Мы уже знаем, что организм строго хранит постоянство внутренней среды, устойчивость ее состава, неизменность биологических свойств. Ведь это залог его «свободной и независимой» жизни. Многочисленные координирующие, регулирующие, компенсирующие механизмы вступают в действие при малейших нарушениях гомеостаза. Но существует еще одна система охраны постоянства внутренней среды. Это система барьерных приспособлений. Внешние барьеры оберегают ее от колебаний и изменений в окружающем мире. Среди них наибольшее значение имеет кожный барьер, надежно защищающий наше тело от ядов, бактерий, вирусов. Через кожу организм освобождается от некоторых чужеродных веществ и многих продуктов метаболизма. К внешним барьерам принадлежат также аппараты дыхательный и пищеварительный. Они защищают организм от вредных химических соединений, находящихся в атмосфере или оказавшихся в пище, случайно или преднамеренно. Мощный барьер образует печень — сложнейшая лаборатория, в которой обезвреживаются ядовитые продукты, образовавшиеся в процессе пищеварения и перешагнувшие кишечную стенку. По воротной вене устремляются всосавшиеся в кишечнике химические соединения, подчас ненужные и даже вредные, встречая на пути трудно преодолимый для них заслон печеночных клеток. Как часто печень, принимая первый удар, спасает организм от отравления и даже гибели, мобилизуя все свои ресурсы на борьбу со вторгшимся в организм врагом. К внешним барьерам относят и почки, освобождающие и очищающие организм от шлаков, продуктов обмена веществ, токсинов и ядов.
Но внешние барьеры не в состоянии обеспечить постоянство непосредственной среды органов и тканей. Они охраняют общую внутреннюю среду — кровь, а клетки органов и тканей, как известно, с кровью не соприкасаются. Необходимые для питания вещества они получают из тканевой жидкости, которая хотя и образуется кровью, но отделена от нее специальными защитными образованиями — внутренними барьерами. Хорошо изучены барьеры между кровью и различными органами (мозгом, глазом, печенью, легкими, половыми железами, суставами и т. д.). Они получили название «гистогематических барьеров».
Существование барьеров позволяет понять, почему некоторые яды, бактерии, вирусы, токсины поражают одни органы и не затрагивают другие. Не совсем понятное сродство (аффинитет), «влечение» отдельных тканей к тем или другим чужеродным веществам, попавшим во внутреннюю среду, в том числе и к фармакологическим препаратам, можно объяснить особенностями строения их барьерных механизмов. В медицине существует представление о зонах наименьшего сопротивления, в которых чаще всего возникают очаги заболевания. Во многих случаях образование таких зон связано с нарушением проницаемости гистогематических барьеров. Так, например, больные диабетом страдают нередко от мучительных болей, известных под названием диабетических невритов. В последние годы было установлено, что эти боли возникают вследствие нарушения гематоневрального, т. е. расположенного между кровью и нервными стволами, барьера. Из-за высокого содержания сахара в крови он становится проницаемым для некоторых болетворных соединений, содержащихся в крови.
Теория барьерных функций организма берет начало с XIII Международного физиологического конгресса в Бостоне. На нем в 1929 г. Л. С. Штерн впервые высказала мысль, что между кровью и органами находятся особые образования, регулирующие состав и свойства непосредственной питательной среды органов и тканей — тканевой жидкости. «Что мы понимаем под гистогематическими барьерами,— спрашивает она в одной из своих статей 1936 г. — Гистогематические барьеры — понятие физиологическое, функциональное. Это механизмы, вернее комплекс аппаратов или механизмов, регулирующих органов и тканей; другими словами, тот аппарат, который регулирует обмен между общей питательной средой (кровью) и непосредственной питательной средой отдельных органов, т. е. тканевой жидкостью».
