Две мечты человечества на протяжении многих веков влекли к себе поколения исследователей. Одна из них - это мечта о философском камне, превращающем металлы в, золото. Вторая, столь же древняя мечта, - об эликсире вечности. Но сказки алхимиков стали реальностью, хотя не золото уже предмет исканий в ядерных превращениях, доступных современной науке Мечта же о вечной молодости остается все еще недостижимой.
Но означает ли это, что разгадка законов живой природы не даст в руки человека, как это произошло в физике, каких-то принципиально новых возможностей для воздействия на процессы жизни? Как заметил английский исследователь, изучавший процесс старения, А. Комфорт, мысль о превращении металла в золото столетиями казалась серьезным ученым абсурдной и ложной, как, и идея о вечной молодости кажется многим абсурдной теперь. Вместе с тем поиски продолжаются. Правда, изменилась, став значительно более строгой, задача исследования. Речь идет уже не об эликсире вечности, но прежде всего о попытках управления процессами старения, о способах противодействия преждевременному старению, о расширении, наконец, видовых пределов жизни.
Предлагаемые читателю очерки - еще одна попытка в серии многочисленных других понять причины старения и смерти. Систему взглядов, которая рассматривается в этой работе, кратко можно определить, как регуляторную, или кибернетическую, гипотезу о природе старения. Такое определение - это не просто дань времени, и моде. Ведь многие начала кибернетики были прослежены впервые на процессах регуляторной деятельности нервной и эндокринной систем. Два примера помогут понять исходные положения кибернетической модели старения.
Давно было показано, что некоторые ткани высших животных, в частности ткань сердечной мышцы, если она находится в искусственных условиях вне организма, в виде так называемой культуры ткани, может, претерпев определенные изменения, Жч1ть значительно дольше, чем сам организм. Из этого можно было заключить, что потенциальная длительность существования самих тканей намного больше, чем организма в целом, и, что, следовательно, свойства механизмов регуляции, а не свойства самих клеток или тканей определяют пределы жизни.
Роль регуляторных воздействии еще более ярко проявляется в другом примере. Известно, что деятельность половых желез прекращается в определенном возрасте. Но если половые железы от старого животного пересадить в организм молодого, то они вновь начинают (функционировать. Следовательно, именно нарушение регуляции обусловливает старение половых желез. Изучение научных данных, и многолетние собственные исследования автора позволили сделать вывод о наличии у высокоорганизованных организмов, включая человека, специфических регуляторных изменений, ведущих к старению, и естественной смерти.
Такой вывод может показаться пессимистическим, ведь старение, и смерть рассматриваются, как следствие самого принципа, на основе которого осуществляется регуляция в организме. Но мне думается, что познание механизмов старения, и смерти неизбежно должно открыть новые возможности для целенаправленных на них воздействий.
Но не есть ли все это поиск эликсира вечности в наш век кибернетики, и освоения космоса? Возможно. Быть может, именно наш просвещенный век - лучшая пора для новых поисков. Но в поисках эликсира вечности надо пройти много дорог, и надо иметь много преданных делу искателей. Эти очерки, возможно, приведут еще кого-нибудь на путь исканий и, быть может, помогут найти материал для размышлений, и выбора собственного пути исследований.
ИСТОРИЯ СМЕРТИ
Прошли века, прежде чем человек, познав закономерности природы, начал оказывать влияние на течение жизненных процессов. Увеличение продолжительности жизни, достигнутое благодаря цивилизации, и есть один из результатов такого влияния. И в древние времена были люди, которые жили достаточно долго. Однако средняя длительность жизни в течение сотен лет оставалась поразительно низкой, например, во Франции в XIV веке она составляла 20 лет. В этот период нельзя было определить истинную продолжительность жизни человека, так, как многочисленные инфекции прерывали ее естественный ход. Смерть в основном наступала от внешних причин.
Тяжелые эпидемии средних веков стали особенно губительными с ростом городов. Только развитие науки ограничило все опустошавшие эпидемии. Но постепенно инфекционные болезни начали приобретать социальный характер. Скученность, и бедность подавляющей части населения в больших городах на многие годы сделали туберкулез одной из основных социальных причин смерти. (Туберкулез - инфекция, и смерть от нее - это смерть от внешней причины. И вместе с тем туберкулез настолько зависит от социальных факторов, что его, пожалуй, можно считать первой тяжелой социальной болезнью.)
