БАР'ЄРНІ ФУНКЦІЇ - функції, які здійснюються особливими фізіологічними механізмами (бар'єрами) для захисту організму або окремих його частин від змін навколишнього середовища і збереження необхідного для нормальної життєдіяльності органів і тканин відносного сталості складу, фізико-хімічних і біологічних, властивостей внутрішнього середовища (крові, лімфи, тканинної рідини). Як і всі інші пристосувальні властивості організму, бар'єрні функції виробилися в процесі еволюції. В міру ускладнення, диференціювання і вдосконалення багатоклітинних організмів удосконалювалися бар'єрні функції, що регулюють обмін речовин між організмом і середовищем, а також сприяють запобіганню клітин органів і тканин від зіткнення з повреждающими їх агентами, чужорідними речовинами, отрутами, токсинами, продуктами порушеного обміну, вірусами і т . д.
Внутрішні бар'єри регулюють надходження з крові в органи і тканини необхідних енергетичних ресурсів і своєчасний відтік продуктів клітинного обміну речовин (очищення, кліренс), що забезпечує сталість складу, фізико-хімічних і біологічних властивостей тканинної (позаклітинної) рідини і збереження їх на певному оптимальному рівні. Одночасно вони перешкоджають надходженню з крові в органи і тканини чужорідних і отруйних речовин.
Основоположником вчення про бар'єрних функціях є JI. С. Штерн, яка вперше на Міжнародному фізіологічному конгресі в Бостоні (1929) висловила припущення, що між кров'ю і тканинною рідиною знаходяться диференційовані захисно-регуляторні пристосування, названі нею гисто-гематичними бар'єрами. Кожен орган, за поданням Л. С. Штерн, має свою адекватну середу (безпосередня живильне середовище або мікросередовище), так як кров не приходить в зіткнення з клітинами органів. Функціональна характеристика окремих бар'єрів визначається фізіологічними і морфологічними особливостями відповідних органів і тканин. Особливістю кожного гисто-гематичного бар'єру є його виборча (селективна) проникність, тобто здатність пропускати одні речовини і затримувати інші.
У літературі внутрішні бар'єри отримали різні назви: тканинних, гемато-паренхіматозних (А. А. Богомолець і Н. Д. Стражеско), гістіоцитарних, судинно-тканинних (А. В. Лебединський), біологічних, фізіологічних і т. Д. Однак найбільш поширений термін «гисто-гематічеськие бар'єри», хоча він не відображає їх провідну роль в здійсненні обміну між загальною внутрішньої середовищем (кров'ю) і мікросередовища органів і тканин. Вчення про бар'єрних функціях не зводиться до проблеми біологічних мембран. Воно значно ширше, хоча одним з механізмів, що визначають функціональний стан бар'єрів, є проникність мембран (див. Проніцаемост').
Структура гисто-гематічеськие бар'єрів визначається в значній мірі будовою органу, в систему якого вони входять. Вона відрізняється деякими специфічними особливостями в різних органах і тканинах і варіює в залежності від їх морфологічних і фізіологічних особливостей. Основним структурним елементом гисто-гематічеськие бар'єрів є кровоносні капіляри. Встановлено, що ендотелій капілярів в різних органах має характерні морфологічними особливостями. За формою ядра, будовою його оболонки, структурі і кількості хроматину ендотеліальні клітини різних органів значно відрізняються один від одного. Що складаються в процесі онтогенезу надзвичайно мінливі особливості ендотеліальних клітин є морфологічною основою вибіркової проникності гісто-гематічеськие бар'єрів. Відмінності в механізмах здійснення бар'єрних функцій знаходять своє відображення в структурних особливостях основного речовини (неклітинних утворень, що заповнюють простору між клітинами), здатного імпрегнованої сріблом. Основна речовина утворює мембрани, що огортає макромолекули фібрилярні білка, оформленого у вигляді протофібрілл, що становить опорний остов волокнистих структур.
