62 Онтогенетический детерминизм: онтогенез - этиогенез — патогенез
Онтогенетическая детерминация — одна из основоположных проблем методологии клинической медицины. Всякое воздействие внешнего фактора (причины) на организм «встречается» с определенным внутренним (природным) основанием, на базе которого происходит взаимодействие внешних и внутренних факторов (причин), ведущее нередко к развитию болезни.
Как внешние, так и внутренние причинные основания включают в себя явления, качества и свойства различного детерминирующего уровня — собственно причины, условия, поводы и стимулы,
Соотношение внешних и внутренних причин в различных системах и на разных этапах их развития, а также в разных частях систем не может быть принципиально одинаковым. Из исходных положений научной философии не; вытекает принципиальная однотипность соотношения внешних и внутренних причин. Альтернатива механоламаркизма (абсолютизация внешней среды) и аутогенетических вариантов (абсолютизация внутренней среды) истолкования жизненных процессов в наше время является уже анахронизмом. Существуют биологические системы или их звенья, где главным детерминантом выступает внутреннее (организменное) основание, и такие отношения между биологическими явлениями, когда ведущим детерминантом является внешняя причина.
Соответственно пространственно-временной организации систем природы можно говорить и о системах причинно-следственных отношений между элементами таких; систем. Мы исходим из того, что существуют не отдельные причины и" следствия, а системы взаимно причинно связанных явлений, которые, в свою очередь, так детерминируют другие системы, что, действие всякой отдельной причины преломляется через природу систем и законы их взаимодействия. Системы таких взаимно связанных между собой детерминируюших явлений представляют собой онтогенетические программы.
Первоначально под понятием «онтогенез» (предложенным немецким ученым Э. Геккелем) понималось внутриутробное развитие организма. Было также установлено, что развитие плода в этот период в какой-то мере повторяет «опыт» предшествующих поколений данного вида в своем филогенетическом развитии, т. е. развитие каждой особи повторяет историческое развитие вида, к которому она относится. Так, человеческий зародыш начинает свое развитие с одноклеточной зиготы.. На разных фазах его дальнейшего развития можно наблюдать двух- и трехполостное сердце, характерное для более ранних ступеней эволюции, жаберные арте-
63
рии, жаберные щели и хвост. Результаты этих наблюдений были сформулированы в так называемом биогенетическом законе, в ко тором индивидуальное развитие организма трактовалось как краткое повторение его филогенеза.
А. Н. Северцов расширил понятие онтогенеза, включив в него постнатальный период жизни до формирования половой зрелости. Вторую половину жизни человека он рассматривал как период инволюции и старости.
Геронтолог В. В. Фролькис на основании многочисленных исследований и сопоставления показателей функций различных органов и систем молодых и старых животных, а также людей выдвинул концепцию, согласно которой для каждого этапа онтогенеза характерны свои особенности адаптации, благодаря которым поддерживается определенный уровень жизнедеятельности организма, его гомеостаз. Исходя из этой концепции, можно заключить, что онтогенез представляет собой индивидуальное развитие организма и охватывает весь период его жизни.
Однако такое определение онтогенеза, хотя в принципе и верное, отражает лишь часть его общей «задачи». Известный советский геронтолог В.Н. Никитин рассматривает индивидуальное развитие организма как процесс «дифференциации тканей», продолжающийся и в постнатальный период [220]. В этом определении выражена важная мысль о дифференцировании тканей в процессе онтогенеза. Ведь дифференцирование тканей в биологическом смысле означает совершенствование, специализацию, повышение эффективности специфической функции. При этом подразумевается, что совершенствование продолжается и после рождения. Развивая эту мысль, можно задать следующий вопрос: не является ли онтогенез, кроме способа размножения и наследования адаптивных реакций, сформированных в эволюции, еще и способом продолжающегося приспособления данного организма к конкретной среде его обитания? Другими словами, не является ли онтогенез способом накопления и усвоения информации в ходе взаимодействия развивающегося организма с окружающей его природной средой, что уменьшает, таким образом, его энтропийность и повышает устойчивость, выживаемость в данной среде.
Попытаемся именно в этом аспекте рассмотреть некоторые особенности организма в разных периодах его постнатального онтогенеза и системы детерминирующих факторов последнего.
Общебиологическими программами онтогенеза являются следующие системы факторов.
