İç ortam

İç ortam (veya Fransızcada milieu intérieur), 19. yüzyılda Fransız fizyolog Claude Bernard tarafından, çok hücreli organizmaların doku ve organları için koruyucu stabilite sağlamak amacıyla interstisyel sıvıyı ve fizyolojik kapasitesini tanımlamak için geliştirilmiş bir kavramdır.
Etimoloji
Claude Bernard, 1854'ten 1878'deki ölümüne kadar birçok çalışmasında Fransızca milieu intérieur (Türkçe iç ortam) ifadesini kullanmıştır. Bu ifadeyi büyük olasılıkla, "milieu de l'intérieur" ifadesini eski Hipokrat düşüncesi olan humorun eşanlamlısı olarak kullanan histolog Charles Robin'den almıştır. Bernard başlangıçta sadece kanın rolüyle ilgilenmiş, ancak daha sonra bu iç istikrarın sağlanmasında tüm vücudun rolünü de dahil etmiştir. Fikrini şu şekilde özetlemiştir:
Bernard'ın regülasyonun iç ortamına ilişkin çalışmaları aynı zamanda Almanya'daki çalışmalarla da desteklenmiştir. Rudolf Virchow hücreye odaklanırken, Carl von Rokitansky (1804-1878) gibi diğerleri humoral patolojiyi, özellikle de mikrosirkülasyon konusunu incelemeye devam etti. Von Rokitansky, hastalığın bu hayati mikrosirkülasyon veya iç iletişim sistemindeki hasardan kaynaklandığını öne sürdü. Viyana'da iç hastalıkları profesörü olan Hans Eppinger (1879-1946), von Rokitansky'nin bakış açısını daha da geliştirdi ve her hücrenin başarılı bir mikrosirkülasyon için zemin maddesi olarak adlandırdığı uygun bir ortama ihtiyaç duyduğunu gösterdi. Alman bilim adamlarının bu çalışması 20. yüzyılda Alfred Pischinger (1899-1982) tarafından devam ettirilmiş, Pischinger zemin maddesi veya hücre dışı matris ile hormonal ve otonom sinir sistemleri arasındaki bağlantıları tanımlamış ve burada bir bütün olarak vücut ve hücresel işleyiş için zemin düzenleyici (das System der Grundregulation) olarak adlandırdığı karmaşık bir düzenleme sistemi görmüştür.
Tarihçe
Bernard kendi kavramını, antik yaşam güçleri fikrinin yerine, vücudun fizyolojisinin çoklu mekanik denge ayarlama geri bildirimleri yoluyla düzenlendiği mekanik bir süreç fikrini yerleştirmek için yaratmıştır. Walter Cannon'un daha sonraki homeostaz kavramı (aynı zamanda mekanistik olsa da) bu kaygıdan yoksundu ve hatta vis medicatrix naturae gibi eski kavramlar bağlamında savunuluyordu.
Cannon, Bernard'ın aksine, bedenin kendi kendini düzenlemesini zekanın evrimsel olarak ortaya çıkması ve uygulanması için bir gereklilik olarak görmüş ve bu fikri siyasi bir bağlama oturtmuştur: "Bir ulusta bedenin iç ortamına ne karşılık gelir? En yakın benzer, ticari malların üretim ve dağıtımının tüm karmaşık sistemi gibi görünmektedir". Vücudun kendi iç istikrarını sağlama yeteneğine bir analoji olarak, toplumun kendisini teknokratik bir bürokrasi, "biyokrasi" ile koruması gerektiğini öne sürdü.
Milieu intérieur fikrinin Norbert Wiener'i sibernetik kavramına ve sinir sisteminde ve cansız makinelerde öz-düzenleme yaratan negatif geri beslemeye götürdüğü ve "bugün, Bernard'ın sabitlik hipotezinin bir biçimlendirmesi olan sibernetiğin çağdaş bilişsel bilimin kritik öncüllerinden biri olarak görüldüğü" belirtilmiştir.
