СТРУКТУРА ИЕРАРХИЧЕСКОЙ ДВУХУРОВНЕВОЙ МОДЕЛИ ГОМЕОСТАЗА ЧЕЛОВЕКА В ОПРЕДЕЛЕНИИ РОЛИ НЕРАВНОВЕСНОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ И СИНЕРГЕТИКИ ПРИ ИНФЕКЦИОННОМ ПРОЦЕССЕ

1

• Авторы
• Файлы

Вапняр В.В. Статья в формате PDF 116 KB

Целью работы явилась теоретическая разработка модели структуры гомеостаза человека на основе протекающих молекулярно-физических процессов и определение роли неравновесной термодинамики, синергетики при развитии воспалительных процессов в условиях клиники.

По современным представлениям, система обладает прострaнcтвенной совокупностью отдельных элементов и при их взаимодействии выступает как целое, по отношению к окружению. Термодинамика открытых систем, относящаяся к организму человека, исследует в статике необратимые, неравновесные, нелинейные процессы, далекие от термодинамического равновесия. Синергетика, основанная на термодинамике и статистической физике, выявляет в динамике общие закономерности становления сложных систем с нарушенной симметрией. Объединение различных методов, моделей, идей из различных областей естествознания, позволяет, с помощью бифуркации, флуктуации и процессов самоорганизации проводить углубленный анализ исследуемых макроструктур (1,2).

Универсальная иерархическая двухуровневая модель (3), содержит ряд подсистем, при одной вышестоящей управляющей системе, с происходящими в них процессами, имеющими сигналы входа и выхода. Указанная модель применена нами к открытой камерной системе человека. Подсистема нижнего уровня позволяет заключить в отдельные прострaнcтва (камеры) гематогенную, лимфоидную, соматогенную ткань и единственный вышестоящий координатор верхнего уровня - интерстиций. Метод термодинамических потенциалов оперирует граничащими состояниями системы, где сигналами входа в камерную подсистему является энергия гидратированных ионов, а выхода - энергия электромагнитного поля (ЭМП), определяемая токовым диполем и поляризацией. Пондеромоторные силы, представляющие результат действия сил максвелла и стрикционных сил, воздействуют на поверхность натяжения объема системных ЭМП (4). В двухуровневой иерархической камерной модели человека такие силы позволяют обособить каждую камеру в системе. Внутри камер, с помощью молекулярно-кинетического метода, проводится анализ специфической связи гидратированных ионов в поляризованной многослойной поляризованной структуре на основе фиксировано-зарядной модели (5). В частности, суммирование всех энергий, найденных между анионом и катионом, вставленными между ними одной-тремя водными молекулами, делает возможным рассчитать энергию конфигураций в ультраструктуре клетки. Индуктивный эффект, приравненной к константе диссоциации, распространяется вдоль оси между взаимодействующими ионами и молекулами воды. Прямой - занимает близь лежащее прострaнcтво фиксированных частиц, свободный - составляет сумму индуктивного и прямого эффекта, а косвенный действует по принципу "все или ничего". Энергоемкость таких систем зависит от конфигурационной энтропии. Так переброска больших популяций молекул порядка 10 ²² - 10 ²³ с помощью косвенного эффекта перестраивает энергию между конфигурационными уровнями модели, формирует энергоемкость всего клеточного прострaнcтва.

В ходе разpaбатываемой концепции, нами обследованы взрослые пpaктически здоровые люди (17) - I группа, и пациенты воспалительными заболеваниями (33), доброкачественными опухолями (17) легких, желудка и 12-перстной кишки, предстательной железы - II группа (50).

Пробы венозной крови брали из локтевой вены натощак. Забор лимфы производили из подкожных сосудов нижней трети голени с помощью ранее разработанного нами способа и устройства (а.с. №№1017340; 1026782). Не деструктивным ядерно-физическим методом исследованы 17 химических элементов в нативных и сухих пробах лимфы и сыворотки крови. На малом пульсовом спектрометре "Minispec RS-20" проводилось ЯМР-измерение времени спин-решеточной релаксации (Т₁) ядер водорода воды в пробах, которое отражает состояние свободной и связанной воды фpaкции воды, согласно двухфpaкционной модели. Величина параметра *Т₁ составляет разницу Т₁ пробы неозвученной и Т₁ пробы, подвергнутой ультразвуковой обработке, что позволяет хаpaктеризовать состояние гидратированной "связанной" фpaкции воды - чем больше величина *Т₁, тем шире слой связанной воды.

У пациентов воспалительными заболеваниями и доброкачественными опухолями не установлено достоверных различий по основному составу химических элементов, параметрам Т₁ и *Т₁ сыворотки крови и лимфы. Результаты указывают на отсутствие существенного влияния хаpaктера заболевания на исследуемые показатели, что позволяет их совместить, а пациентов выделить в отдельную II группу. Во II группе выявлены низкие концентраций Mn, Se, Sc, Cu, Rb, Zn (р<0,001) Fe, Sb, Al (p<0,05) лимфы, по отношению к сыворотке крови. В сухом их остатке отмечается изменение концентрационного градиента на противоположное значение - уровень содержания Na, K, Cl, Co (p<0,001), Fe (p<0,01) Ag, Br (p<0,05) лимфы возрастает в 2-6 раз, по сравнению элементов сыворотки крови. При данной патологии, в лимфе, по сравнению с нормой, отмечается достоверное низкие концентрации Br, Mn, (p<0,001), Na (p<0,05), высокие Co (p<0,001), тогда как в сухом остатке лимфы найдено высокое содержание Co, Fe (p<0,01), Rb (p<0,05), низкое - Sb, Br (p<0,01) Na, Al, Hg (p<0,05). Показатели *Т₁ лимфы увеличены в 2 раза, по сравнению с нормой, тогда как в сыворотке крови степень "микроотека" менее выражена, что может указывать на первоочередную координирующую роль лимфы при воспалительных процессах.