В наше время причиной смерти в среднем, и пожилом возрасте стали главным образом пять заболеваний атеросклероз, рак, гипертоническая болезнь, сахарный диабет тучных, и понижение сопротивляемости к инфекции. В основе этих недугов не лежат собственно инфекции, и только массовость поражения позволяет говорить об эпидемиологическом характере болезней цивилизации (см. таблицу).
В развитии каждого из этих заболеваний велико значение внешних факторов - это, и рост больных раком легких в крупных промышленных городах, и прогрессирование атеросклерозов при избыточном питании, и возникновение гипертонической болезни вследствие интенсификации жизненного уклада.
Но в природе существует смерть от внутренней причины. Всем известна бабочка-поденка. Возникнув из личинки поутру, она к концу первых суток, закончив процесс размножения, внезапно погибает. Смерть наступает остро, и ее нельзя объяснить ни истощением, ни исчерпанием жизненных сил. Нет в ее основе, и инфекции. Как будто кончается завод часов, и теперь уже внутренняя причина обрывает жизнь.
Подобная смерть не случайное явление в эволюции. Действие внутренних причин ярко видно, и на более сложных организациях, чем бабочка. В устье дальневосточных рек каждый год идут на нерест стаи лососевых рыб, в их числе, и горбуша. В океане у горбуши еще нет никакого горба - признака, давшего название этому виду. Горб возникает постепенно, так же постепенно начинают расти и зубы по мере того, как рыба приближается к месту нереста. Но вот заложена новая жизнь, а разросшиеся зубы почти механически прекращают поступление пищи в организм родителей. И все же рыба погибает не от истощения. Робертсоном было показано, что по мере приближения нереста все больше увеличивается деятельность одной из эндокринных желез - надпочечников, это, и играет важную роль в механизме смерти. Горб и рост зубов - лишь внешнее выражение действия внутренней причины гибели горбуши, которая прекращает жизнь еще мощной рыбы. Этот механизм работает настолько четко, что ни одна горбуша не возвращается в океан после нереста.
Итак, смерть может возникать от внешней или от внутренней причины. Такое разграничение, казалось бы, вполне логичное, таит в себе определенную неточность. Если сбросить со счетов столь очевидные внешние факторы, как грубое повреждение, то всякое действие внешней причины осуществляется через внутренние механизмы. Иными словами, для того, чтобы заболеть чем-либо, недостаточно еще наличия внешней причины - инфекции или стужи, - в организме должны существовать внутренние процессы, способные реагировать на внешнее воздействие. Избыточное питание не могло бы привести к развитию атеросклероза, если бы сам атеросклеротический процесс не был присущ человеку, если бы не было физиологических условий для его возникновения. Поэтому, и смерть от внешней причины в конечном итоге становится смертью от внутренней причины.
Но тогда, что же именно является для человека естественной смертью или смертью от внутренней причины? Для каждого вида есть довольно жесткое ограничение пределов жизни. Мышь может прожить 2 года, крыса - около 3 лет, человек - несколько более 100 лет. Столь определенные и четкие границы для каждого вида показывают, что пределы жизни устанавливаются естественными причинами смерти. Эти причины определены генетически, то есть лежат в приводе самого вида, и поэтому никому не удавалось наблюдать, чтобы мышь жила дольше человека. Этот вывод при поверхностном рассмотрении кажется пессимистическим он подчеркивает существование специально функционирующих механизмов естественного конца. На самом же деле он дает нам надежду.
Ведь если естественные механизмы смерти срабатывают по определенному плану, то на них возможно целенаправленное воздействие. Социальная история смерти не закончится в тот момент, когда средняя продолжительность жизни достигнет максимума для данного вида. Напротив, эта история вступит в новую фазу. Если раньше человек погибал в основном от внешних факторов, если в дальнейшем многие внешние факторы приобретали для него, как отрицательную, так и положительную роль, либо способствуя возникновению болезней цивилизации, либо противодействуя им, то с того периода, когда средняя продолжительность жизни достигнет предела, запрограммированного природой для человека, дальнейшее увеличение пределов жизни станет возможным лишь вследствие вмешательства извне в механизм запрограммированной смерти.