С тех пор прошло более 50 лет, но, перелистывая недавно опубликованную «Физиологию гистогематических барьеров», другого определения мы не находим. Несмотря на неточность названия (гистогематический, т. е. барьер между тканями и кровью, а не как следует из всего смысла теории барьерных функций — кровью и тканями), оно прочно вошло в литературу, хотя многие авторы писали впоследствии о внутренних, гематопаренхиматозных, гистоцитарных, сосудисто-тканевых, биологических, физиологических и иных барьерах. И когда на одном из всесоюзных совещаний по проблеме гистогематических барьеров был поднят вопрос о более точном, более адекватном термине, все участники совещания единодушно высказались за сохранение старого названия. Существуют термины привычные, узаконенные временем и традициями. Заменять их практически невозможно и нецелесообразно. Поэтому физиологическая наука сохранила название «гистогематические барьеры», попутно тем самым признав, что барьерные механизмы действуют в обоих направлениях: кровь→ткани и ткани→кровь. Это особенно важно, поскольку и сама Л. С. Штерн и некоторые ее ученики полагали, что барьеры действуют как клапаны, регулируя движение из крови в ткани, и как вентили — из тканей в кровь.
И еще об одном надо сказать. Наиболее широкое развитие проблема барьерных функций получила в нашей стране. Здесь ее больше всего изучают, здесь о ней больше всего говорят и спорят. Помимо работ школы Л. С. Штерн (Я. А. Росина, С. Я. и Я. Л. Рапопортов, М. М. Громаковской, П. Фонвиллера, автора этих строк и многих других), в разработку учения о барьерах внесли свой вклад А. А. Богомолец, Н. Д. Стражеско, А. В. Лебединский, Б. Н. Тарусов, Н. Н. Зайко, Ю. П. Петрович, А. И. Смирнова-Замкова, И. А. Аршавский и ряд других представителей отечественной науки.
Целый раздел науки о роли и значении биологических мембран, получивший широкое распространение за последние годы, не заменяет и не подменяет представления о гистогематических барьерах. Физиология барьерных механизмов значительно шире, и проницаемость мембран является лишь одним из факторов, определяющих функциональное состояние барьеров.
К гистогематическим барьерам могут быть отнесены все без исключения барьерные образования между кровью и органами. Однако нельзя не признать, что существуют специализированные барьеры, имеющие особо важное значение для жизнедеятельности организма. К ним мы относим более подробно изученные гематоэнцефалический барьер (между кровью и центральной нервной системой), гематоофтальмический барьер (между кровью и водянистой влагой глаза), гематолабиринтный барьер (между кровью и ушной эндолимфой), гематотестикулярный барьер между кровью и половыми железами, барьер между кровью и слюнными железами и т. д. К гистогематическим барьерам относятся также барьеры между кровью и жидкими средами организма (цереброспинальной жидкостью, лимфой, плевральной, синовиальной жидкостями). Они получили название гематоликворного, гематолимфатического, гематопреврального, гематосиновиального барьеров. Плацентарный барьер (между матерью и плодом), хотя и не относится к гистогематическим барьерам, осуществляет чрезвычайно важную функцию защиты развивающегося плода. Советские ученые В. А. Горбань и Н. И. Зайко делят гистогематические барьеры на три группы: изолирующие, частично изолирующие и неизолирующие. Результаты их исследований показывают, что гистогематические барьеры в высокой степени адаптированы к структуре и функции «опекаемых» ими органов и тканей.
Основные теоретические представления о барьерных функциях организма построены на изучении барьера гематоэнцефалического. В дальнейшем они были перенесены, в известной степени механически, на все гистогематические барьеры. Между тем гематоэнцефалический барьер имеет свою специфику и свои анатомические и физиологические особенности и о нем речь будет идти особо.
