Закономерность построения биологического процесса адаптации у животных и человека к экзогенным антигенам и естественная система общих физиологических элементов организма: монография

Обнаружение механизма взаимодействия антигена с факторами неспецифической регуляции внутри воспалительного периода, представляющего собой относительно самостоятельный срез в общей цепи процесса антигенного заболевания, позволило автору представить раскладку развития процесса заболеваний в виде цепной реакции в деятельности структур организма, обеспечивающего технологическую организацию срочного, раннего и позднего иммунофизиологических ответов. При моделировании процесса заболеваний автор исходил из известных данных, по которым факторы внешней среды могут способствовать развитию заболеваний, но не являются определяющим механизмом. Определяющим внутренним механизмом, способствующим началу существования и развития заболевания являются функциональные особенности взаимодействий факторов специфической и неспецифической регуляций между собой и исполнительными факторами при организации комбинации специализированных механизмов самозащиты.

Все, о чем мы до сих пор говорили, относилось как бы к застывшему кадру, к физиологическим реакциям, каким-то образом приготовленным, но существовавшим сейчас, в момент, когда мы их исследуем, с четко выраженными и поддающимися изменению свойствами. Между тем застывший кадр куда менее выразителен, чем кинолента. Не менее важно, чем свойства "готовых" реакций или процессов. Знать законы их образования, понимать, каким образом происходит сама физиологическая реакция, физиологический процесс. Умолчание о последовательности движения специализированных физиологических реакций – не дефект изложения, а дефект самой старой физиологии. Такую физиологию, изучающую последовательность и скорость физиологических превращений, следует называть физиологической кинетикой. Первый закон физиологической кинетики – закон биологической активности действующих объектов. Это означает, что судьба действующих живых объектов зависит от 2-х условий: а) от уровня энергетической активности (патогенности) раздражителя (эндогенного или экзогенного); б) от уровня активности (возбудимости) сенсорного аппарата в рефлекторном механизме ЦНС. Ход борьбы между этими объектами зависит от этих условий. Закон биологической активности хорошо объясняет, как порядок распределения физиологических реакций приводит к равновесию адаптации в одном из биологических объектов.

Автор показал иммунофизиологический процесс в целом, где структурные элементы вступают в сложные взаимодействия. Их свойства переливаются, дополняют друг друга, давая ключ к пониманию общей картины адаптивной жизнедеятельности. Рассмотрим на схеме № 1 структурную формулу многостадийного процесса заболевания и как решают проблемы распределительной адаптации каждый период полного цикла процесса заболеваний от начала взаимодействия (взаимовлияния) организма с белковым или инфекционным антигенами (напр., оспа, дифтерия, скарлатина и др.) до окончания развития к нему эффекта адаптации.

Для возникновения иммунофизиологического процесса необходим первичный очаг взаимодействия между внешними и внутренними «активизирующими» структурами. Внешним «активизирующим» агентом могут стать любые антигенные стрессоры (например, натуральные антигены, микроорганизмы), способные вызвать иммунофизиологические реакции организма. Внутренним «активатором» является сенсорная зона местного расположения очень чувствительной системы неспецифических регуляторных факторов: рецепторы нервной системы, местные эндокриноциты и клеточные мембраны от прилежащих исполнительных органов. «Сенсорный» переводится с французского как «чувствительный».

При взаимодействии внешних и внутренних активаторов информативная энергия антигенного раздражителя преобразуется в информативную энергию регуляторных факторов организма, которая в них возникает и усиливает явление сенсорной раздражительной слабости, т.е. состояние сверхчувствительности. Чем выше явления сенсорной раздражительной слабости в нейрорегуляторных органах ЦНС, тем активнее явления патофизиологических процессов, происходящих в жизнедеятельности исполнительных органов.

Клиницистов интересует не судьба отдельного фактора при организации заболеваний в живой системе организма, а обсуждение всей структуры заболевания. Что это такое? Структура представляет собой приспособительное состояние «биологического конвейера», которое возникает благодаря системному взаимодействию факторов организма с разными структурными и функциональными специализациями. По существу, заболевание представляет собой процесс иммунофизиологической адаптации. Составные элементы, входящие в структуру процесса адаптации, соединены между собой связями. Превращениям различных связей сопутствует изменение качества и количества биологической энергии. Известно, что изменение биологической энергии в составных частях иммунофизиологического процесса не протекает самопроизвольно, для этого необходимо вначале их «активировать» источниками биологической энергии из внешней среды.

