Глава 5. Внешняя среда и болезни старения

В организме в ответ на всякое изменение условий, требующее повышенияего работоспособности, возникает серия стереотипных приспособительныхреакций, направленных на обеспечение его защиты. Совокупность этих защитныхреакций известный физиолог Ганс Селье определил как адаптационный(приспособительный) синдром, или стресс. Повышение или понижение температуры окружающей среды, голод или жажда,кровопотеря или физическое усилие, инфекция или травма, эмоциональноенапряжение или обездвиживание -- все это вызывает ряд изменений в организме,которые объединяются в понятие "стрессорная реакция". Организм в этих случаях как бы не интересуется деталями, то есть тем,что составляет особенность каждого из перечисленных факторов -- стрессоров,а реагирует в целом на повреждающий фактор. Стрессорная реакция особенновыгодна для организма тем, что она стереотипна: организм имеет возможностьсразу приступить к защите, использовав для этого одну закрепленную реакцию вответ на все многообразие чрезвычайных раздражителей, или стрессоров.Реакция адаптации, или стресса, пожалуй, самый бдительный страж организма,ибо она всегда автоматически включается и без участия сознания, а лишь подвлиянием безусловных рефлексов -- боли или изменения состава внутреннейсреды (например, при кровотечении, при снижении уровня сахара в кровивследствие голодания и т. д.). Искусственное нарушение системы адаптации влечет за собой самые тяжелыепоследствия. Так, если удалить у животного надпочечники -- эндокриннуюжелезу, без которой не может быть осуществлена стрессорная реакция, тосохранить его жизнь даже в идеальных условиях ухода и питания можно, лишьпостоянно вводя гормоны надпочечников. Но как только возникает стрессорнаяситуация, доза этих гормонов должна быть резко увеличена, иначе животноепогибнет из-за недостаточности системы защиты. И все же организм нередко дорого платит за свою способность защищатьсяпутем приспособления. Большая группа болезней, так называемых болезнейадаптации, возникает именно в условиях стресса. Почему? Рассмотрим классический пример встречи кошки с собакой,проанализированный с физиологической точки зрения еще Уолтером Кенноном --создателем учения о гомеостазе. Дополним этот пример описанием стрессорнойреакции в духе Ганса Селье, но включим сюда некоторые дополнительные детали,выясненные многочисленными исследователями стресса в дальнейшем, послеосновополагающих работ Ганса Селье. Наконец, введем в описание этой картиныважный элемент -- повышение гипоталамического порога чувствительности,которого ни Г. Селье, ни другие исследователи стрессорной реакции неувидели. А между тем без повышения гипоталамического порога не могла бы бытьосуществлена сколько-нибудь длительная стрессорная реакция. Правда, в этомслучае и плата организма за адаптацию не была бы столь высокой. Итак, собака и кошка заметили друг друга. Органы чувств уже нарасстоянии дают сигнал в центральную нервную систему о том, что противникблизко. Возможно, предстоит борьба, и поэтому к ней необходима подготовка.Ситуация оценивается корой головного мозга, но сама окраска оценкиэмоциональна. Именно эмоция является одним из сильнейших мобилизующих факторов.Регуляция эмоций в значительной мере сосредоточена в гипоталамусе. Когдакошка принимает свою характерную позу с выгнутой спиной, это означает, чтоинформация, полученная из коры головного мозга, возбудила эмоции страха иагрессии в гипоталамусе. Это фаза подготовки к борьбе. Сама эмоциональнаяпоза животного приводит тело в состояние готовности к немедленному движению. Одновременно гипоталамус посылает сигналы к вегетативной нервнойсистеме -- тому ее отделу, который "ведает" функцией внутренних органов.Такой сигнал в доли секунды поступает в надпочечники, и они выбрасывают свойгормон -- адреналин. Это легко заметить со стороны: адреналин вызываетсокращение специальных мышц кожи, и шерсть у животного становится дыбом.Выброс адреналина в кровь способствует расширению сосудов сердца, мозга илегких и, напротив, сужению сосудов кожи и внутренних органов, особеннопищеварительных, вследствие чего происходит перераспределение объема крови,выгодное для борьбы. Усиливается деятельность сердца, повышаетсяартериальное давление. Вся эта деятельность нуждается в обеспечении энергией, и адреналинмобилизует оба источника энергии: из жировых депо -- жирные кислоты и изпечени -- глюкозу. Тем самым усиливается питание мышечной ткани и мозга. Всеэто вместе взятое -- сужение сосудов кожи, вздыбленная шерсть, уменьшающаятеплоотдачу, повышение в крови уровня жирных кислот и глюкозы, легкая дрожь-- способствует повышению температуры тела, что создает оптимальные условиядля протекания химических реакций. Это напоминает разминку спортсмена передстартом и происходит в считанные секунды. Наконец, адреналин резко увеличивает способность сердца усваиватькислород. (Заметим в скобках, что у человека эта защитная мера может статькрайне опасной. Так, слишком интенсивное поглощение кислорода из кровисердцем при отрицательных эмоциях временно может создать кислородноеголодание, что иногда приводит к недостаточности в работе сердца и даже кинфаркту миокарда. Но при нормальном течении стрессорной реакции адреналин,быстро разрушаясь, успевает дать стимул дальнейшему развитию антистрессорнойзащиты.) В гипоталамусе к этому времени происходят изменения в концентрациипосредников -- нейромедиаторов. Расход этих веществ во время стрессаувеличился -- они активизировали центры гипоталамуса, контролирующиевыделение в кровь из гипофиза кортикотропин, гормона роста и пролактина. Этигормоны обладают выраженной способностью мобилизовать жирные кислоты изжировых депо. Такое влияние энергетически необходимо, но использовать дляэтой цели в течение