Жизнедеятельность клеток и органов сама по себе предопределяет многообразие, постоянно возникающие и затухающие сдвиги в составе и свойствах их микросреды. Выравнивание этих сдвигов, поддержание устойчивости и постоянства возможны только при наличии безупречно действующих механизмов. Метаболизм клеток, удовлетворение их потребностей в необходимых питательных веществах, своевременное поступление гуморально-гормональной информации, координация и корреляция функций органов и физиологических систем, равно как и защита их от чужеродных, поступивших в кровь химических соединений или образовавшихся в ней продуктов нарушенного метаболизма, в высокой степени зависят от функционального состояния гистогематических барьеров. Отсюда основная, ведущая функция любого гистогематического барьера — регулирование состава и свойств непосредственной питательной среды органов и тканей. Эта функция действует постоянно, в то время как защитная проявляется только в случаях необходимости. Но и защищая, барьеры тем самым регулируют состав и свойства микросреды органов и тканей. Поэтому и защитная и регуляторная функции гистогематических барьеров составляют диалектическое единство, конечной целью которого является сохранение постоянства внутренней среды организма.
Химический состав, физико-химические и биологические свойства непосредственной питательной среды органов (тканевой жидкости) обусловлены: 1) поступлением веществ из крови, которое зависит от сопротивляемости гистогематического барьера данного органа в направлении кровь→ткани; 2) поглощением и использованием составных частей тканевой жидкости клетками и неклеточными элементами органа в процессе обмена веществ; 3) поступлением продуктов клеточного и тканевого обмена (метаболитов) в тканевую жидкость; 4) удалением метаболитов из тканевой жидкости, т. е. переходом их из непосредственной питательной среды органа в кровь через гистогематический барьер данного органа (ткани→кровь).
Существование барьеров между тканями и кровью оспаривается многими исследователями. Доказано, что не все вещества, циркулирующие в крови, проникают в ткани. В этом проявляется как защитная, так и регулирующая функция барьеров. Но известно также, что все вещества, поступившие из клеток в тканевую жидкость, выводятся в ток крови. Иначе организм не мог бы существовать. Однако выведение это происходит с различной скоростью для разных веществ и может изменяться в зависимости от состояния соответствующего барьера. В этом проявляется один из аспектов регулирующей функции барьеров.
Важнейшее значение для функции барьеров имеет очищение (клиренс) микросреды органов и тканей от продуктов распада и метаболизма. В нескольких экспериментальных работах мы пробовали вводить определенные вещества непосредственно в разные ткани и фиксировать время их перехода в кровь. С этой целью использовались различные радиоактивные изотопы, определение которых в крови и тканях осуществляется легко и просто. Оказалось, что одни вещества довольно быстро исчезают из тканей, в то время как другие обнаруживаются в них через длительный промежуток времени. В этих опытах переход в кровь замедлялся при возбуждении симпатического отдела вегетативной нервной системы, при состоянии стресса, при некоторых формах нарушения гипоталамической регуляции. В то же время возбуждение парасимпатического отдела вегетативной нервной системы сопровождалось обычно ускорением этого процесса. Интересно отметить, что в первом случае кровь содержала большие количества катехоламинов, во втором — ацетилхолина и гистамина. Вряд ли проницаемость гистогематических барьеров в направлении ткани→кровь регулируется одной лишь вегетативной нервной системой. Это мы увидим в главе о гематоэнцефалическом барьере, хотя она играет немаловажную роль в освобождении тканевой жидкости от продуктов обмена, ядовитых и вредных для организма веществ.
Но все-таки вопреки своему не очень точному названию гистогематические барьеры осуществляют основную функцию в направлении кровь→ткани.
