда (например, Slifkin, 1971;[24] Гутман, 1978;[25] Мэттэй, 1994[26]).

Рудольф А. Маркус из Калифорнийского технологического института обнаружил, что когда движущая сила превышает определенный уровень, перенос электронов начинает замедляться, а не ускоряться (Marcus, 1999).[27] и он получил Нобелевская премия по химии в 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 живые системы.

Примечания

  1. ^ а б c Гросс, К. Г. (1998) «Клод Бернар и постоянство внутренней среды» Невролог 4: 380–385 [1] В архиве 2009-05-05 на Wayback Machine.
  2. ^ Бернар, К. (1974) Лекции о явлениях, общих для животных и растений. Trans Hoff HE, Guillemin R, Guillemin L, Спрингфилд (Иллинойс): Чарльз С. Томас ISBN  978-0-398-02857-2.
  3. ^ а б Пишингер, Альфред (2007). Внеклеточный матрикс и регуляция почвы. Беркли: Североатлантические книги. С. Предисловие Хартмута Гейне. ISBN  978-1-55643-688-8.
  4. ^ а б c d Кросс, С. Т .; Олбери, У. Р. (1987). «Уолтер Б. Кэннон, Л. Дж. Хендерсон и органическая аналогия». Осирис. 3: 165–192 [175]. Дои:10.1086/368665. PMID  11621658. S2CID  7009676.
  5. ^ Кэннон, В. Б. (1941). "Физиология тела и политика тела". Наука. 93 (2401): 1–10. Bibcode:1941Науки .... 93 .... 1С. Дои:10.1126 / science.93.2401.1. JSTOR  1668231. PMID  17740598.
  6. ^ Моглич, Ф .; Шон, М. (1938). «Энергия колебаний в кристаллах и молекулярных комплексах». Naturwissenschaften. 26: 199. Дои:10.1007 / bf01773365. S2CID  20923144.
  7. ^ Джордан, П. (1938). «Физическая структура органических гигантских молекул». Naturwissenschaften. 26 (42): 693–694. Bibcode:1938NW ..... 26..693J. Дои:10.1007 / BF01606595. S2CID  6114916.
  8. ^ Розенберг, Ф .; Постов, Э. (1969). «Полупроводимость в белках и липидах - его возможное биологическое значение». Летопись Нью-Йоркской академии наук. 158 (1): 161–190. Bibcode:1969НЯСА.158..161Р. Дои:10.1111 / j.1749-6632.1969.tb56221.x. PMID  5256960. S2CID  38934943.
  9. ^ Гутман, Ф., Лайонс, Л. (1981). Органические полупроводники. Малабар, Флорида: Кригер. С. Часть А.
  10. ^ Cameron, I.L .; и другие. (2007). «Проверка простых методов гидратации / обезвоживания для характеристики нескольких водных компонентов на коллагене сухожилия типа 1». Cell Biology International. 31 (6): 531–539. Дои:10.1016 / j.cellbi.2006.11.020. PMID  17363297. S2CID  40478211.
  11. ^ 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. Дои:10.1002 / bip.1981.360201111. S2CID  84640325.
  12. ^ Бровченко, И .; и другие. (2007). «Просачивание воды регулирует полиморфный переход и проводимость ДНК от вычислительной биофизики к системной биологии (CBSB07)». Труды семинара по сетевым адаптерам, Институт вычислительной техники им. Джона фон Неймана. 36: 195–197.
  13. ^ Митчелл, П. (1976). «Векторная химия и молекулярная механика хемиосмотического взаимодействия: передача энергии протичностью». Сделки Биохимического Общества. 4 (3): 399–430. Дои:10.1042 / bst0040399. PMID  137147.
  14. ^ а б c d е ж Мороз, Роберт (2002). Прикладная кинезиология: учебное пособие и справочник основных принципов и практик. Североатлантические книги. ISBN  9781556433740.[ненадежный источник? ]
  15. ^ Хэй, Э. (1981). "Внеклеточный матрикс". Журнал клеточной биологии. 91 (3): 205–223 с. Дои:10.1083 / jcb.91.3.205s. ЧВК  2112832. PMID  6172429.
  16. ^ 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.
  17. ^ Ошман, Дж. Л. (1984). «Состав и свойства основных веществ». Американский зоолог. 24: 199–215. Дои:10.1093 / icb / 24.1.199.
  18. ^ Ошман, Дж. Л. (2008). «Митохондрии и клеточное старение». Подготовка к антивозрастным лечебным средствам. 11.
  19. ^ Levine, S.A .; Кидд, М. (1985). «Антиоксидантная адаптация: ее роль в свободнорадикальной патологии». Отделение биотока, Сан-Леандро, Калифорния.
  20. ^ Линг, Г. (1962). Физическая теория живого состояния: гипотеза ассоциации-индукции. Нью-Йорк: Блейсделл. стр.58.
  21. ^ Karcher, H .; Полтье, К. (1990). "Die geometrie von Minimalfachen". Spektrum der Wissenschaft. 10: 96–197.
  22. ^ Andersson, S .; и другие. (1988). «Минимальные поверхности и структуры: от неорганических и металлических кристаллов до клеточных мембран и биополимеров». Химические обзоры. 88: 221–242. Дои:10.1021 / cr00083a011.
  23. ^ Льюис, Т.Дж. (1982). «Электронные процессы в биологии». Физика в медицине и биологии. 27 (3): 335–352. Bibcode:1982ПМБ .... 27..335л. Дои:10.1088/0031-9155/27/3/001. PMID  7071147.
  24. ^ Слифкин, М.А. (1971). Перенос заряда Взаимодействие биомолекул. Лондон: Academic Press.
  25. ^ Гутман В. (1978). Донорно-акцепторный подход к молекулярным взаимодействиям. Нью-Йорк: Пленум Пресс.
  26. ^ Мэттай, Дж. (Ред.) (1994). Электронный перенос. Берлин: И. Спрингер.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (связь)
  27. ^ Маркус, Рудольф А. (1993). «Реакции переноса электрона в химии. Теория и эксперимент» (PDF). Обзоры современной физики. 65 (3): 599–610. Bibcode:1993РвМП ... 65..599М. Дои:10.1103 / RevModPhys.65.599.