Генетическая программа онтогенеза. Общеизвестно, что характер развития индивида предопределен структурой и природой исходного зародышевого начала. Молекулярной биологией установлены начальные звенья внутренней детерминации онтогенеза всех организмов. По современным представлениям, суть этой строгой детерминации, почти неукоснительной предопределенности, состоит в точном самовоспроизведении нуклеиновых кислот клетки и
64
детальной зависимости структур белков от структур нуклеиновых кислот.
Программа генетической детерминации онтогенеза в большей своей части еще мало исследована. Но как бы там ни было, не оставляет и тени сомнения то положение, что главным детерминирующим фактором природы организма и его онтогенеза является, конечно, его генетическая программа, сложившаяся в предшествующем филогенезе. Без такой программы невозможна качественная определенность органического мира и закономерной эволюции.
Онтогенетически складывающаяся программа индивидуального развития. Кроме филогенетически сложившейся генетической программы (способов) онтогенеза существует еще и онтогенетически формирующаяся программа индивидуального развития организма. Это свидетельствует о том, что внешний мир (среда обитания) представляет собой не только простую совокупность внешних факторов (причин), обеспечивающих реализацию внутренних возможностей развития организма, обусловленных генетическими программами, а нечто большее. Среда обитания с теми или другими совокупностями факторов (условий) может так повлиять на организм, что в его структуре и жизнедеятельности возникнут структурно фундаментированные программы, определяющие дальнейшее его функционирование и онтогенез в качестве некоторого внутреннего детерминирующего фактора (причины). Понятно, что онтогенетически формирующаяся программа возникает на базе филогенетически сложившейся генетической программы и определенным образом с ней взаимодействует и модифицируется ею, придавая, в свою очередь, и генетической программе свой индивидуальный колорит.
Социально-экологическая программа онтогенеза. Она представляет собой систему внешних факторов (причин и условий), обеспечивающих жизнедеятельность и развитие организма. Правомерность выделения такой программы вытекает из факта онтогенетически складывающихся программ индивидуального развития: если внешние факторы (условия жизни) приводят к образованию новых внутренних программ организма, то это, в свою очередь, свидетельствует о том, что они, эти внешние факторы, представляют собой некоторую устойчивую закономерную систему.
Особенности онтогенеза человека таковы, что он является организмом, функционирующим и развивающимся по трем вышеуказанным программам. Но здесь имеется своя специфика.
Филогенетически складывающаяся генетическая программа человека содержит все признаки и особенности вида homo sapiens, в том числе и признаки рода, отряда, класса, к которому он принадлежит. Элементы социально-экологической программы возникали в разное филогенетическое время и развертывались в онтогенезе также гетерохронно, в целом подчиняясь основному биогенетическому закону.
Частными признаками генетической программы человека являются: расовые, половые и индивидуально-типовые.
65
В настоящее время неполное знание как специфически человеческих социальных закономерностей развертывания филогенетических программ, так и общих биологических закономерностей формирования и действия этих программ осложняет понимание многих проблем этиологии и патогенеза болезней человека.
Кардинально важно понимание особенностей онтогенетически складывающихся программ индивидуального развития и жизнедеятельности человека, экологических программ его и взаимодействия всех его программ онтогенетического развития. Именно благодаря взаимодействию этих программ возникают неповторимые особенности и новые явления, не свойственные другим биологическим видам. По отношению к человеку можно говорить об особенностях социально-экологических программ его жизнедеятельности и онтогенеза.
Среда обитания человека представляет собой громадное разнообразие факторов (условий) и может содержать в себе большое число возможных программ. Имеются все основания полагать, что генетический фонд человека является самым богатым по числу и разнообразию генетических детерминант: ведь генный фонд человека должен содержать в себе информацию о самом длинном и сложном филогенезе.
Взаимодействие двух подобных рядов детерминант развития приводит в конечном итоге к самой большой из возможных в органическом мире вариабельности способов осуществления онтогенеза. Уже одна такая вариабельность может быть основанием для эволюционирования вида в самых различных направлениях. А в совокупности с возможной мутацией элементов генотипа и возможными их брачными рекомбинациями можно иметь достаточное число предпосылок для объяснения возможного филогенеза человека.