Гистогематический барьер органа, будь то мозг, печень, сердце, селезенка, желудок, кишка, легкое и т. д., определяет функциональное состояние последнего, его деятельность, способность противостоять вредным влияниям. Значение барьера заключается в создании оптимальных условий для жизнедеятельности клеточных и неклеточных элементов, что особо важно для всего организма и его отдельных частей. Осуществляя регуляторную функцию, гистогематические барьеры способствуют сохранению органного и клеточного гомеостаза. Нельзя считать, что барьеры только затрудняют переход веществ из крови в ткани. Это несколько примитивное представление нередко бытует в специальной литературе. Во многих случаях барьеры способствуют переходу необходимых для жизнедеятельности клеток веществ из крови в ткани. Прежде всего барьеры активны. И поэтому неправильно всю их деятельность сводить к «проницаемости». Однако все же мы почти всегда, характеризуя состояние того или иного барьера, говорим именно о его проницаемости, несмотря на то что проблема проницаемости составляет лишь часть учения о гистогематических барьерах. Такова сила традиции в научных изысканиях.
Между тем барьер — это сложное, отнюдь не только морфологическое, а функциональное, физиологическое понятие. Это система регуляторных и защитных приспособительных механизмов, подлежащая рассмотрению и изучению в разных планах, различных аспектах. Барьеры активно отбирают из крови необходимые для жизнедеятельности органов вещества и столь же активно выводят из тканевой жидкости продукты метаболизма. Функциональное состояние барьеров — уравнение со многими неизвестными, одним из которых является селективная (избирательная) проницаемость. Барьер не полупроницаемая мембрана, подчиняющаяся законам химии и физики. Но в то же время проницаемость — одно из свойств барьера, один из бесспорных механизмов его функционирования. Поступление веществ из крови в ткани и из тканей в кровь — сложный процесс, регулируемый многочисленными морфологическими, физиологическими (нервными и гуморальными), физическими, химическими факторами.
Несколько расширяя и углубляя высказывания скандинавского ученого Л. Херлина, можно сказать, что функции гистогематических барьеров объясняют все явления, предотвращающие, понижающие, замедляющие и даже облегчающие поступление веществ в органы и ткани и удаление из них продуктов межуточного обмена. Многочисленные физические, химические, морфологические концепции, предложенные для объяснения избирательной проницаемости гистогематических барьеров, не решают проблемы. Деятельность барьеров может осуществляться при помощи механического давления, диализа, ультрафильтрации, осмоса, равновесия Доннана, калий-натриевого насоса, электрических изменений, растворимости в липидах, особого тканевого сродства или метаболической активности клеточных элементов, пиноцитоза и т. д.
Одним из механизмов барьерной функции представляется активный транспорт некоторых электролитов через мембраны. Установлено, что переход метаболитов, медиаторов, ферментов, гормонов через гистогематические барьеры зависит не только от величины молекул, размеров пор в мембранах, открытия и закрытия ионных канальцев, электрического заряда, растворимости в липидах, но в основном от потребностей органа, нервных и гуморальных влияний, скорости кровотока, микроциркуляции, площади открытых и резервных капилляров, наличия или отсутствия функциональных и морфологических нарушений. Важное значение для состояния барьеров имеет наличие в них метаболических структур, т. е. тканевых элементов, способных нейтрализовать, разрушать или связывать содержащиеся в крови биологически активные соединения. Таким образом, гистогематические барьеры можно рассматривать как саморегулирующуюся систему, представляющую одно из звеньев комплексного нейрогуморально-гормонального аппарата, обеспечивающего состояние гомеостаза.
Гистогематические барьеры осуществляют своевременное поступление в непосредственную питательную среду органов и тканей адекватной гуморальной информации о состоянии регуляторных систем в различных частях организма. Проникая через гистогематический барьер в орган, биологически активные вещества оказывают свое действие не только на клетки, но и на специфические хеморецепторы, что ведет к возникновению как местных, так и распространенных (общих) физиологических и биохимических реакций.
К этому вопросу мы еще вернемся в главе о гематоэнцефалическом барьере, наиболее подробно и всесторонне изученном защитном и регуляторном механизме, расположенном между кровью и центральной нервной системой.
