Рэй Пит: Усталость, старение и восстановление Страница 1 из 2

В отличие от довольно технической медицинской концепции «стресса» идея усталости понятна почти всем. Исследования стресса, проведенные Гансом Селье, были восприняты только спустя 40 лет после опубликования. А важнейшие работы, касающиеся феномена усталости, и по сию пору практически не известны, хотя прошло уже много лет после того, как они вышли в свет.

Некоторые соображения препятствовали разработкам, например, широко распространенное мнение, что явление усталости уже вполне понятно и до определенной степени является тривиальным, если сравнивать его с такими проблемами как рост, репродукция и болезнь.







Усталость часто определяют, как снижение реакции в результате перенапряжения. В качестве примера приводят снижение мышечной силы или скорости сокращения мышцы, снижение нервной проводимости или понижение чувствительности органа восприятия или его распознающей способности. Другое значение усталости, пониженного сопротивления или прочности, относят к материалам, а также некоторым биологическим функциям, когда, скажем, усталость приводит к тошноте или инфекциям.

«Отклик» предполагает наличие чувствительности. В утомленных органах чувств, нервах, мышцах и многих других типах клеток — иммунных, клетках выделительной системы и т. д. — наблюдают снижение чувствительности к стимулу. Даже в растительных клетках сходные процессы возбудимости можно ослабить повторением стимула.

В серии лекций, прочитанных в Королевском обществе Англии в 1895–1901 гг., физик Джагадиш Чандра Боше сообщил о результатах своей работы, которые сначала восхитили, а затем обеспокоили многих физиков и биологов. Он изобрел устройства, которые создавали и регистрировали электромагнитные волны. Он был первым, кто получил миллимитровые радиоволны (микроволны). Детектор сигнала Боше использовался в первой трансатлантической радиопередаче Маркони. Принцип действия этого устройства заключается в том, что в электрическом или электромагнитном поле металлы при контакте слипаются. А разъединить их можно механическим ударом.

Когда Боше экспериментировал со своим «самовосстанавливающимся когерером», полупроводниковым устройством, не нуждавшемся в механическом встряхивании, он обнаружил, что после длительного использования прибор теряет восприимчивость, то есть утрачивает свою собственную самовосстановительную способность. Но после некоторого периода отдыха вновь становится работоспособным. Боше заметил, что поведение когерера очень похоже на электрическую физиологию живых клеток.

Тогда он начал экспериментировать с растениями, животными, минералами, которые обнаруживали аналогичный отклик на самые разнообразные возбуждения, включая механические, тепловые и электромагнитные.

Идея усталости металлов не была новой, но Боше мыслил гораздо глубже, чем металлурги.







 

 

Биологи считали, что реагирование на электрические импульсы является главным признаком жизни, а Боше показал, что не только растения, подобно животным, реагируют на электроимпульсы, но и минералы.

Существовало несколько причин, по которым европейцы и американцы отказывались принять универсальность природы электрических свойств, которые они изучали у животных. Один из мотивов — это желание доказать, что жизнь является чем-то нематериальным, а ее природа не имеет ничего общего с неорганической материей. Вторая проблема была связана с растущей верой в то, что особые свойства живого заключены в наследственном веществе каждой клетки, а электрические клеточные механизмы возникают только благодаря клеточным мембранам, которые окружают водную каплю с беспорядочно перемещающимися в ней растворенными химикатами. С позиции мембранной электрической теории было важно верить в случайное поведение всего, что растворено в клеточной воде.

Поэтому они были уверены в том, что электро-механические реакции и взаимодействия в кристаллах не имеют ничего общего с процессами, протекающими в живых организмах, а посему исключали какие бы то ни было аналогии между ними. Минералы состояли из атомов и, согласно господствующей доктрине того времени, у них не могло быть никаких «физиологических» функций, кроме как на атомном уровне. Все это происходило лет за 20 до того, как идея о нелокальных силах и полях в минералах получила широкое распространение в физике.