Следовательно, отмечается количественная и качественная перестройка элементного состава, как результат их «разведения», при неоднозначном насыщении водой лимфоидной и гематогенной ткани, выявление истинного содержания элементов при высушивании проб.

Согласно полученным клиническим данным, а также проведенным теоретическим изысканиям, в норме внутренняя энергия хорошогидратированных слоев может реализоваться через свободную энергию. В слабогидратированных и свободных слоях уровень подъема энтропии сдерживается производством внутренней энергии и дополнительным потоком энтропии, поступающей извне. Наделенная электромагнитными свойствами растворенного вещества, внеклеточная жидкость может существенно не отличаться от структурированной воды внутри клеток. Периодическая перегруппировка больших популяций частиц за счет "косвенного эффекта", ротационное движение частиц в многослойной поляризованной структуре от свободной фpaкции воды к ее "связанной" фpaкции, распределение их по энергетическим уровням, будут определять состояние гидратации и состав химических элементов тканей.

У пациентов, найденное на этапе диагностики расширение связанных слоев, преимущественное увеличение ряда элементов в лимфе, по сравнению сывороткой крови, не исключает наличие сопряженного действия электромагнитной энергии между гематогенной и лимфоидной тканью, обусловленного результатом развития доминирующего системного влияния со стороны патологического очага в организме. Эффекты индукции, через ближнюю и дальнюю упорядоченность заряженных частиц в связанной фpaкции воды, не исключает распространенного действия не только на свободную фpaкцию воды и образования относительной стационарной устойчивости в лимфоидной и гематогенной ткани, но также и на всю многослойную поляризованную структуру соматогенной ткани, интерстиций.

При воспалении между лимфогенным ЭМП и гематогенным ЭМП может развиваться повышенная сопряженная, динамичная энергетическая связь, которая через пондеромоторные силы увеличит натяжение поверхности объема ЭМП, явится причиной дополнительного привлечения и регуляции молекул воды и ионов в тканях. Системное действие воспалительного процесса, путем неоднозначного подъема натяжения поверхности объема подсистемных ЭМП, будет сопровождаться увеличением реализации свободной энергии в расширенных средне- и слабогидратированных поляризованных слоях связанной фазы внеклеточной жидкости. Такой механизм повысит уровень гидратации тканей, насыщение химическими элементами, произведет перераспределение их между лимфой и кровью. Развитие пондеромоторных сил, неоднозначно воздействующих на поверхность объема подсистемных ЭМП (лимфогенное ЭМП> гематогенного ЭМП> соматогенного ЭМП), создаст аддитивный (суммарный) эффект в интерстициальном ЭМП. В результате электромагнитная энергия, направленная на стабилизацию и регуляцию свободной, связанной фазы воды, химических элементов клеточного и внеклеточного прострaнcтва, делает возможным обосновать состояние гомеостаза через развитие системного действия воспалительного очага в организме человека. Распространение свободной энергии от хорошогидратрованных слоев, представляющих депо потенциальной энергии, к средне- и слабогидратрованным слоям, через бифуркации и флуктуации, определит неравновесный, необратимый хаpaктер распределения больших популяций заряженных частиц, сопровождающейся самоорганизацией диссипативных структур. Проходя через устойчивое неравновесие, неустойчивое равновесие, система стремится к стационарной устойчивости равновесия макроструктур на каждом энергетическом уровне. На величину внутренней энергии системы также влияют плотность диэлектрика, процессы поляризации, диффузии, диссипации, энтропии, теплоты.

Таким образом, разpaбатываемая концепция, основанная на синергетике, объединяет комплекс моделей, методов, и позволяет обосновать теоретические подходы к механизму развития системного действия воспалительного процесса на состояние гомеостаза человека. В норме общая внутренняя энергия термодинамической системы, сосредоточенная в хорошогидратированных слоях, неравномерно распределяется на средне- и слабогидратированные слои в виде свободной энергии. На фоне электромагнитной энергии системных ЭМП, увеличенной энтропии, достигающей максимума в свободном слое, через нелинейные, неравновесные процессы может осуществляться динамичное перераспределение элементов и молекул воды по энергетическим уровням клеточного и внеклеточного прострaнcтва. При воспалительных заболеваниях преимущественное расширение связанных слоев лимфы и крови, насыщение их элементами, может быть обусловлено за счет неоднозначного увеличения натяжения поверхности объема системных ЭМП. Реализация электромагнитной энергии и свободной энергии в многослойной поляризованной структуре камерной системы организма человека, направлена на стационарную устойчивость гомеостаза, где существенный вклад могут вносить неравновесные, необратимые процессы, далекие от термодинамического равновесия.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Пригожин И. От существующего к возникшему: Время и сложность в физических науках. - М., Едиториал УРСС, 2002. - 288 с.
2. Г.Хакен Синергетика. - М: Изд. «Мир»,1980. - 404 c.
3. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем. - М.: Изд. «Мир». 1973, - 344 с.
4. Тамм И.Е. Основы теории электричества. - М.: Наука. - 1976. - 616с.
5. G.N. Ling A physical theory of the living state: the association-induction hypothesis. New York - London, 1962. - 553 P.

---