Для того, чтобы изучить состояние гистогематических барьеров, приходится прибегать главным образом к методам анатомии и гистологии. Получить тканевую жидкость органа, подобно тому как мы получаем цереброспинальную жидкость, практически невозможно. На помощь исследователю приходит микроскоп — световой или электронный. В кровь подопытного животного вводятся резко контрастные вещества и исследуется их проникновение в межклеточные пространства или клетки того или иного органа. Обычно кусочки тканей, обработанные соответствующим образом, изучаются при сильном увеличении.
Нередко применяется метод витальной (прижизненной) микроскопии. Вместо мертвых, зафиксированных объектов, которыми оперирует классическая гистология, витальная микроскопия позволяет рассмотреть живые, неизмененные органы и ткани. Другие же способы изучения барьеров заимствованы в основном из практики исследования гематоэнцефалического барьера.
Как в эксперименте на животных, так и в клинике используются методы сравнительного исследования состава притекающей к органу (артериальной) и оттекающей от него (венозной) крови. Для суждения о защитной и регуляторной функции барьеров между кровью и жидкими средами организма (лимфой, цереброспинальной, плевральной, синовиальной жидкостями) производится количественное определение в крови и соответствующих жидкостях свойственных организму или введенных извне веществ.
В самом начале эры антибиотиков мы совместно с советским микробиологом Н. А. Красильниковым вводили в кровь животных антибиотик стрептомицин и имели возможность убедиться, что он по-разному распределяется в организме. В некоторых органах и тканях стрептомицин почти не обнаруживается, в то время как в других он как бы «накапливается». Барьерной функцией мы объяснили малую эффективность лечения стрептомицином туберкулеза, некоторых внутренних органов и с этим до сих пор приходится считаться в клинической практике. Появилось множество исследований, в которых индикатором состояния гистогематических барьеров служили радиоактивные вещества (например, различные белки, адреналин, ацетилхолин, инсулин, тиамин, глицин, фосфор, кальций, калий, натрий, хлор, стронций, цезий, золото, медь, марганец, мышьяк, сера и др.). В какой-то степени это позволило судить не только о защитной, но и о регуляторной функции гистогематических барьеров отдельных органов.
Состояние гистогематических барьеров в направлении ткани→кровь можно оценить, вводя испытуемое вещество в ткани (внутрикожно, подкожно, внутримышечно) и определяя скорость их всасывания или (при введении радиоизотопных индикаторов) время полуудаления.
Для оценки барьерной функции целостного организма то или иное вещество, например фосфор или натрий, вводят внутривенно и в течение определенного времени исследуют его исчезновение из кровотока или — при введении радиоизотопных индикаторов — время полуудаления. Метод этот условный. Он дает известное представление о состоянии барьерных механизмов организма, но отнюдь не отдельных гистогематических барьеров. Обилие методов исследования — показатель отсутствия общепризнанного критерия для оценки барьерной функции. Отсюда и возникла оценка функционального состояния гистогематических барьеров по величине коэффициента проницаемости, т. е. по соотношению концентрации того или иного вещества в органе и в крови (К=а/б, где а — концентрация вещества в органе или в какой-либо жидкой среде организма, б — концентрация его в крови). Однако на самом деле величина К соответствует распределению исследуемого вещества между тканями и кровью, поскольку содержание его в ткани зависит не только от поступления из крови в тканевую жидкость или из нее в кровь, но и от характера и интенсивности метаболизма клеток, т. е. от использования вещества клетками или поступления метаболитов в микросреду органа.
Функциональное состояние гистогематических барьеров, как уже указывалось, не может быть сведено к одной лишь их проницаемости, и, следовательно, коэффициент проницаемости правильнее назвать коэффициентом распределения. Спор вокруг этого термина беспредметен, хотя в литературе «коэффициент проницаемости» встречается чаще, чем «коэффициент распределения». Приходится еще раз подчеркнуть, что функциональное состояние гистогематических барьеров определяется не только проницаемостью (сопротивляемостью, резистентностью) их к чужеродным или свойственным организму химическим соединениям, но в основном их физиологической активностью, т. е. способностью создавать и поддерживать наиболее благоприятные условия в непосредственной питательной среде органов, необходимой для нормальной жизнедеятельности органов, тканей и организма в целом.
