Кибержизнь. Контуры медицины будущего - Александр Шишонин

Е = Е_КОНСТ + А

(биологическая формула),

где Е – сумма всех энергий, проникающих в биосистему, Е_КОНСТ – постоянная общая внутренняя энергия биосистемы, А – сумма всех работ, совершаемых биосистемой во внешней среде.

Исходя из принципов функционирования первой термодинамической сферы, появилась научная гипотеза централизованной аэробно-анаэробной компенсации энергетического баланса организма человека: для поддержания постоянного уровня (Е_КОНСТ) энергетики метаболизма в стволе мозга производится постоянный мониторинг микроциркуляторного и клеточного уровня аэробной (кислород – Е_АЭР) и анаэробной (глюкоза, липопротеиды и т. д. – Е_АНАЭР) молекулярных компонент обмена веществ.

Е_КОНСТ = Е_АЭР + Е_АНАЭР.

При уменьшении по каким-либо причинам Е_АЭР (снижение содержания кислорода в микроциркуляторном русле и клетках ствола мозга), происходят два типа централизованных реакций адаптации организма с целью поддержания общего неизменного значения Е_КОНСТ. Это централизованные реакции аэробной и анаэробной компенсации с целью поддержания неизменного уровня Е_КОНСТ. Причем реакции анаэробной компенсации, как менее энергоэффективные, запускаются только при полном истощении резервов реакций аэробной компенсации.

Реакции аэробной компенсации – это нейрогенные кардио-сосудистые реакции, которые выражаются в стойком подъеме АД (увеличение силы сердечного выброса), сужении периферических капилляров в покое, увеличение ЧСС (рост минутного объема). Смысл этой реакции в увеличении перфузии ствола мозга и, соответственно, в восстановлении уровня Е_АЭР.

Реакции анаэробной компенсации – это нейрогуморальные метаболические реакции, которые приводят к повышению анаэробного метаболизма сахаров, фосфолипидов и других энергоемких биохимических соединений. Смысл этой реакции в увеличении Е_АНАЭР, для сохранения баланса Е_КОНСТ, при сниженном Е_АЭР.

Борис Самуилович Доброборский в своей работе «Термодинамика биологических систем» рассматривает подобные реакции организма как проявления фенотипической адаптации. Доброборский отметил тот факт, что фенотипическая адаптация живого организма к любым изменениям окружающей среды сначала происходит малыми силами по более простому пути. В первую очередь, происходит насыщение кислородом головного мозга до определенного уровня, после чего отключается рефлекторный механизм, вызывающий компенсаторную артериальную гипертензию. Если же мозг сталкивается с кислородным голоданием на протяжении длительного времени, то согласно теории фенотипической адаптации Доброборского, происходят изменения на биохимическом уровне, а именно происходит смещение баланса биохимических процессов, то есть увеличивается вклад в энергетический баланс анаэробных процессов и уменьшается вклад аэробных.

Мозг, недополучая кислород, определяет его снижение, как снижение уровня кислорода в атмосфере и тем самым, пытается адаптировать работу организма в анаэробных условиях. Иными словами, мозг пытается адаптироваться под изменившуюся внешнюю среду, которая на самом деле осталась прежней. Поскольку мозг в такой ситуации начинает получать сигналы о преждевременном износе сердца, то он, как управляющий центр, в целях сбережения сердечного ресурса перестраивает биохимические процессы под условия сниженного парциального давления кислорода. Происходит смещение аэробно-анаэробного равновесия в сторону анаэробного, сохранив, таким образом, общий баланс энергии, который необходим, чтобы исполнять всеобщий закон биологии Бауэра и уравновешивать действие на организм второго закона термодинамики.

Рассматривая работу этих компенсаторных механизмов – «быстрого» и «медленного», приведем клинический пример:

Если путем сдавливания сосудов шеи вызвать у человека кратковременную гипоксию – у него моментально рефлекторно повысится АД и ЧСС; перестали сдавливать – все показатели быстро восстановятся до нормы. Это пример «быстрой» адаптации.

Если же у человека имеется уже длительно существующая окклюзия сосудов из-за шейного остеохондроза или есть сужение просвета сосудов вследствие атеросклеротического процесса, мы увидим проявления действия «медленной» адаптации со смещением аэробно-анаэробного баланса, а именно, развитие метаболического синдрома в общем, и сахарного диабета 2-го типа, в частности.

Несмотря на то, что теория энергетического баланса когерентна с теорией фенотипической адаптации Доброборского, теория является усовершенствованной теорией, вследствие введения таких понятий как:

– Е_КОНСТ – позволяет нам иметь возможность структурировать баланс энергий организма. Понятие об аэробном и анаэробном вкладе в общий «энергетический котел» организма.

– В теории мы четко привязываем регуляцию этих энергетических процессов к парциальному давлению кислорода в стволе мозга (анатомическая привязка).

– Все это позволяет нам более детально анализировать и прогнозировать работу организма в тех или иных условиях и объясняет причины и механизмы развития метаболических нарушений.