Erken kabul
Bernard'ın fikri 19. yüzyılda başlangıçta göz ardı edilmiştir. Bu, Bernard'ın modern fizyolojinin kurucusu olarak büyük onurlandırılmasına rağmen gerçekleşti (gerçekten de bir bilim insanı için ilk Fransız devlet cenaze törenini aldı). Encyclopædia Britannica'nın 1911 baskısı bile ondan bahsetmemektedir. Milieu intérieur hakkındaki fikirleri ancak 20. yüzyılın başlarında fizyoloji anlayışının merkezi haline gelmiştir. Ancak Joseph Barcroft, Lawrence J. Henderson ve özellikle Walter Cannon ve onun homeostaz fikri ile bugünkü tanınırlığını ve statüsünü kazanmıştır. Mevcut 15. baskıda bu fikrin Bernard'ın en önemli fikri olduğu belirtilmektedir.
İç iletişim fikri
Bernard'ın verimli milieu intérieur kavramı, iç fizyolojiyi hücresel ve hücre dışı matris veya zemin sisteminin karşılıklı bağımlılığı açısından anlamak için temel sağlamanın yanı sıra, homeostazın karmaşık dinamiklerine izin veren iletişim sistemine ilişkin önemli araştırmalara da yol açmıştır.
Szent-Györgyi'nin çalışması
İlk çalışma, organik iletişimin yalnızca moleküllerin rastgele çarpışmalarıyla açıklanamayacağı sonucuna varan ve enerji alanlarının yanı sıra bağ dokusunu da inceleyen Albert Szent-Györgyi tarafından yürütülmüştür. Moglich ve Schon (1938) ve Jordan (1938) tarafından canlı sistemlerde elektrolitik olmayan yük transferi mekanizmaları üzerine yapılan daha önceki çalışmaların farkındaydı. Bu konu Szent-Györgyi tarafından 1941 yılında Budapeşte'de verdiği ve Science ve Nature dergilerinde yayınlanan Koranyi Hatıra Konferansı'nda daha da araştırılmış ve geliştirilmiştir; burada proteinlerin yarı iletken olduğunu ve bir organizma içinde serbest elektronları hızlı bir şekilde transfer edebildiğini öne sürmüştür. Bu fikir şüpheyle karşılandı, ancak günümüzde hücre dışı matrisin tüm parçalarının olmasa da çoğunun yarı iletken özelliklere sahip olduğu genel olarak kabul edilmektedir. Koranyi Konferansı, nanoelektronik devrelerde biyomoleküler yarı iletkenleri kullanarak büyüyen bir moleküler-elektronik endüstrisini tetikledi.
1988 yılında Szent-Györgyi "Moleküllerin etkileşime girmek için birbirlerine dokunmaları gerekmez. Enerji, su ile birlikte yaşamın matrisini oluşturan elektromanyetik alan aracılığıyla akabilir" dedi. Bu su aynı zamanda proteinlerin, DNA'nın ve matristeki tüm canlı moleküllerin yüzeyleriyle de ilişkilidir. Bu, metabolik işleyiş için istikrar sağlayan yapılandırılmış bir sudur ve hücre dışı matristeki ve DNA'daki ana protein olan kollajenle de ilişkilidir. Yapılandırılmış su, protonlar için enerji akış kanalları oluşturabilir (biyoelektrik oluşturmak için protein yapısından akan elektronların aksine). Mitchell (1976) bu akışı 'proticity' olarak adlandırmaktadır.
Almanya'daki çalışma
Almanya'da son yarım yüzyılda yapılan çalışmalar da özellikle zemin sistemiyle ilgili olduğu için iç iletişim sistemine odaklanmıştır. Bu çalışma, zemin sistemini veya hücre dışı matrisin hücresel sistemle etkileşimini 'zemin düzenleyici sistem' olarak nitelendirmelerine yol açmış ve burada homeostazın anahtarı, tüm işlevler için hayati önem taşıyan vücut çapında bir iletişim ve destek sistemi görmelerine neden olmuştur.
