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.