Наукой уже получен некоторый опыт расширения жизни за пределы генетического лимита. Как, и горбуша, некоторые разновидности форели погибают после нереста (возраст рыбы 3 года). Но в тех случаях, когда у рыб предварительно удалялись половые железы, некоторые особи жили до 8 - 9 лет, то есть в три раза дольше своего предельного возраста.
У человека естественные причины смерти не связаны столь явно с механизмом размножения. Приведенный пример лишь показывает, что только понимание свойственного каждому виду механизма старения и смерти может дать ключ к воздействию на эти механизмы. Уже при сопоставлении смерти бабочки-поденки, горбуши, и человека можно прийти к выводу, что эти механизмы различны. Поэтому никакой аналогией нельзя восполнить конкретное изучение видовых внутренних причин смерти. Но есть одна общая закономерность, которая не может не привлекать внимания. Смерть - столь, казалось, неизбежный атрибут жизни - в действительности не является неизбежным спутником живого. Задолго до появления условий, сформировавших социальную историю смерти, в природе в невообразимо большом интервале времени творилась эволюционная история смерти. Запрограммированная смерть возникла не одновременно с появлением жизни. Она возникла значительно позже.
Эволюционная история смерти началась многие миллионы лет тому назад. Вначале был хаос вещества, затем - белковые тела и, наконец, - клетка, основной носитель жизни. Клетка, существующая отдельно, как одноклеточный организм, наделена не только самостоятельной жизнью, подобно жизни многоклеточного организма, но и своеобразным бессмертием. Это явление, возникшее на заре жизни, сохраняется, и в настоящее время. Каждый одноклеточный организм, например, амеба, делится на две равноценные клетки, те, в свою очередь, - на следующие и так далее. В благоприятных условиях такое деление может продолжаться неограниченно долго.
Ученые проследили деление одноклеточного организма - парамеции в течение 8 400 поколений. При этом ни разу не было отмечено появление трупа. Если рассмотреть этот результат применительно к человеческой жизни, приняв, что период ее воспроизведения равен 25 годам, то это означало бы, что в течение 210 тысяч лет одновременно существовали бы все предки, и потомки, если, конечно, терминология смертных применима для данного случая, когда все организмы равноценны и, как бы нет ни возраста, ни старения. Потомки одной инфузории через два года превысили бы объем земного шара, а число организмов выражалось бы цифрою с 224 знаками.
Однако беспредельного роста потенциально бессмертных одноклеточных не происходит. Этому препятствуют условия внешней среды. Уязвимость организма, лишенного внутренних механизмов смерти, не случайна, и в этом факте, пожалуй, сконцентрирован фундаментальный закон эволюции. Для того, чтобы противодействовать влиянию внешней среды, необходимо отгородиться, хотя бы в, какой-либо степени, от этой среды. Такая обособленность возможна, если организм обладает механизмами, способными поддерживать определенное постоянство своего состава и деятельности при изменении внешней среды.
Одноклеточный организм не способен сохранять такое постоянство. Если он не принадлежит к группе паразитов, то есть если не живет за счет хозяина-носителя, то он обычно живет в водной среде, где находит наилучшие условия для непосредственного поступления через оболочку клетки пищи из внешнего мира, и выделения отходов. Поэтому преграда между внешним миром и организмом не может быть настолько прочной, насколько это необходимо для сохранения независимости от среды. Достаточно вспомнить о многочисленных опытах, в которых никак не удавалось подтвердить гипотезу об отсутствии смерти у одноклеточных организмов, - как потом выяснилось, исследователи недостаточно обновляли среду по мере накопления отходов, и смерть (или торможение жизненного цикла) наступала от самоотравления.