И все же нельзя ограничиться признанием того, что существует только такой способ взаимодействия среды обитания человека (социально-экологической среды) и генотипа. Особенности жизни человека позволяют, на наш взгляд, предположить наличие такого способа его взаимосвязи со средой обитания, при котором бы среда, ее факторы (элементы) могли столь существенно детерминировать жизнедеятельность человека и его онтогенез, что можно было бы говорить об устойчивом отражении в самой внутренней (органической) природе человека его среды обитания. Исходя из самых общих и давно уже известных биологических закономерностей, можно допустить, что внутренняя природа человека на разных этапах его онтогенеза в определенной степени «доступна» отражению в ней социально-экологической среды. Вероятно также, что организм на различных этапах различно «восприимчив» к различным факторам этой среды. В последовательном ряду этапов онтогенеза следует ожидать наличия таких периодов, когда наступает наиболее высокая способность (чувствительность) организма к отражению в своей собственной природе факторов среды и их системных совокупностей. Само же это отражение означает возникновение вслед-
66
ствие действия факторов среды каких-то устойчивых морфофизиологических особенностей, которые в силу причинной зависимости последовательных этапов онтогенеза могут оказаться более общими программами дальнейшего онтогенеза. Так возникают дополнительные, новые программы жизнедеятельности и онтогенеза, в отличие от родовых, филогенетически формирующихся и генетически детерминированных программ. При этом, когда мы такие программы называем индивидуальными, то имеем в виду лишь их происхождение, т. е. то, что они возникли в ходе и под влиянием индивидуальной жизни.
Индивидуальная программа теснейшим образом связана с социально-экологической программой, которая в свою очередь существует лишь в силу наличия первой. В самом деле, не было бы основания говорить о социально-экологической программе, если бы факторы среды обитания человека оказывали только случайное влияние на его онтогенез. Программная функция каких-либо совокупностей факторов свидетельствует о системном и системообразующем влиянии на ход другой совокупности процессов. И если под влиянием факторов среды обитания в течение каких-то периодов индивидуального развития человека в его организме произойдут системно связанные между собой структурные (морфофизиологические) изменения, устойчиво сохраняющиеся всю жизнь или длительные отрезки ее и существенно детерминирующие жизнедеятельность и дальнейший онтогенез, то, следовательно, между самими факторами (элементами) среды существуют разнообразные системные связи, в силу которых они и способны стать программами индивидуального развития.
Не требует особых разъяснений тот факт, что социально-экологическая программа представляет собой лишь возможность действительной программы индивидуального развития человека и становится ею, создавая индивидуальные внутренние программы и преломляясь через них.
Рассмотрим, как же изменяется общее выражение жизненного процесса в ходе индивидуальной жизни человека и каковы особенности его адаптации на разных фазах онтогенеза.
Благодаря развитию геронтологии и изучению организма животных и человека в разные периоды онтогенеза, установлено, что с возрастом снижается активность почти всех функционирующих систем, кроме таких показателей здоровья людей, как частота дыхания, сокращений сердца, уровень сахара в крови, электролитный состав крови. В постнатальном онтогенезе постепенно снижается синтез белков, уровень энергетического обмена, активность эндокринных желез и нервной системы. На гистологическом и биохимическом уровнях процессы старения проявляются уменьшением клеточного состава органов (скелетные и сердечная мышцы, печень, почки, головной мозг). В цитоплазме клеток наблюдается накопление пигментных зерен, распад митохондрий и других ор-ганелл, уменьшение их количества. С возрастом уменьшается содержание нуклеиновых кислот (РНК и ДНК), макроэргических
67
соединений (АТФ, креатинфосфата), гликогена, потребление кислорода на единицу сухой ткани, снижаются электрическая активность клеточных мембран, общая иммунологическая реактивность организма. Эндокринные железы проявляют наибольшую функциональную активность в начальных стадиях онтогенеза. Их функция наиболее высока в пубертатный период (для человека — в возрасте 11—12 лет). После 16—20 лет начинается заметное снижение функций эндокринных желез: надпочечников, щитовидной железы: поджелудочной железы .
В ходе постнатального развития центральной нервной системы, наряду с уменьшением ее клеточного состава, дегенеративными изменениями субклеточных структур, снижением уровня тканевого дыхания, повышается ее регулирующее значение, по мере дифференцирования и становления условнорефлекторной деятельности.
Результаты патофизиологических исследований показывают, что любые воздействия (непосредственные или опосредованные) на организм человека, идущие по нервным и гуморальным путям регуляции, проявляются гипоксией тканей. Другими словами, гипоксия является следствием действия практически любых факторов. Степень (глубина) гипоксии полностью зависит от энергетических резервов ткани (клетки). Высокий уровень, а в связи с этим и быстрая мобилизация энергетических и пластических ресурсов тканей на ранних стадиях онтогенеза представляют собой основное условие повышенной устойчивости (резистентности) в молодом возрасте животных и человека к однократным действиям гипоксических факторов.
