К проблеме физиологического адаптационного гомеостаза в модели организма теплокровных животных (обзор)

Автор: Колесник Евгений Анатольевич, Дерхо Марина Аркадьевна

Журнал: Вестник Челябинского государственного университета. Образование и здравоохранение @vestnik-csu-obrazovaniye-i-zdravookhraneniye

Рубрика: Обзор мнений

Статья в выпуске: 4 (12), 2020 года.

Бесплатный доступ

Цель работы - обзорная теоретическая характеристика некоторых биофизических механизмов физиологической адаптации гомеостаза гомойотермного животного во взаимосвязи с условиями среды жизнедеятельности. Эрвин Шрёдингер впервые охарактеризовал негэнтропию как ведущий критерий отличия живой системы от неживой. Образно отмечалось, что биосистема «питается отрицательной энтропией», привлекая поток негэнтропии (отрицательной энтропии) на себя (обмен веществ), который она производит (анаболизм и катаболизм), и таким образом поддерживает себя на стационарном и довольно низком уровне энтропии (собственной - положительной энтропии). Известно, что производство энтропии на единицу массы в единицу времени (измеренное по обмену веществ) возрастает в течение первого периода онтогенеза, достигая максимума величины значения энтропии, и после этого начинает убывать, достигая стационарного значения. Таким образом, была установлена цикличность величин энтропии, с периодами пиковых значений и стабилизации, в процессах неонатального роста и развития организма. Соответственно, в основе гомеостаза развития организма, то есть его термодинамической характеристики реализуется некоторое «стационарное неравновесное состояние», некритичные отклонения от гомеостаза могут быть выгодны биосистеме в перспективе, в целях дальнейшего сохранения жизнедеятельности. Акцентируется, что преобладание анаболизма в начальных периодах роста и развития обусловлено негэнтропийной ролью неспецифических адаптационных реакций, отражающихся в «гомеостатической кривой» колебанием физиологических ресурсов, в том числе изменением характера динамики содержания пластических и гуморальных веществ в плазме крови организма животного. Следовательно, сама нестабильность, или термодинамическая вероятность энтропии даёт возможность внутренней среде организма приспосабливаться к факторам среды жизнедеятельности (как к замку ́ подбирать нужные ключи): выживать и формировать адаптации в каждом последующем физиологическом периоде, основывающиеся на неспецифических адаптационных реакциях, заложенных в предыдущем физиологическом периоде, то есть реализовывать адаптационный гомеостаз в онтогенезе.

Еще

Термодинамика биосистемы, энтропия и негэнтропия, регуляция и адаптация, адаптационный гомеостаз, куры

Короткий адрес: https://sciup.org/170191245

IDR: 170191245   |   DOI: 10.24411/2409-4102-2020-10402

Список литературы К проблеме физиологического адаптационного гомеостаза в модели организма теплокровных животных (обзор)