Вряд ли теперь можно сказать, что послужило конкретным толчком к развитию одноклеточного в многоклеточный специализированный организм. Но ясно только для обеспечения постоянства внутренней среды организма, а, следовательно, и определенной его независимости от внешней среды должны были возникнуть специальные приспособления, и механизмы. Оболочка тела должна была перестать быть основным путем поступления пищи и выделения, должны были появиться механизмы для поддержания обмена в условиях голодания, постоянства температуры, и внутренней среды. Для такой специализации был только один путь - путь превращения одноклеточного организма в многоклеточные специализированные организации с единой системой управления. Иначе говоря - путь развития.
Смерть родилась, как продукт сочетания развития, и стабильности. Развитие - это отсутствие покоя, нестабильность. Оно требует постоянных изменений. В учении о развитии живой природы хорошо прослежен этот путь от клетки через рыб, земноводных к млекопитающим. С другой стороны, в каждый момент развития организму необходима определенная стабильность, постоянство, чтобы защититься от внешней среды. Требуется, как бы совместить одновременно, и в одном покой, и движение - движение, дающее развитие, и покой, обеспечивающий независимость. Такое совмещение возможно только в изменяющейся, движущейся системе, ибо если есть только покой, нет развития, а если имеется лишь развитие, то нет покоя, и стабильности. Поэтому системы, обеспечивающие стабильность, то есть защиту от внешнего мира, все время должны, и сами развиваться, следуя за развитием тела, и тем создавая относительный покой.
Противоречие развития, и стабильности выявляется не сразу. Вначале доминирует влияние развития. Это можно иллюстрировать следующим примером. Яйцеклетка без оплодотворения не может прожить, и нескольких дней. Она, как часть многоклеточного организма, смертна. Лишь развитие спасает ее от гибели. В нашем представлении этим стимулом к развитию является все еще достаточно таинственный процесс оплодотворения. Обе частички, в нем участвующие, раздельно недолговечны. Но, подобно полусферам атомной бомбы, их соединение дает тот критический предел, за которым следует самовоспроизводящееся развитие.
Таким образом, смерть от внутренних причин у высокоразвитых специализированных организмов - это результат, вытекающий из взаимодействия в единой системе механизмов развития, и стабилизации. Эти механизмы являются способом противодействия разрушающим влияниям внешней среды. Исторически они уменьшили роль смерти от внешней причины. Такое освобождение само по себе послужило важным фактором в эволюции видов. Но оно же ввело новый вид смерти - от внутренней причины.
ЧЕЛОВЕК КАК КИБЕРНЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА. ИЕРАРХИЯ ТЕЛА
Живой организм подвергается непрерывным воздействиям внешнего мира. Разрушительным влияниям этих воздействий препятствуют системы организма, цель которых - сохранить и в изменившихся условиях постоянство внутренней среды. А с другой стороны, для сохранения жизни совершенно необходимо, чтобы внутренние процессы не выходили за определенные границы. Стабильность внутренней среды есть, таким образом, необходимое условие существования живого организма. Это положение, сформулированное более ста лет назад Клодом Бернаром, теперь столь очевидно, что не нуждается в подробном разъяснении.
Каким же образом достигается эта стабильность?
В какой-то степени стабильность существует в одноклеточном организме, поскольку все химические реакции в живой природе четко саморегулируются. Любая биохимическая реакция не может продолжаться неограниченно долго если конечного продукта реакции накопится больше, чем необходимо для функционирования организма в нормальных условиях, весь процесс приостанавливается. Этот общин принцип саморегулирования сохранен, и в многоклеточном организме. Однако в этом сложном, специализированном организме части единого процесса идут на значительном расстоянии друг от друга. Одновременно совершается множество процессов, которые должны быть координированы друг с другом. Разобщенные органы и ткани должны быть объединены в единое работающее целое организма, которое бы могло противостоять воздействию внешнего мира, поддерживая постоянство внутреннем среды.
Такого рода координацию, и связь обеспечивают нервная и эндокринная системы. Нервные волокна пронизывают почти каждую клетку, а гормоны, выделяемые эндокринными железами, поступают в кровь, и достигают любого участка тела.