На большую устойчивость к гипоксии животных раннего возраста, по сравнению с взрослыми того же вида, обратили внимание еще в XVIII в. Бойль, затем Легалуа, Броун-Секар, Бэр. Они отметили, что у животных раннего возраста при удушении, утоплении и других воздействиях, связанных с аноксией, наибольший период выживания (большая продолжительность дыхательных движений и сердцебиения).
Наряду со снижением активности основных функций органов и систем, с возрастом повышается чувствительность тканей организма к гуморальным факторам. Так, в эксперименте на животных, а затем и в период наблюдения за больными установлено, что с возрастом повышается чувствительность сердца и сосудов к адреналину, питуитрину, ацетилхолину, гормону щитовидной железы [347, с. 10—14]. Следует подчеркнуть, что все перечисленные гормональные вещества относятся к биохимическим субстратам, повышающим активность внутриклеточных метаболических процессов. Этот факт, вероятно, объясним снижением уровня энергетических компетентных соединений и энергетического резерва всей клетки в целом.
К настоящему времени достаточно полно изучены процессы адаптации к гипоксии. Однако в таких наблюдениях не всегда учитываются особенности реакции организма в возрастном аспекте. Тренировочные (адаптивные) эффекты при воздействии различных
68
гипоксических факторов в первую очередь проявляются в виде активации внутриклеточных ферментных процессов, направленных на увеличение потенциала энергетического обмена. Важно отметить, что адаптивные внутриклеточные изменения всегда стереотипны и выражаются в виде увеличения размеров и количества митохондрий, содержания в них АТФ и нуклеиновых кислот, расширения эндоплазматической мембранной сети.
Повышенная устойчивость организма на ранних стадиях онтогенеза к действию однократных гипоксических факторов не является истинной адаптацией, так как она связана лишь с использованием уже имеющихся внутриклеточных энергетических ресурсов. Поэтому, естественно, при старении снижение содержания макро эргов в клетках сопровождается снижением резистентности организма.
Истинная адаптация проявляется только при длительных патогенетических воздействиях, по крайней мере в тех случаях, когда интенсивность кратковременно действующего фактора достаточна для активации и мобилизации новых механизмов в целях обеспечения клетки энергетическим материалом. Такими механизмами являются реакции гликолиза и пластическое обеспечение функций тканей, используемые для построения новых энергокомпетентных структур. Высокие темпы синтеза на ранних стадиях онтогенеза обеспечивают более высокую эффективность адаптации при постоянно или повторно действующих факторах. Именно поэтому дети значительно легче и быстрее, чем взрослые, адаптируются к перемене климатического пояса, к пониженному парциальному давлению кислорода. У молодых людей более эффективно протекает процесс адаптации к дозированной мышечной нагрузке.
Приведенные выше данные показывают, что в процессе онтогенеза снижается активность почти всех функций организма: энергетических процессов, пластического обеспечения функций ткани, регулирующей роли нервной и эндокринной систем, чувствительности тканей к нервным и химическим факторам. Это подтверждает правильность сформулированной в свое время концепции А. В. Нагорного и его последователей о причинах старения организма, как процесса постепенного «затухания» самообновления белковых веществ, самообновления протоплазмы в ходе онтогенеза. На ранних этапах онтогенеза процессы синтеза преобладают над процессами распада. Действительно, изучение содержания и интенсивности синтеза нуклеиновых кислот и белков на примере миокарда подтверждает, что эти показатели значительно снижены у старых животных. В миокарде старых животных по сравнению с молодыми почти в 3 раза снижена концентрация ДНК.
С этих позиций сделаны попытки объяснить глубинные процессы, приводящие к старению организма. Развивая теорию А. В. Нагорного, В. В. Фролькис связывает причину старения организма с накоплением в ядерной ДНК соматических мутаций, приводящим к «ошибкам» синтеза белков, в результате чего снижается функциональная полноценность белковых молекул. Со-
69
гласно этой теории, с возрастом снижается контроль над процессами биосинтеза белков. Однако остаются неясными некоторые стороны этого явления. Несмотря на информационные (вызванные мутацией) ошибки ДНК и передачу этой информации на матричные РНК для синтеза «ошибочного» белка, общее количество РНК и ДНК в организме не должно изменяться, тогда как в действительности наблюдается их заметное снижение с возрастом. Кроме того, синтез белков по измененному коду ДНК означает, что новый белок в данном организме проявит свои антигенные свойства с последующим включением иммунного аппарата и нейтрализацией образовавшегося «инородного» белка.