В зависимости от специализации информативной энергии антигена (стрессора), действующей через регуляторные органы, исполнительные факторы, переходя в адаптивное состояние, организуют субъективные и объективные клинические признаки заболевания. В очаге местного контакта с патогеном энергия факторов внутри системы неспецифической регуляции организма способна мгновенно меняться за счет интеграции между прилежащими внутривидовыми факторами неспецифической регуляции. Возникает нейроэндокринная функция, которая, повышая функциональные возможности неспецифической регуляции, усиливает сенсорную активность. Сенсорная активность, словно вода или воздух, проникает в малейшую щель и стремительно меняет метаболическую жизнедеятельность тканей. Возникает сигнал об опасности. Он требует немедленных действий. В этом случае энергетическая деятельность исполнительных факторов (тканей, органов), обеспечивающаяся регуляцией автономных механизмов, изменяется в связи с тем, что рефлекторные перестройки производят в нужный момент последовательное включение резервов в центральных механизмах доминантного управления. В этих случаях дальнейшая судьба местной неспецифической информации может во многом зависеть от формирования в центрах верхних этажей ЦНС разных уровней устойчивых очагов с повышенной возбудимостью (доминанта) на определенный раздражитель внешней среды (Ухтомский А.А. 1927). Природа наделила живой организм резервным составом центральных механизмов управления и сделала это мудро. Резервы проявляются только в том случае, если в них есть нужда.

Выведение на первый план энергетических возможностей сенсорно-эффекторной доминанты в очаге поражения объясняет теперь изменение скорости реакций в цепи иммунофизиологического процесса. Таким образом, заряженные энергией патогена внешней среды неспецифические регуляторные факторы начинают срочно взаимодействовать со специализированными исполнительными факторами многих частей организма, стремясь выдать срочную адаптивную реакцию (стресс). При этом энергия факторов НФАН преобразуется в комплексную энергию исполнительных факторов организма: механическую (спазм сосудов), химическую (обменную – изменение окислительных процессов), секреторную и др. Этот момент говорит об образовании патофизиологической стадии в организме, которая может проявляться либо местными вазомоторными нарушениями (парез или спазм микрососудов), либо общими нарушениями сердечно-сосудистой системы (гипотония – обморок, кома; гипертония – криз). Комплексная неспецифическая реакция организма является срочным физиологическим ответом на воздействие чужеродного антигена.

Чем выше уровень сенсорных нарушений регулярного контроля со стороны нейроэндокринных систем (синдром раздражительной слабости), тем выраженнее нарушения функционального и метаболического равновесия в тканях организма. На этой стадии инфекционный фактор обнаруживает почву для внедрения и размножения в организме.

Итак, профилирующим звеном, содружество с которым органы неспецифического реагирования способствуют организации клинического нрава в срочном физиологическом ответе, является сердечно-сосудистая система. Срочный физиологический ответ этой функциональной группы факторов входит в первую составную часть сложного процесса заболеваний в виде физиологического периода, в котором органы неспецифической регуляции в прямой последовательности соединены во взаимодействие с факторами сердечно-сосудистой системы и создают в них стрессовую (шоковую) ситуацию, которая приводит к расстройству сократительной, обменной и секреторной функций вначале местных микрососудов, а затем системы более широкого уровня действия. ЦНС с помощью рефлекторной функции изменяет просвет микрососудов и скорость кровотока в очаге поражения: вначале местный (микроциркуляторный), а затем и общий (макроциркуляторный). Получив стрессовый энергетический импульс, просвет в микрососудах расширяется (явления пареза) и кровоток замедляется. В стрессовых условиях доминантный очаг сенсорно-эффекторного возбуждения усиливает в микрососудах срочный физиологический ответ углубленным нарушением окислительных процессов (тканевой ацидоз, описан Шаде, 1923). Тканевой ацидоз усиливает проницаемость сосудистых клеток в очаге поражения, а это способствует дальнейшему развитию процесса заболевания. Стрессовая реакция способна возникнуть в одном из участков тела под влиянием любого чрезвычайного фактора внешней среды, имеющего биотическое или абиотическое происхождение. Фазовое развитие неспецифического адаптационного синдрома в физиологических проявлениях стресса разработано Селье, 1936г. Следовательно, стрессовая реакция может являться не только односоставным процессом, оказывать общее влияние на адаптивный процесс, но может служить и одним из звеньев в сложной цепи процесса других заболеваний. Период стрессовой реакции (неспецифический приспособительный период) является первым патогенетическим звеном в сложном процессе таких заболеваний, как анафилаксия и некоторые инфекционные заболевания.