Безпосередньо під ендотелієм розташовується базальна мембрана капілярів, до складу якої входить велика кількість нейтральних мукополісахаридів. Базальна мембрана, основне аморфне речовина і волокна становлять бар'єрний механізм, в якому головним реактивним і лабільним ланкою, на думку деяких дослідників, є основна речовина. А. А. Богомолець надавав великого значення бар'єрної функції сполучної тканини, яка має також властивостями депо, з якого організм черпає поживні речовини, необхідні для діяльності клітинних елементів.
Відповідно до сучасних уявлень, в систему гисто-гематічеськие бар'єрів включаються також бар'єри внутрішньоклітинні. Електронна мікроскопія дозволила проникнути в субмікроскопічну організацію тканини і тим самим підійти до вивчення цих бар'єрів. Бар'єрні механізми клітини складаються з однотипних тришарових ліпопротеїнових мембран, які є основними структурними елементами мітохондрій, системи каналів, ендоплазматичної сітки, апарату Гольджі і клітинної оболонки. Наявність цитоплазматичної мембрани дозволяє до певної міри зрозуміти вибірковість проникності гісто-гематічеськие бар'єрів (перенесення електронів, трансформацію енергії, ензиматичне розщеплення, транспорт іонів і метаболітів, кінетику деяких біосинтетичних процесів).
Дослідження показали, що хімічний склад, фізико-хімічного та біологічного властивості безпосередньої живильного середовища органів (тканинної рідини) обумовлені: 1) надходженням речовин з крові, яке залежить від опірності гисто-гематичного бар'єру даного органу в напрямку кров -> тканини; 2) поглинанням і використанням складових частин тканинної рідини клітинами і неклітинні елементами в процесі проміжного обміну; 3) надходженням продуктів клітинного і тканинного обміну (метаболітів) в тканинну рідину; 4) видаленням метаболітів з тканинної рідини, тобто переходом їх з безпосередньою живильного середовища органу в кров через гісто-гематічеськие бар'єр даного органу (тканини -> кров).
Гісто-гематічеськие бар'єр органу визначає функціональний стан останнього, його діяльність, здатність протистояти шкідливим впливам. Значення бар'єру полягає в затримці переходу того чи іншого чужорідної речовини з крові і тканини (захисна функція) і в регуляції складу і властивостей безпосередній живильного середовища органу, тобто створення оптимальних умов для життєдіяльності його клітинних і неклітинних елементів (регуляторна функція), що особливо важливо для всього організму і його окремих частин. Здійснюючи регуляторну функцію, гисто-гематічеськие бар'єри сприяють збереженню органного і клітинного гомеостазу.
Функціонуванням гисто-гематічеськие бар'єрів пояснюють всі явища, що запобігають, що знижують, що уповільнюють і навіть полегшують надходження речовин в органи і тканини і видалення з них продуктів проміжного обміну. Численні фізичні, хімічні та морфологічні концепції, запропоновані для пояснення виборчої проникності гісто-гематічеськие бар'єрів, не вирішують проблеми бар'єрних функцій. В основі бар'єрних функцій лежать механізми діалізу, ультрафільтрації, осмосу, а також зміна електричних властивостей, розчинності в ліпідах, тканинного спорідненості або метаболічної активності клітинних елементів. Бар'єри активно відбирають з крові необхідні для життєдіяльності органів і тканин речовини і виводять з їх мікросередовища продукти обміну.
Одним з механізмів бар'єрних функцій є активний транспорт деяких електролітів через мембрани. Встановлено, що перехід біологічно активних речовин (метаболітів, медіаторів, ферментів, гормонів) через гісто-гематічеськие бар'єри залежить не тільки від величини молекул, розмірів пір в мембранах, електричного заряду, розчинності в ліпідах, але в основному від потреб органу, нервових і гуморальних впливів, гемодинаміки (швидкості кровотоку), мікроциркуляції, площі відкритих і резервних капілярів, наявності або відсутності функціональних і морфологічних порушень. Важливе значення для стану бар'єрів має наявність в них метаболічних структур, тобто тканинних елементів, здатних нейтралізувати, руйнувати або пов'язувати містяться в крові речовини. Таким чином, гисто-гематічеськие бар'єри можна розглядати як саморегулюючу систему, що представляє одне з ланок комплексного нейро-гуморально-гормонального регуляторного апарату, що забезпечує стан гомеостазу (див.).