Теория информационных ошибок, выдвигаемая рядом исследователей, не объясняет причин уменьшения с возрастом интенсивности синтеза белков, чем можно было бы объяснить и снижение адаптационных реакций организма и других его функций. Снижение концентрации ДНК и РНК, вероятно, является результатом повышения активности иммунного аппарата организма (повышение содержания иммуноглобулинов при образовании «мутагенных» белков) на поздних стадиях онтогенеза. Об этом может свидетельствовать нарастание при старении содержания гамма-глобулинов в сыворотке крови, в которой, как известно, сосредоточены белки антител. Подтверждением такой мысли может служить установление закономерного увеличения с возрастом уровня всех глобулинов в сыворотке крови, в том числе и гамма-глобулинов. Однако, как показывают специальные исследования, в процессе онтогенеза редуцирован именно синтез белков. Е. В. Ларина считает, что такое угнетение синтеза белков представляет собой «нормальное физиологическое явление и связано, вероятно, с разными потребностями организма (ткани или органа) в том или ином белке на данной стадии онтогенеза». Следовательно, мутационная гипотеза снижения функций организма с возрастом не может полностью объяснить его причины. Концепция А. В. Нагорного о «затухании» ресинтеза белков, а также снижение адаптационной активности организма в онтогенезе не позволяют определить общие механизмы этого явления. По сути, эта гипотеза и концепция А. В. Нагорного лишь констатируют факт, но не объясняют его. Кроме того, из концепции А. В. Нагорного следует, что «затухание» самообновления белков и функций организма в онтогенезе происходит пассивно, как само собой разумеющееся явление, не требующее объяснений. Такие же недостатки, по нашему мнению, содержит «элевационная теория старения» В. М. Дильмана, объясняющая процессы старения организма постепенным повышением (элевацией) порога чувствительности тканей к гуморальным регуляторам (гормонам). Эти процессы, как считает автор, связаны с изменением активности гипоталамуса. Это касается и других гипотез старения.
По нашему мнению, понять биологическую сущность онтогенеза и механизмов снижения с возрастом адаптивных функций организма можно лишь исходя из представлений об интегративной функции
70
организма, как о сложной самоорганизующейся системе. Такая система функционирует благодаря взаимодействию с меняющимися факторами (параметрами) внешней среды, а также самокоррекции различных внутренних изменений с помощью аппарата регуляции. Построение любой теории функционирования организма невозможно с учетом только эндокринных, метаболических или нервных механизмов регуляции. Известно, что в процессе эволюции сформировалось два вида организмов, у которых адаптивные свойства постнатального периода онтогенеза значительно различаются: «зрелорождающиеся» и «незрелорождаюшиеся» организмы. У зрелорождающихся (например, гвинейская свинка) сразу после рождения проявляются почти все свойства взрослого организма. Однако жизнедеятельность таких организмов приспособлена только к определённым экологическим условиям и обеспечивается врожденной программой действий (инстинктом) только при конкретных ситуациях, в диапазоне определенных изменений факторов внешней среды. Важно отметить, что зрелорождающиеся организмы не обладают повышенной устойчивостью к различным факторам на ранних этапах онтогенеза, по сравнению с взрослыми особями. Незрелорождающиеся животные, к которым относится и человек на ранних стадиях онтогенеза проявляют повышенную устойчивость и высокие адаптивные качества к различного рода воздействиям, в том числе и к гипоксическим факторам.
В чем биологический смысл рождения беспомощных, требующих длительного развития существ? Имеют ли они Преимущества перед зрелорождающимися животными с адекватными реакциями на внешние факторы (ситуации)? Эти вопросы ставили перед собой многие биологи, медики, психологи, социологи и философы.
Исходя из современных представлений об организме как об относительно открытой саморегулирующей системе, процесс развития незрелорождающихся организмов (постнатальный онтогенез) можно рассматривать как особую форму приспособления индивида к конкретным условиям внешней среды, а также к возможным внутренним изменениям. При этом следует отметить важное свойство живой материи — стремление к минимальному расходу энергии. В процессе онтогенеза расход энергии на единицу пищи снижается. Так, превращение химической энергии пищи идёт на разных уровнях у животных одного вида, но разного возраста. Например, поросята в первый месяц жизни превращают в тепло 50 % калорийности (энергетической ценности) пищи, тогда как годовалые свиньи — лишь 20%. Месячные ягнята превращают в тепло 78% корма, годовалые овцы — 50 %. У детей в возрасте от 12 до 13 лет интенсивность основного обмена на 25 % выше, чем у взрослых.