В зависимости от физиологической активности гистогематических барьеров их сопротивляемость (или проницаемость) по отношению к тем или другим веществам может повышаться или снижаться, что ведет к увеличению или уменьшению величины коэффициентов распределения. Так, например, при значительном увеличении содержания того или другого вещества в крови количество его в органе может не измениться или повыситься лишь незначительно. При этом величина коэффициента распределения снижается, что является показателем как высокой активности соответствующего гистогематического барьера, так и снижения его проницаемости. В других случаях содержание вещества в органе нарастает при постоянной или низкой его концентрации в крови. Повышенный в этом случае коэффициент распределения указывает на уменьшение активности барьера и одновременно на его высокую проницаемость.
Все эти закономерности, в которых на первый взгляд трудно разобраться, имеют важное принципиальное значение. Функциональное состояние, сопротивляемость (резистентность), активность, проницаемость, деятельность гистогематических барьеров — отнюдь не синонимы. Каждое определение имеет свой внутренний смысл и характеризует отдельные грани многоплановой проблемы барьерной функции организма.
Большая пластичность гистогематических барьеров, их лабильность к постоянно меняющимся условиям внешней и внутренней среды играют важную роль в жизнедеятельности организма. Барьерная функция меняется в зависимости от возраста, пола, нервных, гуморальных и гормональных взаимоотношений в организме, тонуса и реактивности вегетативной нервной системы, многочисленных внешних и внутренних воздействий. Состав крови, хоть и в узких пределах, но все же меняется. Обмен в клетках и органах усиливается и ослабевает, содержание биологически активных веществ и солей по обе стороны различных барьеров нарастает и снижается, в кровь поступают иногда чужеродные вещества. И барьеры неизбежно перестраивают свои свойства, приспособляясь к потребностям клеток, органов, физиологических систем, целостного организма.
Точно так же, как не существует абсолютного неколеблющегося постоянства внутренней среды, не существует и абсолютно непроницаемых к тому или другому веществу барьеров. Каждое вещество, свойственное организму или чужеродное, в том или другом (иногда совершенно незначительном) количестве проникает в орган. Иногда это микрограммы и даже нанограммы, иногда миллиграммы. Величины эти меняются в зависимости от потребностей клеток и состояния организма.
Гистогематические барьеры, охраняя постоянство тканевой жидкости, задерживают одни метаболиты, пропускают другие и способствуют наиболее быстрому удалению третьих. Конечно, они не являются автономными и изолированными образованиями в организме. Чутко и быстро отзываясь на изменения состава омывающей их снаружи (кровь) и изнутри (тканевая жидкость) среды, на импульсы, посылаемые центральной и периферической нервной системой, они меняют, в зависимости от условий, свою проницаемость, повышают и понижают ее, регулируя состав и свойства непосредственной среды органов и тканей.
Любое резкое колебание в составе и свойствах тканевой жидкости ведет к изменению состояния и деятельности омываемых ею клеток, к расстройству бесперебойной и координированной работы органов. Нарушение резистентности по отношению к различным чужеродным веществам и продуктам нарушенного метаболизма, циркулирующим в крови, может привести к возникновению патологического процесса в отдельных органах, а затем во всем организме. Нечувствительность, или иммунитет, так же как и сродство или способность органа захватывать определенные химические вещества, бактерии, токсины, зависит в той или иной мере от функционального состояния соответствующего гистогематического барьера, поскольку обязательной предпосылкой непосредственного воздействия на клеточные элементы является проникновение болезнетворного начала в микросреду органа.
Снижение сопротивляемости гистогематического барьера органа делает его более восприимчивым, а повышение ее — менее чувствительным к химическим соединениям, образовавшимся в процессе метаболизма или введенным в организм с экспериментальной или лечебной целью.