Рассмотрим схему такой саморегуляции в нейроэндокринной системе. Эндокринная железа А выделяет свой специфический гормон в кровь. Этот гормон (назовем его рабочим гормоном) оказывает свойственное ему действие на чувствительные к нему ткани и органы (ткани-мишени). Но вот по тем или иным причинам расход рабочего гормона увеличился, и потому его содержание в организме снизилось. Начинают страдать те процессы, для которых данный рабочий гормон необходим. Чтобы нормальное состояние внутренней среды восстановилось, деятельность железы А должна увеличиться. Сигнал к такому увеличению дает другая эндокринная железа - Б, иначе - железа-регулятор она выделяет в кровь регулирующий гормон, обладающий способностью стимулировать деятельность рабочей железы А.
Наконец, концентрация рабочего гормона в крови достигает нормы. Возникающий затем избыток рабочего гормона начинает тормозить деятельность железы-регулятора. В результате стимуляция рабочей железы уменьшается и устанавливается равновесие. Однако если снижение концентрации рабочего гормона вновь достигнет опасного предела, то снова снимается торможение железы-регулятора, и весь процесс повторяется.
Взаимоотношения, при которых избыток конечного продукта (в данном случае рабочего гормона) тормозит свой стимулятор, представляют собою типичный пример механизма отрицательной обратной связи. В этом кибернетическом понятии слово «отрицательный» обозначает, что регулятор тормозится действием периферического фактора, или сигнала, тогда, как снятие «отрицательного» тормозящего влияния приводит к стимуляции периферического звена. В этом, и заключается суть механизма обратной, то есть взаимной, связи. Такой механизм автоматически поддерживает постоянство биологического процесса, и применительно к системам, обеспечивающим постоянство внутренней среды, данный процесс принято обычно обозначать, как гомеостатический, или гомеостаз. Поэтому всю систему, которая поддерживает состояние стабильности любого явления, можно обозначить термином «гомеостат»
Аналогичный принцип регулирования заложен, например, в термостате - простейшем сушильном шкафе, предназначенном для поддержания постоянной температуры. В нем всегда есть источник энергии, который по своему значению равен периферической железе А. И, подобно тому, как железа выделяет рабочий гормон, этот источник выделяет теплоту. Роль железы-регулятора выполняет контактный термометр. Когда температура превышает заданную, уровень ртути, поднимаясь, выключает источник питания. Напротив, как только система начинает охлаждаться, столбик ртути падает, и это включает вновь источник питания.
Однако в отличие от простых схем биологические гомеостатические системы работают не изолированно; как правило, для выполнения задания необходимо взаимодействие нескольких или множества гомеостатических систем.
Поэтому в высокоорганизованных организмах возникли органы, где происходит объединение отдельных гомеостатических единиц в единую систему. Такая интеграция желез-регуляторов происходит в специальной эндокринной железе - гипофизе.
Этот регулятор, общий для многих периферических эндокринных желез, расположен под корой больших полушарий головного мозга, в самой центральной точке черепной полости. Каждая периферическая эндокринная железа составляет с гипофизом, как бы самостоятельную гомеостатическую систему. Но поскольку все эти системы замыкаются в гипофизе, между всеми ними может происходить взаимодействие.
Появление в ходе эволюции биологических видов такого центрального регулятора, как гипофиз, было важнейшей ступенью в совершенствовании управления телом. Однако гипофиз, регулирующий состояние периферических эндокринных желез, «слеп», и «глух» по отношению к внешнему миру. Он не имеет прямой связи с внешним миром. А между тем для того, чтобы факторы внешней среды не разрушили организм, он должен, как уже говорилось, приспосабливаться к меняющимся воздействиям.
О том, как меняются внешние условия, организм узнает через органы чувств, они передают полученную информацию в центральную нервную систему. Но ведь для того, чтобы не замерзнуть, еще далеко не достаточно получить от нервных окончаний кожи сигнал о снижении температуры окружающей среды. Необходимо еще, чтобы полученные сведения о холоде поступили в органы, которые могут повысить теплопродукцию организма. Таким устройством, способным передать информацию, поступившую из внешнего мира, в рабочие органы (а те уже позаботятся о сохранении постоянства внутренней среды), является гипоталамус. Это несколько тяжеловесное слово необходимо запомнить. Гипоталамус - чудо природы. С одной стороны - это типичная нервная ткань, и поэтому все, что знает нервная система, она легко может передать в гипоталамус. С другой стороны - это, и типичная эндокринная железа, выделяющая специальные гормоны, которые регулируют деятельность гипофиза, то есть общего регулятора эндокринной системы. Так природа наладила связь между внешним миром, и внутренним миром организма. Гипоталамус - это конкретное место стыка двух миров, где быстродействующие сигналы из внешней среды могут преобразовываться г. соответствующее этим сигналам поведение тела, в основе которого лежат специализированные реакции эндокринной системы.