Если организм взаимодействует с чужеродным антигеном, то адаптивно-приспособительные свойства стрессовой реакции оказываются недостаточными. В связи с этим деятельность процесса антигенной адаптации не прекращает своего развития, а переживает переход от одного периода к другому. При взаимодействии организма с биологическим раздражителем тактика адаптации внутренней среды меняется. В борьбу вступает другое средство самозащиты – иммунный (специфический) способ. Специфичность антигенной адаптации – другие способы регуляции жизнедеятельности организма. Работа функциональной группы факторов по формированию стресса изменяет состояние иммунных комплексов, совместная деятельность с которыми формирует иммунофизиологические ответы. Дальнейший путь развития процесса при анафилактическом и инфекционном заболеваниях сопровождается превращением физиологического процесса в иммунный, который разветвляется на два самостоятельных периода: воспалительный (фагоцитарный) и доанафилактический (антителообразующий). Деятельность двух периодов протекает одновременно и параллельно друг другу. Последовательность иммунного развития в биологическом процессе при этом обеспечивается тем, что энергия одной реакции является пусковым (исходным) моментом другой реакции. Рассмотрим каждый из указанных периодов отдельно.

Стрессовая реакция в очаге поражения, вызванная белковыми или инфекционными антигенами, подготавливает условия для включения стадии раннего иммунного ответа – систему лейкоцитарных фагоцитов. Для того чтобы фагоцитарную реакцию привести в действие, нужен энергетический стимул лейкоцитам со стороны факторов НФАН. Передача лейкоцитам энергетического стимула происходит через посредника. Здесь микрососуды являются энергетическим посредником связей (фактор-посредник) между факторами неспецифической регуляции и лейкоцитами. Механизм передачи энергетического поля, при котором перенос энергии с одного звена (микрососуды) на соприкасающееся с ним последующее звено (нейтрофильные лейкоциты), приводит лейкоциты в возбужденное состояние. Возбужденное состояние лейкоцитов образует и реализует фагоцитарную реакцию, обеспечивая множество связей между специализированными структурными факторами организма. Таким образом, кооперативное взаимодействие между иммунными факторами (например, нейтрофильные лейкоциты) с факторами НФАН и факторами сердечно-сосудистой системы, формируя относительно самостоятельную функциональную группу, приводит к появлению нового биологического явления, которому автор дал определение – ранний иммунофизиологический ответ. Это новая ситуация, представляющая собой одну из структурных единиц в сложной цепи процесса анафилаксии. В клинической медицине она получила название – воспалительная реакция.

Определенные виды лейкоцитов обладают разной специализацией иммунного реагирования в пространстве и времени при организации иммунных ответов. С разделением функции между фагоцитами изменилась специализация их взаимоотношений. Из всех видов фагоцитов только нейтрофилы быстрее приспосабливаются к ранним изменениям антигенности любого участка внутренней среды макроорганизма.

Как же проявляются отличительные особенности раннего иммунного ответа со стороны нейтрофилов? В условиях изменчивой возбудимости факторов неспецифической регуляции и последовавшей за этим неоднозначности кровотока в сосудах очага поражения поведение нейтрофилов и способы их пищеварения приобретают свои особенности. Например, при микроциркуляторной фазе раннего иммунного ответа просвет капилляров расширяется (А.С.Шклярский, 1869) и кровоток в них резко замедляется. При замедлении кровотока в микрососудах происходит гидродинамическое перераспределение лейкоцитов из осевого стояния (В.В.Воронин,1959) [5] в краевое. Это явление означает переход процесса иммуноприспособления из одного периода в другой. Рассмотрим, как это происходит.