1953 yılında Alman doktor ve bilim adamı Reinhold Voll, akupunkturda kullanılan noktaların çevreleyen deriden farklı elektriksel özelliklere, yani daha düşük bir dirence sahip olduğunu keşfetti. Voll ayrıca, noktalardaki dirençlerin ölçülmesinin iç organların durumuna ilişkin değerli göstergeler verdiğini keşfetti. Voll'un elektro-dermal tarama yöntemi kullanılarak 'toprak düzenleme sistemi' kavramının yaratıcısı Dr. Alfred Pischinger ile Dr. Helmut Schimmel ve Hartmut Heine tarafından daha ileri araştırmalar yapılmıştır. Bu ileri araştırma, genin denetleyici olmaktan çok hücrelerin ve daha yüksek sistemlerin nasıl çalışması gerektiğine dair planların deposu olduğunu ve biyolojik faaliyetlerin asıl düzenlenmesinin bir 'zemin düzenleme sisteminde' yattığını ortaya koymuştur. Bu sistem, tüm hücreler arasında bulunan ve genellikle hücre dışı matris olarak da adlandırılan karmaşık bir bağ dokusu olan zemin maddesi üzerine inşa edilmiştir. Bu zemin maddesi 'amorf' ve 'yapısal' zemin maddelerinden oluşur. İlki, yüksek oranda polimerize şeker-protein komplekslerinden oluşan "bağ dokularının fibroblast hücreleri tarafından üretilen ve sürdürülen şeffaf, yarı akışkan bir jeldir".
Alman araştırmalarına göre temel madde, hücreye neyin girip çıkacağını belirler ve karmaşık sinyallere yanıt vermek için hızlı bir iletişim sistemi gerektiren homeostazı korur (ayrıca bkz. Bruce Lipton).
Bu, zemin maddesinin şeker polimerlerinin moleküler yapılarının çeşitliliği, bu tür yeni maddeleri hızla üretebilme yeteneği ve birbirlerine yüksek oranda bağlı olmaları sayesinde mümkün olmaktadır. Bu, tüm canlılarda mevcut olan dinamik homeostazın üzerindeki ve altındaki değerlerin kontrollü salınımını mümkün kılan bir fazlalık yaratır. Bu, zemin maddesinin bir tür hızlı tepki veren, "kısa vadeli hafızasıdır". Bu değişken kapasite olmasaydı, sistem hızla enerjik bir dengeye geçecek, bu da hareketsizlik ve ölüm getirecekti.
Biyokimyasal olarak hayatta kalabilmesi için her organizma, zemin maddesinin bileşenlerini hızla inşa etme, yok etme ve yeniden yapılandırma yeteneğine ihtiyaç duyar.
Toprak maddesini oluşturan moleküller arasında minimal potansiyel enerji yüzeyleri vardır. Zemin maddesinin malzemelerinin şarj ve deşarj olması 'biyo-alan salınımlarına' (foton alanlarına) neden olur. Bu alanların etkileşimi, zemin maddesi boyunca kısa ömürlü (10-9 ila 10-5 saniyeye kadar) tüneller oluşturur. Bir çöreğin içindeki delik gibi şekillenen bu tüneller aracılığıyla, büyük kimyasallar kılcal damarlardan zemin maddesine ve organların işlevsel hücrelerine geçebilir ve tekrar geri dönebilir. Tüm metabolik süreçler bu taşıma mekanizmasına bağlıdır.
Vücuttaki başlıca enerji yapıları, piezoelektrik özellikleri nedeniyle sadece enerjiyi iletmekle kalmayıp aynı zamanda üreten kollajen gibi zemin maddesi tarafından oluşturulur.
Kuvars kristali gibi, zemin maddesindeki kollajen ve daha stabil bağ dokuları (fasya, tendonlar, kemikler, vb.) mekanik enerjiyi (basınç, burulma, gerilme) elektromanyetik enerjiye dönüştürür ve bu da zemin maddesi aracılığıyla rezonansa girer (Athenstaedt, 1974). Bununla birlikte, toprak maddesi kimyasal olarak dengesizse, vücutta rezonansa giren enerji tutarlılığını kaybeder.