Каким же образом осуществляется эта взаимосвязь?
Получив информацию извне, гипоталамус передает ее в эндокринную систему либо по нервным путям, либо специальными своими гормонами, которые, как правило, действуют не сами, а стимулируют или тормозят работу гипофиза.
В гипоталамусе есть образования, или центры, которые ответственны за регуляцию температуры тела, сердечной деятельности, тонуса сосудов, водного, и солевого обмена, обмена углеводов, жиров, и белков, за регуляцию основных эндокринных функций, включая процесс размножения, и выработку иммунитета, за регуляцию функции желудочно-кишечного тракта, мочеотделения, наконец, за взаимодействие информации, поступающей из различных органов чувств. Гипоталамус регулирует активность вегетативной нервной системы, ее симпатическую, и парасимпатическую часть.
Рост, и аппетит, сои, и бодрствование, эмоции - все это зависит от работы структур гипоталамуса. По существу, нет ни одной функции в нашем теле, которая не требовала бы участия гипоталамуса. Но в целом всю его деятельность можно разделить на две группы явлений. Во-первых, гипоталамус регулирует приспособление организма к меняющимся внешним воздействиям (его деятельность обеспечивает взаимодействие с внешним миром и, изменяя функции организма, защищает его от смерти, исходящей от внешних причин). С другой стороны, гипоталамус вместе с регулируемыми им органами работает, как своеобразная замкнутая система, поддерживая постоянство внутренней среды в соответствии с информацией, получаемой из внутреннего мира организма. В этой своей деятельности гипоталамус контролирует постоянные процессы, которые должны протекать циклически независимо от внешнего мира.
Коротко говоря, гипоталамус - высший орган постоянства внутренней среды, главный интегратор всей информации, поступающей из тела, и вместе с тем тот коллектор, куда вливается информация из окружающей среды. Внутреннее, и внешнее смыкается на уровне гипоталамуса, и физически это делает мир внутреннего, и внешнего единым.
И поэтому, хотя в жизнедеятельности организма играют чрезвычайно важную роль, и другие отделы центральной нервной системы, и прежде всего кора головного мозга, ретикулярная формация, и т. д., дальнейшее рассмотрение механизмов развития, и старения будет основано главным образом на оценке состояния гипоталамуса - этого центрального органа саморегуляции.
В целом схема строения нейроэндокринной системы может быть представлена следующим образом.
Если разделить систему регуляции эндокринных функций на несколько этажей, то самым высоким регулятором является гипоталамус. Под ним находится гипофиз. Оба этих образования обычно объединяют в единую гипоталамо-гипофизарную систему. Гипоталамус выделяет специальные гормоны, регулирующие деятельность гипофиза. Гипофиз по отношению к гипоталамусу является рабочей железой. Поэтому естественно, что между ними действует механизм саморегуляции в виде «короткой петли» обратной связи, в которой гормоны гипоталамуса стимулируют гипофизарные гормоны, а те, в свою очередь, тормозят активность гипоталамуса.
Следующие за гипофизом этажи образуют периферические эндокринные железы, контролируемые гипофизарными гормонами. Эти железы выделяют специфические рабочие гормоны, которые не только действуют на ткани, и органы, но и осуществляют в механизме «длинной петли» обратной связи тормозящее влияние на гипоталамус, и гипофиз. Наконец, органы, чувствительные к рабочим гормонам (ткани-мишени), представляют собой последний этаж эндокринной системы. Здесь происходит действие и разрушение рабочих гормонов. Каждый нижележащий отдел эндокринной системы функционально подчинен вышележащему. Если прерывается связь между гипоталамусом, и гипофизом, то все гипофизарные гормоны, кроме двухлактогенного и меланофорного - почти не синтезируются.