В условиях краевого стояния форменные элементы крови приобретают возможность наиболее близко контактировать со стенкой микрососудов, от которых вторичным (опосредованным) способом получают энергетический импульс к действию от факторов системы неспецифического реагирования. Таким образом, являясь точкой пересечения в передаче энергетического импульса, микрососуды выступают в роли фактор-посредника между факторами НФАН и нейтрофилами. В этом случае факторы сердечно-сосудистой системы становятся инструментом, через который факторы НФАН действуют на лейкоцитарные фагоциты. Из этого становится ясным, что функциональное состояние лейкоцитарных фагоцитов и их адаптационные возможности находятся в тесной зависимости от энергетического режима работы факторов в системе НФАН. Получив такой сигнал, нейтрофильные и моноцитные лейкоциты приобретают амебовидную форму, начинают двигаться и мигрировать в сторону очага поражения (диапедез), где в содружестве с фагоцитами соединительной ткани осуществляют вне– или внутриклеточное пищеварения антигена внешней среды и собственных структур, ставших чужеродными по отношению к макроорганизму. Возникает фагоцитарная реакция, которая является неотъемлемой частью нового функционального объединения, которому автор дал название – ранний специфический иммунофизиологический ответ, т.е. воспалительная реакция. Интенсивность реализации проявлений воспалительной реакции (альтерация, экссудация, пролиферация) в очаге фагоцитоза зависит от двух причин: а) внутренних – от уровня возбудимости факторов неспецифической регуляции (соотношение возбуждения и торможения в системе факторов неспецифической регуляции, определяющее степень их раздражимости, может определять уровень пространственного развития и качественного течения воспалительной реакции) и б) внешних – от провоцирующей активности свойств раздражителя внешней среды. В связи с этим, значение фагоцитоза в патогенезе анафилаксии резко отличается от таковой при инфекционных заболеваниях. Например, роль фагоцитарно-повреждающих свойств в развитии воспалительной реакции против натуральных антигенов (простые белки, гаптены) – незначительна, так как основное их назначение вызывать образование антител у высших животных и специфически (селективно) реагировать с ними. Отношение же фагоцитоза к микробной антигенности, как к живым биологическим объектам, иное. Чем выше биологическая жизнедеятельность инфекционных микроорганизмов, тем тяжелее проявления воспалительного процесса. Иными словами, чем выше характеристика энергетическая сила в раздражителе, тем активнее скорость патологического процесса в организме.

Ранний специфический иммунофизиологический ответ представляет собой новый поворот в процессе приспособления, он является результатом синтеза функциональных особенностей срочной неспецифической (шоковой) и фагоцитарной реакций, между которыми существует функциональная зависимость. Практика показывает один простой факт: при низкой раздражимости факторов НФАН в воспалительной реакции усиливается явление фагоцитоза (эффект самозащиты), а при высокой их раздражимости возникает эффект аутофагоцитоза (эффект самоповреждения, т.е. усиливается деструктивный тип адаптации). Иными словами, период воспалительной реакции представляет собой иммунофизиологическую реакцию, сущность которой составляет энергетическое взаимодействие между иммунными и физиологическими факторами. Синтез 2-х реакций (стрессовая и фагоцитарная реакции) образует более сложный уровень адаптивной реакции ˗ воспалительную, появление которой означает переход (превращение) физиологической реакции в иммунофизиологическую. Приобретение измененных особенностей ритма возбуждения приспособительными свойствами физиологического процесса при взаимодействии организма с внешним антигеном дает широкие возможности для оценки воспалительных реакций (например, применение живой культуры микроорганизмов в сравнении с убитой вакциной). Из этого следует вывод: состояние сенсорности в макроорганизме и состояние микроорганизма играют решающую роль в организации клинической активности воспалительной реакции. Для создания воспалительной реакции в организме нужны условия, чтобы не просто попасть в организм со стороны микрофлоры, но и развиваться там. Потому что если в организм со здоровым иммунитетом попали микроорганизмы, то они будут уничтожены, и заражение не произойдёт. Период воспалительной реакции представляет собой второе патогенетическое звено процесса адаптации при анафилаксии и инфекционных заболеваниях.

Подтверждением вышеуказанных положений могут служить экспериментальные данные, которые показали, что клинические проявления и сроки течения воспалительного периода при анафилаксии отличаются от такого же периода при инфекционных заболеваниях. В отличие от инфекционных заболеваний при анафилаксии воспалительный период длится короткое время (1-2 суток) и не выдает себя устрашающими симптомами, они скудны или отсутствуют. При инфекционных заболеваниях этот период продолжается длительные сроки и проявляется выраженными токсическими признаками (местными или общими) характерными для воспаления от того или иного патогена. Тогда как же объяснить различие выраженности раннего иммунофизиологического ответа между живыми и неживыми антигенами? Дело в том, что «сила» разных антигенов определяется не только генетическими, но и биоэнергетическими свойствами. Это положение подтверждается следующими фактами: живые (инфекционные) в отличие от неживых антигенов обладают высокими биоэнергетическими свойствами. Чем сильнее биоэнергетические свойства антигена, тем выраженнее воспалительная реакция, определяющая масштабы повреждения. Выводы говорят о том, что антигенный стрессор состоит из соединения разных по составу раздражителей: а) специализированный антигенный возбудитель, б) продукты его жизнедеятельности. Этот факт объясняет отличие активности нейтрофильных реакций в воспалительном периоде процесса антигенной адаптации.