И, наконец, из каких же анатомических элементов формируются барьерные механизмы? Можно ли вообще говорить о структуре гистогематических барьеров, если это понятие в первую очередь физиологическое, функциональное? Вот, что пишет о структуре барьеров Л. С. Штерн: «... циркулирующий в крови краситель выходит из кровяного русла через стенки капилляров. Постепенно окрашиваются отдельные слои стенок, а затем появляется краска вокруг сосуда, окружая его в виде рукава, который постепенно расширяется. Капилляры в разных органах имеют свои особенности... Морфологическим субстратом того аппарата, который мы назвали гистогематическим барьером, являются в первую очередь стенки капилляров. Активность и функциональные особенности барьера определяются главным образом структурой стенок капилляров».
В настоящее время можно считать доказанным, что эндотелий капилляров в разных органах обладает характерными морфологическими особенностями. По форме ядра, строению его оболочки, структуре и количеству хроматина эндотелиальные клетки капилляров различных органов значительно отличаются друг от друга. Складывающиеся в онтогенезе чрезвычайно изменчивые особенности эндотелиальных клеток, возможно, и являются морфологической основой избирательной проницаемости гистогематических барьеров. Переход веществ из крови в окружающую среду происходит через мельчайшие поры между эндотелиальными клетками и сквозь некоторые истонченные участки самих клеток, названных «окошками» или «фенестрами». Под эндотелиальными клетками, выстилающими просвет сосудов, располагается базальная мембрана, в составе которой обнаруживаются особые клетки не совсем ясного назначения — перициты. Между эндотелиальными клетками и вокруг них лежит основное аморфное вещество, которому многие исследователи придают важное значение в осуществлении барьерных функций.
Для проницаемости гистогематических барьеров важное значение имеет особый надмембранный гликопротеидный слой, получивший название гликокаликса. Это совокупность нитчатых и гранулярных элементов, образующих своеобразную сеть, выполняющую разнообразные физиологические функции.
Нет необходимости описывать особенности строения капилляров. Структура и проницаемость капиллярной стенки далеко неодинакова в разных тканях и органах. Одно только необходимо подчеркнуть. Стенка капилляра отнюдь не полупроницаемая мембрана, через которую все вещества просачиваются в «забарьерную» зону. Переход их — сложный активный физиологический процесс. И не только физиологический, но и физико-, и биохимический. В нем принимают участие и морфологические образования — поры, фенестры, пиноциты — мельчайшие пузырьки в эндотелиальных клетках, открывающиеся либо в просвет сосуда, либо в сторону базальной мембраны, биохимические соединения, обнаруженные в основном аморфном веществе, — мукополисахариды, особенно гиалуроновая кислота, липиды, белки, перициты и подвижные клеточные элементы — лейкоциты, макрофаги.
Вплотную к капилляру прилежит слой соединительной ткани. А. А. Богомолец придавал ему особое значение в осуществлении барьерных функций. Он считал, что эта ткань представляет депо, в котором откладываются и задерживаются чуждые и вредные для организма вещества и бактерии. Она защищает органы и ткани от отравления, инфекции, разрушения. Путь из капилляров к клеткам органов лежит через соединительную ткань и она, в свою очередь, стоит на страже постоянства внутренней среды.