В нормальных условиях кора головного мозга не принимает постоянного участия в эндокринной саморегуляции. В течение определенного времени организм может жить в замкнутом мире, саморегулируясь сигналами, исходящими из тела. Однако в реальной обстановке даже обычного течения жизни беспрерывные изменения внешней среды требуют постоянного приспособления функций тела к меняющимся условиям.
Такова иерархия нейроэндокринных функций в человеческом организме. Если вдуматься, то этот иерархический принцип является единственно возможным, он создает наилучшие условия для осуществления процесса регулирования. Это заставляет рассмотреть в следующей главе, как функционируют, и почему могут нарушаться механизмы саморегуляции.
РИТМЫ ЖИЗНИ
Даже, когда внешние условия нормальны, сохранение постоянства внутренней среды сопряжено с непрерывной деятельностью регулирующих систем. Дело в том, что даже простое возвращение к исходному уровню тех биохимических процессов, которые постоянно идут в организме, требует регулирующих усилий. Стабильность в организме достигается ритмической деятельностью регулирующих систем. Вот почему так характерна для деятельности нормального организма ритмичность всех его функций. Автоматизм сокращений сердца, ритмичность полового цикла у женщины, ритмичность колебаний температуры тела с понижением к утру и повышением к вечеру - это все явления одного порядка. Они отражают сложную деятельность саморегулирующих систем, создающих стабильность. Все колеблется, и все стремится к равновесию в этих системах.
Часть ритмов имеет явно выраженный внутренний, или, как говорят, эндогенный, характер - эти ритмы не зависят от внешней среды. Таков, например, половой цикл у женщины. Другие ритмы подчинены внешним, или экзогенным, влияниям, претерпевая изменения в зависимости от смены дня и ночи, сезонов года, приливов, и отливов океана и других воздействий внешнего мира. Однако, повторяю, и самостоятельные, эндогенные, и наведенные, экзогенные, ритмы - это выражение непрерывного приспособления организма ради сохранения стабильности, и повторяемости жизненных процессов.
Среди множества ритмов организма можно выделить два основных ритма, которые соответствуют двум системам, отличающим живое от неживого. Первый - ритм энергетических процессов, позволяющий тонко взаимодействовать сотням химических реакций, происходящих в теле. Второй - ритм полового цикла, дающий возможность самовоспроизведения и продолжения вида. Двум этим основным ритмам соответствуют две гомеостатические системы - система энергетического, и репродуктивного гомеостата.
Потеря ритма - это всегда болезнь, в определенных случаях несовместимая с жизнью. Поэтому механизмы обратной связи, если они функционируют нормально, всегда стремятся привести систему к равновесию. Как и вследствие чего происходит нарушение саморегуляции и утрата ритма?
Когда организм подвергается воздействию неблагоприятных внешних условий, гипоталамус активирует систему защиты, - деятельность многих эндокринных органов и систем усиливается, противостоя этим воздействиям. В этот период, и наблюдается потеря многих ритмов, потому, что вся жизнедеятельность подчинена здесь интересам защиты организма. Так происходит повышение артериального давления, увеличиваются в крови сахар и жирные кислоты, повышается свертываемость крови, и т. д. Все это служит защите и в то же время представляет собой отклонение от постоянства внутренней среды, иначе говоря, нежелательное для организма отклонение от нормы.
Именно поэтому любой из названных признаков, когда он сохраняется долго, становится симптомом или сущностью серьезных заболеваний. Повышение артериального давления, выгодное, и нужное организму, когда активизируются его физические силы, например, в борьбе, в то же время - основной симптом гипертонии. Увеличение в крови сахара и жирных кислот, обеспечивающее усиленное питание организма в моменты напряженной работы, характерно, и для диабета, и для атеросклероза. Повышение свертываемости крови, которое может предохранить нас от потери крови при ранении, - одна из основных причин тромбоза сосудов при возникновении инфаркта. Подобных примеров много.