Гісто-гематічеськие бар'єри контролюють своєчасне надходження в безпосередній живильне середовище органів і тканин адекватної гуморальної інформації про стан регуляторних метаболічних систем в різних частинах організму. Проникаючи через гісто-гематічеськие бар'єр в орган, біологічно активні речовини надають свою дію на ефекторні клітини і на специфічні хеморецептори, що веде до виникнення як місцевих, так і поширених (загальних) фізіологічних і біохімічних реакцій. Прикладом може служити дію речовин, що проникають з крові в різні за своєю будовою, хімічним складом і функцій освіти центральної нервової системи через гематоенцефалічний бар'єр (див.). Доведено існування активної біологічної мембрани між кров'ю і рідинами очі, регулюючої склад внутрішньоочних рідин. Цією біологічної мембрані було дано назву гемато-офтальміческого бар'єру (див.).
У деяких випадках механізми регуляції функцій виявляються недостатніми, і що накопичилися в крові біологічно активні речовини проникають, напр. в різні нервові структури, зазвичай захищені гематоенцефалічний бар'єр, викликаючи ефекти, що відрізняються від звичайних. При цьому відбувається посилення компенсаторно діючої системи (наприклад, симпатичної при накопиченні в крові парасімпатоміметіческіе речовин і навпаки), що має найважливіше значення для відновлення порушеного гомеостазу.
Фізіологічні і біохімічні процеси, що протікають як в здоровому, так і хворому організмі, стан органу, його трофіка, регуляція функцій, взаємовідношення між окремими органами і фізіологічними системами тісно пов'язані зі станом гисто-гематічеськие бар'єрів. Порушення опірності бар'єрів по відношенню до різних чужорідних речовин і продуктів порушеного метаболізму, що циркулює в крові, може з'явитися в багатьох випадках причиною виникнення патологічного процесу в окремих органах і в цілісному організмі. Нечутливість або імунітет, так само як і спорідненість або здатність органу захоплювати певні хімічні речовини, бактерії, токсини, залежить в тій чи іншій мірі від стану відповідного гисто-гематичного бар'єру, оскільки обов'язковою передумовою безпосереднього впливу на клітинні елементи є проникнення діючої початку в мікросередовище органу .
Зниження опірності відповідного гисто-гематичного бар'єру робить орган більш сприйнятливим, а підвищення її - менш чутливим до хімічних сполук, що утворився в процесі обміну або введенням в організм з експериментальної або лікувальною метою.
Оцінка стану окремих гисто-гематічеськие бар'єрів в експерименті або клініці вимагає всебічного дослідження тканинної рідини, що на сучасному рівні знань практично нездійсненно. Тому запропоновано велику кількість різноманітних методів, що дозволяють до певної міри як в лабораторному експерименті, так і при обстеженні хворих в клінічній практиці оцінити стан того чи іншого гисто-гематичного бар'єру. Найбільш поширеними в експерименті залишаються запропоновані для вивчення тканинної проникності класичні методи введення в кров барвників (колоїдних, Напівколоїдні, кристалічних), туші, деяких складних хімічних сполук і радіоізотопних індикаторів з подальшим визначенням їх концентрації і розподілу в органах і тканинах. З цією метою використовуються методи світлової, прижиттєвої (вітальною), люмінесцентної та електронної мікроскопії, мікросжіганія, визначення радіоактивності та т. Д. Як в експерименті, так і в клініці застосовуються методи порівняльного дослідження складу притікає до органу (артеріальної) і відтікає від нього ( венозної) крові. Для судження про захисну і регуляторної функції бар'єрів між кров'ю і рідкими середовищами організму (лімфою, цереброспинальной, плевральної, синовіальної рідинами) проводиться кількісне визначення властивих організму або введених ззовні речовин в крові і відповідних рідинах.