Hans Selye tarafından tanımlanan adaptasyon yanıtında meydana gelen budur. Zemin düzenlemesi dengesiz olduğunda, kronik hastalık olasılığı artar. Heine'nin araştırması, çözülmemiş duygusal travmaların, kollajenin normal yapısından daha düzenli altıgen bir yapıya bürünmesine neden olan bir nörotransmitter P maddesi salgıladığını ve zemin maddesini dengeden çıkardığını, kendisinin "duygusal yara" olarak adlandırdığı bu durumun "hastalıkların psikolojik nedenleri olabileceğine dair önemli bir bilimsel doğrulama sağladığını" göstermektedir.
ABD'deki çalışma
Zemin düzenleme sisteminin önemini belirlemeye yönelik ilk çalışmalar Almanya'da yapılmış olsa da hücre dışı matris aracılığıyla hücreler arası ve hücre içi iletişimin etkilerini inceleyen daha yeni çalışmalar ABD'de ve başka yerlerde gerçekleştirilmiştir.
Hücre dışı, hücre iskeleti ve nükleer bileşenler arasındaki yapısal devamlılık Hay, Berezny ve diğerleri ve Oschman tarafından tartışılmıştır. Tarihsel olarak, bu unsurlar zemin maddeleri olarak adlandırılmıştır ve süreklilikleri nedeniyle, vücudun her yerine ulaşan ve temas eden karmaşık, iç içe geçmiş bir sistem oluşturmak üzere hareket ederler. Daha 1851 yılında, sinir ve kan sistemlerinin doğrudan hücreye bağlanmadığı, ancak hücre dışı bir matriks aracılığıyla ve bu matriksin aracılık ettiği kabul edilmiştir.
Hücre dışı matrisin çeşitli glikoprotein bileşenlerinin elektrik yükleriyle ilgili son araştırmalar, glikozaminoglikanlardaki yüksek yoğunluklu negatif yükler nedeniyle (üronik asit kalıntılarının sülfat ve karboksilat grupları tarafından sağlanır) matrisin herhangi bir noktada elektronları emebilen ve bağışlayabilen kapsamlı bir redoks sistemi olduğunu göstermektedir. Sitoplazmik matris de güçlü bir şekilde negatif yüklü olduğundan, bu elektron transfer işlevi hücrelerin içlerine kadar ulaşır. Tüm hücre dışı ve hücresel matris, elektrik yükü için biyofiziksel bir depolama sistemi veya akümülatör olarak işlev görür.
Termodinamik, enerjik ve geometrik değerlendirmelerden hareketle, zemin maddesinin moleküllerinin minimal fiziksel ve elektriksel yüzeyler oluşturduğu düşünülmektedir; öyle ki, minimal yüzeylerin matematiğine dayanarak, küçük değişiklikler zemin maddesinin uzak bölgelerinde önemli değişikliklere yol açabilir. Bu keşfin, membran taşınması, antijen-antikor etkileşimleri, protein sentezi, oksidasyon reaksiyonları, aktin-miyozin etkileşimleri, polisakkaritlerdeki jel dönüşümleri de dahil olmak üzere birçok fizyolojik ve biyokimyasal süreç için etkileri olduğu düşünülmektedir.
Matristeki yük aktarım sürecinin bir tanımı, "biyopolimer yolları boyunca yüksek oranda vektörel elektron taşınımı" şeklindedir. Diğer mekanizmalar matriksteki proteoglikanların etrafında oluşan negatif yük bulutlarını içerir. Hücre ve dokularda çözünebilir ve hareketli yük transfer kompleksleri de bulunmaktadır.
California Teknoloji Enstitüsünden Rudolph A. Marcus, itici güç belirli bir seviyenin üzerine çıktığında elektron transferinin hızlanmak yerine yavaşlamaya başlayacağını bulmuştur ve kimyasal sistemlerdeki elektron transfer reaksiyonları teorisine yaptığı bu katkıdan dolayı 1992 yılında Nobel Kimya Ödülü almıştır. Çalışmanın anlamı, canlı sistemlerde olduğu gibi, vektörel bir elektron taşıma sürecinin potansiyel küçüldükçe daha büyük olabileceğidir.