А вывод таков нарушение стабильности необходимо, так, как оно лежит в основе приспособительной, или, как говорят, адаптивной реакции. Необходимость в ней появляется при всяком чрезмерном раздражителе - будь то борьба, эмоция или травма, холод или избыточное тепло, мышечная работа или длительная неподвижность, кровопотеря или инфекция. Иными словами, на всякое изменение условий, требующее повышения работоспособности организма гипоталамус включает серию приспособительных реакции, которые направлены на сохранение жизни в чрезвычайных условиях.
Совокупность этих защитных явлений физиолог Ганс Селье обозначил, как адаптационный (приспособительный) синдром, или стресс. Реакция адаптации особенно полезна для организма тем, что она стереотипна, что организм имеет возможность сразу ответить серией однообразных изменений на все многообразие чрезвычайных раздражителей, или стрессоров. Реакция адаптации, пожалуй, самый бдительный страж организма, ибо она всегда включается в условиях стресса. Если искусственно нарушить адаптационный процесс, например, удалив у животного надпочечники, то сохранить жизнь этому животному даже в идеальных условиях можно, лишь постоянно вводя гормоны надпочечников. Но стоит возникнуть стрессорной ситуации, как прежняя заместительная доза гормонов оказывается недостаточной, и животное гибнет у него не возникает защитного адаптационного синдрома.
Вот, как велико значение этой приспособительной реакции для повседневной жизни с ее постоянно меняющимися условиями!
И все же организм чрезвычайно дорого платит за свою способность защищаться путем приспособления. Ведь защита осуществляется за счет отклонения от равновесия, за счет нарушения стабильности "организма. И если действие стрессорных факторов слишком сильно или продолжительно, в процессе адаптации возникают болезни (как я уже говорил, любое длительное отклонение от постоянства внутренней среды есть болезнь).
Ганс Селье назвал такие болезни болезнями адаптации. Представление об адаптационном синдроме, и болезнях адаптации многому научило. Оно показало прежде всего, что защитные механизмы могут переходить в болезнь, и, что в основе самых различных по своим проявлениям болезней могут лежать единообразные нарушения.
Почему же в условиях стресса не срабатывают механизмы саморегуляции? Почему может длительно существовать отклонение от постоянства внутренней среды, столь необходимое для защиты организма, и столь опасное по отдаленным последствиям, если влияние внешних факторов чрезмерно? Ведь в соответствии с механизмом отрицательной обратной связи система не может долго находиться в неравновесном состоянии. Что же мешает установиться покою в возбужденных борьбой системах?
Отказ гипоталамического тормоза - прямое следствие возбужденного состояния гипоталамуса. Для того, чтобы произошло торможение, Бездействие периферических гормонов в механизме отрицательной обратной связи должно быть сильнее, чем очаг возбуждения в регулирующем центре. Но та величина воздействия тормоза, которая в нормальных условиях достаточна, чтобы привести систему к равновесию, может оказаться неэффективной, когда гипоталамический регулятор перевозбужден. Чем более перевозбужден он, тем выше его устойчивость, или резистентность, к торможению. Сила тормозящего воздействия в целом пропорциональна количеству периферического гормона, а устойчивость к торможению пропорциональна силе возбуждения регулятора. Уровень рабочих гормонов в крови в процессе защиты повышен, потому, что усилена деятельность возбужденного извне гипоталамуса. Но этих гормонов относительно меньше, чем необходимо для погашения избыточной активности гипоталамуса.
Поэтому если гипоталамические образования находятся в перевозбужденном состоянии, если их активность повышена, если вследствие всего этого возрастает резистентность к торможению обычными физиологическими стимулами, то механизм отрицательной обратной связи не срабатывает, и система не приходит к равновесию. Так возникает защитная адаптационная реакция, и так формируются болезни адаптации под влиянием внешних воздействий. Смерть от болезней адаптации - это один из вариантов возможной смерти от внешней причины.
Такова общая схема возникновения большой группы болезней адаптации, группы своеобразной, само появление которой стало возможным вследствие возникновения гомеостатических механизмов многоклеточного организма, во много крат увеличивших устойчивость к внешним разрушающим воздействиям.