Любые проявления жизнедеятельности организма — сокращение мышцы, возбуждение нервной клетки, образование гормона, биосинтез белков — требуют определенных энергетических затрат. Увеличение энергетических затрат всегда приводит к повышению
71
потребления кислорода. С возрастом потребление кислорода снижается. В. В. Фролькис провел экспериментальные наблюдения, показывающие, что при выполнении одинаковой физической работы у 20- и 60-летних людей кислород используется по-разному. У молодых людей в первые минуты нагрузки значительно больше, чем у 60-летних, затрачивается кислорода на 1 г массы. Автор объясняет это возрастной перестройкой обменных процессов, а также уменьшением количества активных элементов, использующих кислород. Например, в процессе онтогенеза наблюдается корреляция между интенсивностью потребления кислорода тканями и уменьшением количества митохондриальных органелл клетки. Так, количество кислорода, потребляемого в расчете на 1 г массы белков митохондриев, в сердце молодых крыс составляет (1,65±0,77) микроатома, в сердце старых крыс — (0,95+0,06) микро атома. Следовательно, механизмы снижения потребления кислорода в онтогенезе связаны с количественными (уменьшение энергетически активных органелл) и качественными (снижение интенсивности обмена) сдвигами на разных уровнях обмена веществ и энергии (метаболизма). Важную роль в процессах внутриклеточного дыхания имеет железосодержащий белок — миоглобин, которым кислород переносится от мембран клетки к митохондриям. Особенно велико его значение в скелетной и сердечной мышечной тканях, где он является своеобразным аккумулятором кислорода. В процессе онтогенеза содержание миоглобина в тканях снижается. Так, в мышечной ткани сердца (миокарде) 10- месячных крыс (в переносе на сухую ткань) его содержится (1,26 ± 0,027)%, у 23—30-месячных — (0,95+0,06)%. С возрастом снижается также содержание ряда ферментов, участвующих в разных звеньях энергетического обмена.
Важно отметить, что снижение потребления кислорода наблюдается не только в онтогенезе, но и при систематической тренировке животного (человека) в условиях физического напряжения, при адаптации к гипоксии. Возможно, что эти, казалось бы, различные, явления имеют некоторую общность механизмов регуляции. Она заключается в том, что в процессе онтогенеза или тренировки более экономно расходуются кислород, энергетические ресурсы. По нашему мнению, в общей ориентации на экономию расхода энергии в процессе онтогенеза и тренировки проявляется один и тот же механизм. Незрелорождающиеся организмы в начальных стадиях онтогенеза отвечают бурной генерализованной реакцией на любой внешний раздражитель. Эти реакции часто не отличаются специфичностью и сопровождаются большой («неэкономной») тратой энергии. В ранний период постнатального развития у незрело-рождающегося организма еще не сформированы дифференцированные реакции на внешний раздражитель или ситуацию. «Неэкономность» расхода энергии объясняется слабыми связями центральной нервной системы (основной накопитель интегратор информации) с эндокринным регуляторным аппаратом, функция которого на ранних этапах онтогенеза, как уже отмечалось, очень высока. Можно
72
предположить, что высокие адаптивные свойства молодого организма, а также повышенная устойчивость к внешним воздействиям проявляются в первую очередь благодаря повышенной активности эндокринной системы.
Известно, что гормональные вещества оказывают влияние на процессы обмена на всех без исключения уровнях, угнетая или усиливая углеводный, жировой, белковый обмены и изменяя скорость ресинтеза белков. Естественно, высокая активность эндокринной системы при действии внешних факторов ведет к повышенной трате энергии. Однако на любой внешний фактор организм отвечает вполне адекватной адаптивной реакцией. На клеточном уровне эти реакции стереотипны и всегда заключаются в интенсификации процессов энергетического обмена. В молодом организме интенсивность энергетического обмена повышается легко благодаря «избыточному» количеству функционирующих элементов — мышечных волокон, субклеточных органелл, ферментов энергетического обмена, а также большой лабильности нейроэндокринной регуляции.