  • Анохин, П. К. Очерки по физиологии функциональных систем / П. К. Анохин. — М. : Медицина, 1975. — 448 с.
  • Анохин, П. К. Кибернетика функциональных систем : избранные труды / П. К. Анохин ; под ред. К. В. Судакова ; сост. В. А. Макаров. — М. : Медицина, 1998. — 400 с.
  • Бауэр, Э. С. Теоретическая биология / Э. С. Бауэр. — М. ; Л. : Изд-во Всесоюз. ин-та эксперимент. медицины, 1935. — 206 с.
  • Брильков, А. В. На пути к физическим принципам биологической эволюции / А. В. Брильков, Ю. Ю. Логинов, И. А. Логинов, Е. В. Брилькова, О. А. Золотов, В. В. Дубич // Успехи соврем. естествознания. — 2012. — № 2. — С. 53-59.
  • Гаврилов, В. М. Термодинамика эндотермных животных и развитие эндотермии в эволюции птиц / В. М. Гаврилов // Пятнадцатое Всероссийское совещание с международным участием и восьмая Школа по эволюционной физиологии, посвящённые памяти академика Л. А. Орбели и 60-летию Института эволюционной физиологии и биохимии имени И. М. Сеченова РАН : сб. материалов. — СПб. : ВВМ, 2016. — С. 43.
  • Галочкин, В. А. Межсистемные связи иммунитета, нейроэндокринной регуляции и факторов питания в свете концепции общего иммунофизиологического контроля резистентности / В. А. Галочкин, В. П. Галочкина, А. В. Агафонова, Г. Г. Черепанов // Проблемы биологии продуктивных животных. — 2016. — № 3. — С. 24-46.
  • Галочкин, В. А. Взаимосвязь нервной, иммунной, эндокринной систем и факторов питания в регуляции резистентности и продуктивности животных (обзор) / В. А. Галочкин, К. С. Остренко, В. П. Га-лочкина, Л. М. Фёдорова // Сельскохозяйств. биология. — 2018. — Т. 53, № 4. — С. 673-686. — doi: 10.15389/agrobiology.2018.4.673rus; doi: 10.15389/agrobiology.2018.4.673eng.
  • Гаркави, Л. Х. Роль синхронизации и резонансных явлений в управлении гомеостазом организма / Л. Х. Гаркави, Е. Б. Квакина // Гомеостатика живых, технических, социальных и экологических систем: [По материалам семинаров / Ю. М. Горский, В. И. Астафьев, В. П. Казначеев и др.] ; отв. ред. Ю. М. Горский ; АН СССР, Всесоюзный семинар «Гомеостатика живых и технических систем». — Новосибирск : Наука : Сиб. отд-ние, 1990. — С. 163-179.
  • Гленсдорф, П. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций / П. Гленсдорф, И. Пригожин ; пер. с англ. Н. В. Вдовиченко, В. А. Онищука / под ред. Ю. А. Чизмаджева. — М. : Мир, 1973. — 280 с.
  • Горизонтов, П. Д. Гомеостаз / П. Д. Горизонтов. — М. : Медицина, 1981. — 576 с.
  • Горский, Ю. М. Гомеостатика: модели, свойства, патологии / Ю. М. Горский // Гомеостатика живых, технических, социальных и экологических систем: [По материалам семинаров / Ю. М. Горский, В. И. Астафьев, В. П. Казначеев и др.] ; отв. ред. Ю. М. Горский ; АН СССР, Всесоюзный семинар «Гомеостатика живых и технических систем». — Новосибирск : Наука : Сиб. отд-ние, 1990. — С. 20-67.
  • Дильман, В. М. Большие биологические часы. Введение в интегральную медицину / В. М. Диль-ман. — М. : Знание, 1986. — 256 с.
  • Казначеев, В. П. Проблемы гомеостаза в свете теории общей патологии и адаптации человека / В. П. Казначеев // Гомеостатика живых, технических, социальных и экологических систем: [По материалам семинаров / Ю. М. Горский, В. И. Астафьев, В. П. Казначеев и др.] ; отв. ред. Ю. М. Горский; АН СССР, Всесоюзный семинар «Гомеостатика живых и технических систем». — Новосибирск : Наука : Сиб. отд-ние, 1990. — С. 9-19.
  • Козлова, С. В. Морфофункциональное состояние надпочечников цыплят-бройлеров при различных способах содержания / С. В. Козлова, К. А. Сидорова, Н. А. Татарникова, Н. А. Череменина // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. — 2017. — № 134. — С. 1106-1116. — doi: 10.21515/1990-4665-134-090.
  • Колесник, Е. А. Алгоритм анализа системообразующих элементов факторной модели гуморальной регуляции метаболизма бройлерных кур / Е. А. Колесник // Вестник Тверского государственного университета. Серия: Биология и экология. — 2017. — № 1. — С. 69-75.
  • Колесник, Е. А. Об участии холестерола, прогестерона, кортизола и липопротеинов в возрастных изменениях обмена веществ у цыплят-бройлеров промышленного кросса / Е. А. Колесник, М. А. Дерхо // Сельскохозяйственная биология. — 2017. — Т. 52, № 4. — С. 749-756. — doi: 10.15389/ agrobiology.2017.4.749rus; doi: 10.15389/agrobiology.2017.4.749eng.