Для оцінки стану гисто-гематічеськие бар'єрів в напрямку тканини кроль випробувані речовина зазвичай вводиться в тканини (під шкіру, підшкірно, внутрішньом'язово) і визначається швидкість його всмоктування або при введенні радіоізотопних індикаторів - час напіввидалення.
Для оцінки бар'єрних функцій цілісного організму випробувані речовина вводиться внутрішньовенно і протягом певного часу досліджується його виділення з крові або при введенні радіоізотопних індикаторів - час напіввидалення.
Нек-риє містяться в крові і тканинах або введені ззовні біологічно активні речовини (наприклад, ацетилхолін, гістамін, кініни, особливо брадикинин, деякі ферменти, в першу чергу гиалуронидаза) в фізіологічних концентраціях знижують опірність гисто-гематічеськие бар'єрів і тим самим підвищують перехід речовин з крові до органів і тканини. Протилежна дію роблять катехоламіни, солі кальцію, вітамін Р. При патологічних станах організму бар'єрні функції нерідко перебудовуються, опірність гисто-гематічеськие бар'єрів підвищується або знижується. В одних випадках ця перебудова посилює, в інших послаблює перебіг захворювання. Зниження опірності гисто-гематічеськие бар'єрів робить органи більш сприйнятливими до отрут і інфекціям, за деякими даними, підсилює пухлинний ріст. Навпаки, підвищення опірності може носити в певних випадках захисний або компенсаторний характер. З огляду на, що в більшості випадків гисто-гематічеськие бар'єри перешкоджають надходженню в органи введених з лікувальною метою лікарських речовин і антитіл важливе значення для клініки має проблема регулювання функціонального стану бар'єрів. Встановлено, що опромінення (загальне або місцеве) різними ділянками світлового спектру (інфрачервоних і ультрафіолетових), вплив ультракороткими, високочастотними хвилями, рентгенівськими променями, ультразвуком, електромагнітним полем надвисокої частоти, а також введення в організм деяких гормонів (наприклад, кортизону), психотропних речовин , вітамінів і т. д. знижує опірність гисто-гематічеськие бар'єрів. Всі ці методи можуть бути використані в клінічній практиці для цілеспрямованої зміни стану бар'єрних функцій. Штучне зниження опірності того або іншого гістогематичні бар'єру шляхом різних фізичних або фармакологічних впливів може підвищити або розширити дію лікарських препаратів, не проникають в мікросередовище органу, в той час як підвищення опірності служить цілям профілактики при інфекціях, інтоксикаціях, пухлинному рості і т. Д. В визначених випадках для безпосереднього впливу на уражений орган хімічної сполуки, лікарські препарати, лікувальні сироватки вводяться в обхід бар'єр (Наприклад, в цереброспінальну рідину, плевральну і синовіальні порожнини і т. Д.) Або в живильну орган артерію.
Бібліогр .: Гісто-гематічеськие бар'єри, під ред. Л. С. Штерн, М. 1961; Кассіль Г. Н. Гемато-енцефалічний бар'єр, М. 1963; Проблеми гисто-гематічеськие бар'єрів, під ред. JI. С. Штерн, М. 1965; Розвиток і регулювання гисто-гематічеськие бар'єрів, під ред. JI. С. Штерн, М. 1967; Структура і функція гісто-гематічеськие бар'єрів, під ред. Я. А. Росина, М. 1971; Фізіологія і патологія гісто-гематічеськие бар'єрів, під ред. JI. С. Штерн, М. 1968; Штерн JI. С. Безпосередня живильне середовище органів і тканин, М. 1960; G e 1 + 1 h о г n E. et R е g n i e г J. La регтёаИШё en phy-siologie et en pathologie g6n6rale, P. одна тисяча дев'ятсот тридцять шість.