Основным интересом на протяжении долгой карьеры (1889–1941) для Джорджа Крайля было стремление понять, что такое шок, биологическая энергия и усталость.

Он полагал, что шок — это результат истощения мозга, а в одной из своих последних работ он показал, что мозг истощенного животного вырабатывал меньше биолюминесценции по сравнению с мозгом отдохнувшего животного. Его заслуга состоит в том, что он показал: усталость и шок — это системные состояния организма, а не изолированные события в среде нервов и мышц. Недавние исследования подтверждают правомерность его точки зрения. Подход Крайля к предупреждению и купированию шока базировался на изолировании поврежденной области с помощью локальной анестезии. Блокировка нервов в поврежденной части тела, например, седалищного нерва в ноге, может сохранить энергопроизводство (и нормальное клеточное функционирование) в остальных частях тела.

Примерно на 30 лет раньше, в 1901-м году, Введенский показал, что некоторые типы утомляемости являются защитным блокированием ответной реакции, когда интенсивная стимуляция не вызывает ответа, а слабая иногда может его вызвать. Такие изменения влияют на функционирование клетки по-разному. Он назвал эти процессы наркозом и парабиозом.

До сих пор было два популярных «объяснения» утомления.

  • Первое объяснение: утомление наступает, когда клетка израсходовала запас энергии (обычно считают, что это АТФ или гликоген).
  • Второе: накопление продуктов метаболизма (обычно это молочная кислота) препятствует дальнейшему функционированию.
 

Очевидная проблема с этими объяснениями заключается в том, что утомляемость довольно независима от этих метаболических изменений. Еще одна незадача — эти идеи не объясняют реальных изменений, которые происходят в клетке при утомлении.

Утомленные клетки впитывают воду и становятся тяжелее. Кроме того, они становятся более проницаемыми и протекают. При большей доступности кислорода они становятся менее стойкими к утомлению, а когда организм находится в состоянии легкой гипоксии, как это происходит в горных условиях, мышцы становятся более выносливыми и сильными, а скорость нервной проводимости повышается.

Эти факты не вписываются в стандартную клеточную модель, согласно которой чувствительность клетки определяется строго поведением ее «мембраны». (Например, как мембрана может выпускать из клетки крупные молекулы в то время, когда она не повреждена, и клетки набухают осмотически?) Эти факты объясняет модель, в которой протоплазма рассматривается как особая фаза вещества.

Другая особенность утомления (а зачастую и старения, и стресса, и болезни) состоит в том, что мышечное расслабление замедлено или нарушено.

Гипотиреоз замедляет релаксацию сердечной и скелетных мышц. Ф. З. Меерсон показал, что в результате стресса сердечная мышца оказывается в условиях повышенной концентрации кальция, вслед за чем наступает распад жиров и белков, причем эти изменения непрерывно удерживают поврежденное сердце в состоянии частичного сокращения, мышца становится жесткой и не способной завершить сократительное сокращение. Многие кардиологи, когда говорят о сердечной жесткости, имеют в виду утолщение мышцы и фиброз, но они являются более поздними последствиями сократительной не отрелаксированной жесткости, которую описал Меерсон.

При гипотиреозе сердце в конце концов становится фиброзным, но сначала оно просто не в состоянии как следует расслабляться и полностью сокращаться. Неспособность опустошаться с каждым сокращением — это своего рода «сердечная недостаточность», но ее можно быстро скорректировать, если ввести гормон щитовидной железы. Даже фиброзное сердце может восстановиться под действием адекватного количества гормона щитовидной железы.

Аналогия с «когерером» наталкивает на мысль, что перегруженная мышца не в состоянии декогерировать себя, пока не отдохнет. Она отвечает на стимул, не препятствует течению энергии, но затем просто не в состоянии отключить его, поэтому энергия течет и течет из-за изменения физического состояния.



  • 283
  • 03/05/2017


Поделись



Подпишись



Смотрите также

Новое