Это говорит об исключительно важной роли фагоцитарного способа в охране биологической индивидуальности своего организма. К сожалению, против высокомолекулярных белков и высокоспециализированных инфекционных патогенов этот способ защиты оказался малопригоден и не смог противостоять им. В сложных процессах многих заболеваний способ биологической защиты с помощью фагоцитарной реакции мог осуществить только предварительную (аварийную) их обработку. Поэтому для окончательной победы над сложными патогенами и завершения процессов заболеваний в ходе эволюции животного мира потребовался и был создан другой механизм охраны биологической индивидуальности организма – антителообразующий. Антителообразующий способ биологической защиты приобрел значение основного иммунного резерва.

Антителообразующий способ защиты организуется в поздние сроки и является решающим фактором в завершении реализации процесса адаптации при том или ином заболевании. Этот способ оказался настолько действенным, что окончательно решил судьбу процесса иммуноприспособления конкретного живого организма с помощью приобретения двух способов самозащиты: самоусилением противостояния против тождественного биологического патогена или ценой усиления саморазрушения при повторном контакте с ним. Современной иммунологии известен структурный состав факторов, формирующих антитела. Основная функция антител – реализация процесса заболеваний против антигенов способом высокоспециализированной иммунной специфичности, способной сохранить биологическую индивидуальность конкретного живого организма внутри вида.

Сравнительный анализ клинических признаков анафилаксии и специализированных инфекционных заболеваний убедил автора в идентичности построения их схематических моделей в иммунофизиологических процессах. Поэтому он изменил первичное название одного из периодов заболевания на другой – вместо доанафилактического на антителообразующий. Это название наиболее точно отражает сущность его содержания. Автор представляет свою интерпретацию развития и реализации этого механизма.

Первичное воздействие антигенов и инфекционных патогенов на живой организм служит пусковым сигналом не только для структур раннего специфического иммунного ответа, но и для жизнедеятельности системно-клеточных коопераций, организующих другой специфический иммунный ответ, который формирует из иммуноглобулинов антитела.

Антителообразующий способ является запасным иммунным вариантом в системе биологической охраны организма. Динамика развития антителообразующего способа адаптации является стержнем, на котором готовится реализация всего цикла процесса антигенного приспособления. При его завершении организм одерживает или проигрывает борьбу за сохранение своей биологической индивидуальности. Деятельность этого механизма в развитии процесса заболеваний происходит в два этапа: подготовительный (скрытый) и действующий (реализующий). На первом этапе заболевания (этап – “тревоги”) действует подготовительный период. Развитие антителообразующего периода протекает одновременно и параллельно с воспалительным периодом. Период антителообразования является третьим патогенетическим звеном в организации процесса антигенной адаптации при анафилаксии и инфекционных заболеваниях. Таким образом, эволюция выделила и способом преемственности соединила в общем процессе два самостоятельных вида иммунной обработки патогена: ранний и поздний неравнозначные специфические иммунные ответы.

Оба специфических периода первого этапа заболевания дополняют друг друга при формировании иммунного процесса. Если бы на первом этапе инфекционных заболеваний преобладал аутофагоцитарный иммунный ответ, то безграничное его развитие могло бы привести к непоправимому: самоуничтожению отдельных участков тела (некроз) или организма в целом (бактериальный шок). Но на помощь ему в определенный момент приходит другой способ иммунной защиты – гуморальный (резервный) .

Отличительной чертой антителообразующего периода является его бессимптомное клиническое течение. Другой отличительной его чертой является то, что антитела, имея уникальное преимущество в специализации иммунной специфичности, не обладают свойством прямого воздействия на исполнительные факторы организма. Этому периоду, как и всем другим периодам заболевания, установлен предел возможности. На завершающий ход реализации иммунофизиологического процесса влияет появление промежуточного продукта (фактора), образующегося при взаимодействии антител с тождественным антигеном. Для реализации свойств антител природой был создан особый механизм – биологическое превращение их в новый фактор, который получил название комплекс антиген-антитело. Представление о том, что комплекс антиген-антитело играет решающую роль в реализации течения формирующегося процесса при анафилаксии и инфекционных заболеваниях, возникло давно у многих исследователей, наблюдавших иммунные проявления организма. На этапах развития иммунологии существовали разные гипотезы о механизме реакции антигена с антителом. В настоящее время наиболее обоснованной гипотезой является представление о детерминированной полярности электрических зарядов между антигеном и антителом. При всех достоинствах этой гипотезы она не может полностью отражать многообразие свойств комплекса антиген-антитело. В данной рукописи автор даёт свою интерпретацию этой проблемы.