Но природа изобретательна и осторожна. Как правило, она предпочитает двойное, тройное надежное охранение. Вот почему организм строит последние препятствия — оболочки клеток и внутриклеточные барьеры. В том случае, когда вредное или ненужное для нормальной жизнедеятельности вещество даже находится в тканевой жидкости, оно нередко не может проникать в клетку и в самой клетке задерживается внутриклеточными защитными механизмами, ограждающими особо важные ее структурные образования. «Для того, чтобы клетки могли существовать как автономные единицы,— пишут английские авторы Е. Свенсон и В. Уэбстер, — и выполнять присущие им функции, совершенно необходимо, чтобы обмен различными веществами между клеткой и внешней средой каким-то образом регулировался. Различия в химическом составе между содержанием клетки и внешней средой выражают определенную степень упорядоченности». Эта упорядоченность может поддерживаться только при наличии барьера, препятствующего свободному перемещению веществ из среды в клетку и из клетки в среду. Роль такого барьера выполняет плазматическая мембрана. Но электронный микроскоп выявляет чрезвычайно тонкую систему высокоструктурированных мембран в самой клетке, образующих внутриклеточные барьеры. Клеточные и внутриклеточные барьеры существенно различны в разных клетках и органах. И именно эти различия лежат в основе широкого диапазона физиологической их активности.
Проницаемость гистогематических барьеров повышается и снижается при действии различных физических и химических факторов на организм, при некоторых физиологических и патологических состояниях (смена сна и бодрствования, голодание, утомление, беременность, послеродовой период, состояния стресса, тревоги, шок, переохлаждение, перегревание, лихорадка, различные инфекционные заболевания, действие ионизирующей радиации и т. д.).
Некоторые содержащиеся в крови и тканях или введенные извне биологически активные вещества (например, ацетилхолин, гистамин, серотонин, брадикинин, различные ферменты, в первую очередь фермент гиалуронидаза) в небольших количествах снижают сопротивляемость гистогематических барьеров и тем самым повышают переход вещества из крови в органы и ткани. Противоположное действие оказывают катехоламины, соли кальция, рутин и другие.
При патологических процессах барьерная функция организма нередко перестраивается, сопротивляемость (резистентность) гистогематических барьеров повышается или снижается. Снижение сопротивляемости соответствующих барьеров делает органы более восприимчивыми к ядам и инфекциям, по некоторым данным — усиливает рост опухолей. Напротив, повышение сопротивляемости нередко носит защитный или компенсаторный характер. Организм защищается от чужеродных веществ, случайно или с лечебной целью введенных в кровь. Во многих случаях гистогематические барьеры препятствуют поступлению в те или другие органы лекарственных препаратов, антибиотиков и антител. Этим объясняется их неэффективность. Вот почему проблема регулирования функционального состояния барьеров имеет для клиники особо важное значение. Предложены самые различные методы воздействия на барьеры отдельных органов. Облучение (общее или местное) разными участками светового спектра (инфракрасным и ультрафиолетовым), воздействие ультракороткими, высокочастотными волнами, рентгеновыми лучами, ультразвуком, электромагнитным полем сверхвысокой частоты, иногда обычное прогревание, а также введение в организм некоторых гормонов, фармакологических препаратов, ферментов, психотропных веществ, витаминов и т. д. изменяют функциональное состояние гистогематических барьеров. Все эти методы могут быть использованы в лабораторной и медицинской практике для целенаправленной перестройки барьерных функций.
Успех физиотерапевтических мероприятий во многих случаях зависит от изменения проницаемости барьеров. Искусственное снижение сопротивляемости того или иного гистогематического барьера путем различных физических или химических воздействий может повысить или расширить действие лекарственных препаратов, не проникающих в обычных условиях в непосредственную среду органа, в то время как повышение сопротивляемости служит целям профилактики при инфекциях, интоксикациях, опухолевом росте и т. д. Проницаемость барьеров повышается при введении тех или других веществ (например, некоторых антибиотиков, лечебных сывороток) непосредственно в артерию, питающую орган. Резкое повышение их концентрации в притекающей к органу крови значительно увеличивает эффективность препарата, необходимого для лечения местных нарушений. И, наконец, в определенных случаях для воздействия на клетки пораженного органа химические соединения, лекарственные препараты, лечебные сыворотки вводятся, если это возможно, в обход того или другого барьера (в цереброспинальную жидкость, плевральную и суставные полости, в ткань органа и т. д.).