  • Колесник, Е. А. Об участии гипофизарно-адренокортикальных гормонов в регуляции клеточного пула крови у цыплят-бройлеров / Е. А. Колесник, М. А. Дерхо // Проблемы биологии продуктивных животных. — 2018. — № 1. — С. 64-74. — doi: 10.25687/1996-6733.prodanimbiol.2018.1.64-74.
  • Колесник, Е. А. Иммунный катионный белок нейтрофилов как фактор неспецифической резистентности и физиологической основы для разработки пробиотиков / Е. А. Колесник, М. А. Дерхо // Микробные технологии в птицеводстве и животноводстве : сб. тез. Всероссийской научно-практической конференции / Институт Фундаментальной медицины и биологии ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) Федеральный университет». — Казань : Изд-во Казанского университета, 2018. — С. 18. — URL: https://istina.msu.ru/publications/article/213464677/.
  • Микаелян, К. П. Автономная нервная система и система кровообращения — гомеостаз и гомео-кинез при хирургических вмешательствах на позвоночнике / К. П. Микаелян, А. Ю. Зайцев, В. А. Светлов, В. А. Гурьянов, К. В. Дубровин // Анестезиология и реаниматология. — 2012. — № 3. — С. 41-44.
  • Моделирование физиологических систем организма / В. И. Шумаков, В. Н. Новосельцев, М. П. Сахаров, Е. Ш. Штенгольд ; под ред. Б. В. Петровского. — М. : Медицина, 1971. — 352 с.
  • Моисеева, Н. И. Закономерности гомеостатической регуляции в живых системах / Н. И. Моисеева // Гомеостатика живых, технических, социальных и экологических систем: [По материалам семинаров / Ю. М. Горский, В. И. Астафьев, В. П. Казначеев и др.]; Отв. ред. Ю. М. Горский; АН СССР, Всесоюзный семинар «Гомеостатика живых и технических систем». — Новосибирск : Наука : Сиб. отд-ние, 1990. — С. 123-141.
  • Николис, Г. Самоорганизация в неравновесных системах. От диссипативных структур к упорядоченности через флуктуации / Г. Николис, И. Пригожин ; пер. с англ. В. Ф. Пастушенко ; под ред. Ю. А. Чизмаджева. — М. : Мир, 1979. — 512 с.
  • Новосельцев, В. Н. Теория управления и биосистемы. Анализ сохранительных свойств / В. Н. Новосельцев. — М. : Наука, 1978. — 320 с.
  • Осипов, А. И. Энтропия и её роль в науке / А. И. Осипов, А. В. Уваров // Соросовский образовательный журнал. — 2004. — Т. 8, № 1. — С. 70-79.
  • Панин, Л. Е. Детерминантные системы в физике, химии, биологии : монография / Л. Е. Панин. — Новосибирск : Сиб. университет. изд-во, 2017. — 202 с.
  • Пригожин, И. Философия нестабильности / И. Пригожин // Вопросы философии. — 1991. — № 6. — С. 46-57.
  • Рубин, А. Б. Термодинамика биологических процессов / А. Б. Рубин // Соросовский образовательный журнал. — 1998. — № 10. — С. 77-83.
  • Саввин, В. Н. Использование подходов термодинамики при оценке состояния живой системы / B. Н. Саввин, О. Л. Короткова, Г. П. Шишкин // Вятский медицинский вестник. — 2017. — Т. 54, № 2. — C. 40-44.
  • Сараев, И. А. Новые возможности диагностики на основе анализа нелинейных свойств гомео-кинеза / И. А. Сараев, В. М. Довгаль // Курский научно-практический вестник «Человек и его здоровье». — 2005. — № 2. — С. 64-74.
  • Тринчер, К. С. Биология и информация. Элементы биологической термодинамики / К. С. Трин-чер. — М. : Наука, 1965. — 119 с.
  • Филаретов, А. А. Адаптация как функция гипофизарно-адренокортикальной системы / А. А. Филаретов, Т. Т. Подвигина, Л. П. Филаретова. — СПб. : Наука, 1994. — 131 с.
  • Baffy, G. Complexity and network dynamics in physiological adaptation: An integrated view / G. Baffy, J. Loscalzo // Physiology & Behavior. — 2014. — Vol. 131. — P. 49-56. — doi: 10.1016/j.physbeh.2014.04.018.
  • Butt, A. H. A Study on the Development of a Cardiac Structure of the Baby Chicken in Defferent Phases / A. H. Butt, M. Awais, M. Ahmed // Indo American Journal of Pharmaceutical Sciences. — 2018. — Vol. 05, no. 08. — P. 8019-8024. — http://www.iajps.com.
  • Bykhovsky, A. I. The Negentropy Principle of Information and Some Problems in Bioenergetics / A. I. Bykhovsky // Mathematical Biosciences. — 1968. — Vol. 3. — P. 353-370. — doi: 10.1016/0025-5564(68)90091-6.
  • Crofts, A. R. Life, Information, Entropy, and Time: Vehicles for Semantic Inheritance / A. R. Crofts // Complexity. — 2007. — Vol. 13, no. 1. — P. 14-50. — doi: 10.1002/cplx.20180.