Биологическая незавершенность, незаконченность процесса дифференцировки функций на ранних этапах онтогенеза незрелорождающихся организмов создает чрезвычайно благоприятные условия для успешной коррекции биохимических и регуляторных процессов (с участием центральной нервной системы) под влиянием разнообразных воздействий. Именно в этом кроется большой биологический смысл постнатального онтогенеза незрелорождающихся организмов. Функциональная незавершенность развития организма и повышенная устойчивость к внешним (и внутренним) факторам на ранних стадиях развития обеспечивает очень высокую пластичность адаптивных реакций, благодаря чему развивающийся организм «вписывается» в среду обитания. Ранние стадии постнатального онтогенеза являются важным этапом приспособительного периода организма, от которого, наряду с генотипическими особенностями индивида, может зависеть успешность существования в данной, конкретной среде.
Онтогенез — это универсальный способ приспособления индивида к конкретным условиям существования. В онтогенезе осуществляется постепенная оптимизация взаимоотношений нервных и эндокринных механизмов регуляции. В более общих формулировках онтогенез, по-видимому, может быть представлен как процесс накопления информации, а зрелый возраст и старость — как информационное насыщение. Именно по этой причине снижаются функции адаптивно-компенсаторных систем организма на поздних стадиях его индивидуального развития.
Таким образом, эффективность адаптивных механизмов регуляции может быть различной в зависимости от характера предшествовавшего опыта организма. Организм, ранее подвергавшийся различным воздействиям (в пределах оптимальной интенсивности), проявляет большую мобильность защитных механизмов. В этой связи не так безоговорочно воспринимается известная концепция об «адаптивной энергии», первоначально выдвинутая Г. Рубнером,
73
а затем развитая Г. Селье. Согласно этой концепции, организм человека наделен определенным фондом потенциальной энергии. По мнению Г. Селье, адаптивная энергия постепенно расходуется «под ударами жизни», что приближает организм к старости и к смерти, аналогично машине, которая изнашивается во время работы. При этом не существует способов для накопления этой энергии или снижения интенсивности ее расхода.
Экспериментальные данные и современные представления об онтогенезе как о способе накопления информации в конкретных экологических ситуациях не подтверждают концепции Г. Селье об «адаптивной энергии». Ситуации, напоминающие «истощение» адаптивной энергии, вероятно, возможны при действии факторов высокой и экстремальной интенсивности, когда приспособительные механизмы, детерминированные генотипом и определенным энергетическим резервом в форме макроэргов, не способны к надежной адаптации организма. Поток энергии в биосистемах весьма динамичен. Кроме того, организм при воздействии на него факторов экстремальной интенсивности поставлен в условия дефицита времени, в течение которого не успевают проявиться адаптивные механизмы регуляции. При менее интенсивных воздействиях факторов, особенно если эти воздействия совпадают с ранними периодами онтогенеза, эффективность приспособительных преобразований энергетического обмена и его пластического обеспечения повышается. Это подтверждается и данными И. А. Аршавского, которые показывают, что животные, подвергающиеся воздействию слабых раздражений, жили дольше тех животных, которые находились в идеальных условиях существования.
Согласно современным представлениям, развитие большинства болезней можно представить как адаптивную реакцию организма в ответ на конкретный раздражитель (или комплекс раздражителей), действующий опосредованно, через экстерорецептивные системы. В связи с этим можно полагать, что течение патологического процесса при различных болезнях может быть детерминировано периодом онтогенеза, в котором проявляются его первые симптомы. В отдельных работах по медицине имеются указания на корреляцию между тяжестью развития патологического процесса и возрастом, в котором появляются первые симптомы бронхиальной астмы, хронического гломерулонефрита, ишемической болезни сердца.
Таким образом, приспособление организма происходит не только под влиянием внешних факторов, но и при развитии болезни, что согласуется с точкой зрения И. В. Давыдовского на болезнь как на процесс адаптации. Несомненно, подобные процессы могут произойти лишь в тех случаях, когда полностью сохранена регуляторная роль нервной и эндокринной систем. При нарушении этих условий адаптация организма, в том числе и на ранних стадиях онтогенеза, может оказаться менее эффективной, и болезнь приобретет более тяжелые формы. Примером может служить более тяжелое течение некоторых эндокринных болезней у детей, в
74
частности сахарного диабета. Нарушение углеводного обмена снижает энергообразование и пластическое обеспечение функций клеток, без чего невозможна адаптивная перестройка субклеточных структур.