  • Der, R. Artificial life from the principle of homeokinesis / R. Der // In: 8th German Workshop on Artificial Life (GWAL-8). GWAL-8 will take place in Leipzig, 30 July (7pm) — 1 August (4pm), 2008. — Leipzig : GWAL Publ., 2008. — P. 1-12. — URL: https://pdfs.semanticscholar.org/e86f/05ee58b2981abc0a1de 43de411415cdfd2c2.pdf?_ga=2.6474290.1849828812.1548252073-2010135291.1548252073.
  • Der, R. Homeokinesis — A new principle to back up evolution with learning / R. Der, U. Steinmetz, F. Pasemann // Mohammadian, M. (Ed.), Computational Intelligence for Modelling, Control, and Automation, Concurrent Systems Engineering Series Vol. 55, IOS Press, pp. 43-47. (Proceedings, CIMCA'99, Vienna, February 17-19, 1999). — Vienna: CIMCA Publ., 1999. — P. 1-7. — http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/down load?doi=10.1.1.557.9198&rep=rep1&type=pdf.
  • Donnik, I. M. Molecular-Genetic and Immunobiochemical Markers in Assessing the Health of Agricultural Animals / I. M. Donnik, I. A. Shkuratova // Herald of the Russian Academy of Sciences. — 2017. — Vol. 87, no. 2. — P. 139-142. — doi: 10.1134/S1019331617020095.
  • Goldstein, D. S. Evolution of concepts of stress / D. S. Goldstein, I. J. Kopin // Stress. — 2007. — Vol. 10 (2). — P. 109-120. — doi: 10.1080/10253890701288935.
  • Herron, L. R. A chicken bioreactor for efficient production of functional cytokines / L. R. Herron, C. Pridans, M. L. Turnbull, N. Smith, S. Lillico, A. Sherman, H. J. Gilhooley, M. Wear, D. Kurian, G. Papadakos, P. Digard, D. A. Hume, A. C. Gill, H. M. Sang // BMC Biotechnology. — 2018. — Vol. 18, no. (1), 82. — P. 1-12. — doi: 10.1186/s12896-018-0495-1.
  • Houck, P. D. Should negative entropy be included in the fundamental laws of biology? / P. D. Houck // OA Biology. — 2014. — Vol. 2, no. 1. — P. 1-7.
  • Iberall, A. S. Homeokinesis — The Organizing Principle of Complex Living Systems / A. S. Iberall, W. S. McCulloch // International Federation of Automatic Control (IFAC) Conference on Technical and Biological Problems of Control — A Cybernetic View, Yerevan, Armenia, September 24-28, 1968, Yerevan. — Yerevan: IFAC. Published by Elsevier Ltd., 1968. — Vol. 2, iss. 4. — P. 39-50. — doi: 10.1016/S1474-6670(17)68837-2.
  • Kaltenbach, J. C. Endocrine Aspects of Homeostasis / J. C. Kaltenbach // American Zoologists. — 1988. — Vol. 28, no. 2. — P. 761-773. — https://www.jstor.org/stable/3883302.
  • Kane, V. Metabolic Basis of Complex Adaptive Systems. A generative theory / V. Kane // The Computational Social Science Society of the Americas (CSSSA), Santa Fe, New Mexico, November 17-20, 2016. — Santa Fe, New Mexico: CSSSA Publ., 2016. — P. 1-19. — http://computationalsocialscience.org/wp-content/uploads/2016/11/CSSSA_2016_paper_29.pdf.
  • Nicholls, D. G. Bioenergetics, 3rd edition / D. G. Nicholls, S. J. Ferguson. — London — San Diego, California: Academic Press. An imprint of Elsevier Science Ltd., 2002. — 320 p. — doi: 10.1016/B978-0-12-518121-1.X5000-3.
  • Preiser, J.-C. The Stress Response of Critical Illness: Metabolic and Hormonal Aspects / J.-C. Preiser (Ed.). — Cham, Heidelberg, New York, Dordrecht, London : Springer International Publishing Switzerland, 2016. — 245 p. — doi: 10.1007/978-3-319-27687-8.
  • Resnyk, C. W. Transcriptional analysis of abdominal fat in chickens divergently selected on bodyweight at two ages reveals novel mechanisms controlling adiposity: validating visceral adipose tissue as a dynamic endocrine and metabolic organ / C. W. Resnyk, W. Carre, X. Wang, T. E. Porter, J. Simon, E. Le Bihan-Duval, M. J. Duclos, S. E. Aggrey, L. A. Cogburn // BMC Genomics. — 2017. — Vol. 18, no. (1): 626. — P. 1-31. — doi: 10.1186/s12864-017-4035-5.
  • Russell, G. The human stress response / G. Russell, S. Lightman // Nature Reviews Endocrinology. — 2019. — V. 15. — P. 525-534. — doi: 10.1038/s41574-019-0228-0.
  • Song, Z. The endocrine control of energy homeostasis in chickens / Z. Song, N. Everaert, Y. Wang, E. Decuypere, J. Buyse // General and Comparative Endocrinology. — 2013. — Vol. 190. — P. 112-117. — PMID: 23707377; doi: 10.1016/j.ygcen.2013.05.006.
  • Torday, J. S. Homeostasis as the Mechanism of Evolution / J. S. Torday // Biology. — 2015. — Vol. 4. — P. 573-590. — doi: 10.3390/biology4030573.
Еще
Статья научная