До настоящего времени онтогенез рассматривался как общебиологический феномен, тесно связанный с процессами старения организма. Однако эти близкие между собой понятия, вероятно, нельзя полностью отождествлять. Механизмы старения человека еще далеко не полностью изучены и определяются, по всей вероятности, как видовыми, так и индивидуальными генетическими особенностями. При изучении онтогенеза и процессов старения можно наблюдать сходные биологические явления, что создает впечатление их неразличимости. Вероятно, целесообразно выделять два этапа (две стадии) онтогенеза: этап процесса приспособления, постепенно переходящий в следующую стадию — старения, или срыва адаптивных механизмов регуляции. Сходство между этими этапами (стадиями) прослеживается в однонаправленности изменений, заключающихся в снижении функциональной активности систем организма и его адаптивных возможностей. Процессы старения сходны (и возможно, тождественны) с третьей стадией гиперфункции Ф. 3. Меерсона, стадией изнашивания и развития, склеротических изменений в органах. В этом отношении важны наблюдения А.Н. Разумовича, В. В. Фролькиса, отметивших двухэтапность течения метаболических процессов в ходе онтогенеза. Высокий уровень обмена веществ и энергии в организме на ранних стадиях его развития постепенно снижается, а затем сменяется интенсификацией энергетических процессов в клетках. Следует отметить, что этот факт не противоречит общему представлению о снижении энергетических затрат организма в онтогенезе. А. Н. Разумович справедливо отмечает, что природа повышенной активности обменных процессов на ранних и поздних стадиях развития организма различна. При старении повышение активности внутриклеточных энергетических процессов является следствием «судорожного» поддержания нормального метаболизма по принципу викарно-компенсаторной гиперфункции, когда активность органа поддерживается за счет интенсификации энергетического обмена оставшихся функционирующих элементов. Такая ситуация неизбежно приводит к приближению «срыва» энергетического обмена, т. е. к «стадии изнашивания».
Приспособительные изменения в онтогенезе на первом этапе (этапе адаптации), сопровождающиеся снижением общего энергетического напряжения, являются следствием дифференцирования органов и систем и, главным образом, высокой степени дифференцирования нервной системы. Образование условнорефлекторных связей повышает целенаправленность организма в целом при повторяющихся ситуациях за счет накопления информации. Эти процессы на начальных этапах онтогенеза выражаются в виде увеличения мышечной массы, энергетического потенциала клеточных элементов с одновременным ослаблением роли и функциональной
75
напряженности эндокринной системы и экономным расходованием энергии. Эти приспособительные изменения соответствуют силе и ритму внешних воздействий. Можно полагать, что ранние этапы онтогенеза являются важнейшим периодом развития индивида. Именно от его свойств (природных и социальных) во многом зависит появление условий, при которых возникают викарно-компенсаторные процессы старения.
С какого момента жизненного пути начинаются процессы старения и становятся неэффективными процессы адаптации на первом этапе онтогенеза? На этот вопрос пока нет удовлетворительного ответа. Однако, принимая во внимание двухэтапность онтогенеза, установленную с учетом интенсивности энергетического обмена, можно полагать, что появление признаков второй стадии онтогенеза может свидетельствовать о начале старения. По-видимому, клинически эти признаки выражаются развитием различных болезней, которым не предшествовали какие-либо новые, экстремальные ситуации, т. е. «спонтанным» развитием патологического процесса. Как указывалось выше, интенсивность развития патологического процесса тесно связана с периодом онтогенеза, к которому «приурочено» начало развития болезни. Согласно нашим данным, ишемическая болезнь сердца, сформированная у лиц старше 35 лет, сопровождается глубокими патологическими изменениями в миокарде. На этом основании можно допустить, что наибольшая эффективность адаптации у человека сохраняется до 35 лет — своеобразного онтогенетического порога, после которого активность адаптивных механизмов регуляции резко снижается. В возрасте старше 55 лет приспособление к гипоксии миокарда при ишемической болезни сердца практически невозможно.
Эти данные наводят на мысль, что процессы старения, по сути, представляют собой появление тех ситуаций, когда под влиянием внешних (или внутренних) факторов невозможно усиление адаптивной активности отдельных клеточных элементов органов, что приводит к «срыву» их обмена и гибели. Клинически это может выражаться в виде развития той или иной болезни, форма которой определяется локализацией этих нарушений. Таким образом, если первый этап онтогенеза представляет собой важный адаптивный период развития индивида в конкретных условиях его существования, то на втором этапе (этапе старения) происходит срыв адаптивных механизмов регуляции, переход процесса адаптации в стадию гиперфункции.
Вероятно, второй период онтогенеза может быть отодвинут или задержан в своем развитии путем тренировочных нагрузок в возрасте до онтогенетического порога. На это указывают клиничекие наблюдения, где тренировочными нагрузками являлось развитие самой болезни.
76