длительного времени адреналин нельзя: уж слишком сильнуювегетативную бурю вызывает этот гормон. Если ситуация, вызвавшая стресс, некратковременна, то необходим переход на более солидную энергетическую базу,что и обеспечивается вводом в действие жиромобилизующих гормонов гипофиза --кортикотропина, гормона роста, липотропина и пролактина. Из жировых запасовэти гормоны берут жирные кислоты, которые обеспечивают сердцу в 6 раз большеэнергии, чем глюкоза. Гипоталамические гормоны, вовлекая в обеспечение стрессорной реакциикортикотропин -- гормон гипофиза, который ведает деятельностью корынадпочечников, усиливают антистрессорную защиту и другим образом. Этаэндокринная железа -- кора надпочечников -- всегда активизируется, когданеобходима защита. Вначале гипоталамус чисто нервными импульсамиактивизирует мозговой слой надпочечников и вследствие этого выделяетсяадреналин. Затем кортикотропин стимулирует выделение из коры надпочечниковгруппы защитных гормонов, главным из которых является кортизол. Кортизолобладает многими из тех свойств, какими наделен адреналин, но время действиякортизола значительно больше. Происходит как бы второе преобразованиесигнала -- сначала нервного в гормональный (выброс адреналина в ответ наактивацию гипоталамуса), а затем острого гормонального ответа -- вдлительную эндокринную защитную реакцию. В частности, кортизол (особенно в сочетании с гормоном роста)препятствует усвоению глюкозы в мышечной ткани. Это очень важно: мышцывеликолепно съедают жирные кислоты, а для нервных клеток нужна глюкоза --главное топливо, которое усваивают нервные клетки. Более того, кортизол ещеодним путем влияет на перераспределение "топлива", а именно активируяпроцесс превращения белка в глюкозу. Это очень важно, так как в процессеборьбы пища не поступает извне, а запасы в организме резервного сахара --гликогена -- очень ограничены. (Отметим по ходу дела, что именно поэтому привыделении большого количества кортизола вследствие очень сильногоэмоционального воздействия у человека может развиваться даже временныйсахарный диабет из-за неспособности быстро усваивать вновь образуемый сахар.Так, при падении курса акций на бирже возникает "диабет биржевиков". Если утого или иного индивидуума имеются к тому же определенные предпосылки, тодлительный стресс может привести и к стойкому сахарному диабету.) Здесь нельзя вновь не отметить одно очень важное обстоятельство. Белкиявляются структурными и функциональными элементами клеток. Поэтому переводклеточных белков в сахар очень невыгоден для организма. Следовательно, еслиуж приходится сложные белки с их многочисленными свойствами сжигать какпростое топливо, то лучше брать эти белки из таких тканей, которые быстрообновляются в организме и которые, главное, не несут определеннойструктурной функции, так что временное уменьшение массы этой ткани окажетсяне столь повреждающим. Такой тканью являются лимфоциты, рассредоточенные влимфатических железах и в других лимфоидных тканях -- селезенке, костноммозге и, наконец, тимусе, как это недавно выяснилось, -- главном органеклеточного иммунитета. Многие знают, что после сильного и длительного волнения легко заболетьпростудным -- вирусным заболеванием. Казалось бы, что общего между волнениеми склонностью к инфекции? Эта взаимосвязь порождена использованиемлимфоцитов для обеспечения энергетических потребностей организма в периодстресса (гл. 11). Но в разгар стресса все эти возможные последствия в расчет непринимаются. Напротив, обеспечение энергией -- главное. Тканям должно бытьбыстро доставлено дополнительное питание, и гипоталамус посылает импульсы кдвигательным нервам сердца и сосудов. Еще более суживается просвет сосудоввнутренних органов, усиливается деятельность сердца, повышается давлениекрови в системе и в результате ускоряется ток крови. (Вот почему длительные отрицательные эмоции особенно опасны длягипертоника, далеко не безразличны они и для здоровых людей, посколькуспособствуют возникновению гипертонической болезни*. Одновременно адреналин,гормон роста, жирные кислоты, холестерин, кортизол и т. д.-- все те факторы,которые последовательно вовлекались в обеспечение стрессорной реакции,повышают свертываемость крови и тем самым помогают избежать тяжелыхкровотечений, возникающих при ранении. (Но этот же защитный механизм можетявиться причиной возникновения тромбоза сосудов и инфаркта сердца у человекапод влиянием эмоционального возбуждения.) В процессе борьбы все, что мешает ей, должно быть заторможено. Поэтомугормон коры надпочечников -- кортизол в этот острый момент не только служитобеспечению энергией, способствуя, в частности, синтезу углеводов из белка,не только подавляет реакции клеточного иммунитета, но обладает еще свойствомподавлять воспаление, тем самым уменьшая величину повреждения тканей притравме. (Именно поэтому в современной медицине кортизол и его производные --кортизон, преднизолон и др. -- нашли такое удачное применение при различныхтипах воспалительных процессов -- от воспаления радужной оболочки глаза(ирита) до язвенного колита, ревматизма, болезней суставов и миокардита.) Но если повреждение тканей все же велико, то часть белков изтравмированной ткани, попадая в общий кровоток, достигает иммунной системыи, действуя на нее подобно "чужим" белкам, то есть подобно микробам,производит иммунизацию против собственных тканей. В этом случае носителииммунитета -- антитела, проникая в ткани, могут вызвать их повреждение. Этогрозит животному болезнями или даже гибелью через некоторое время послеокончания борьбы от аутоиммунных заболеваний, развивающихся по тем жезаконам, по которым несовместимость тканей становится преградой припересадке "чужих" органов от человека к человеку. Поэтому то обстоятельство,что кортизол, обеспечивал организм энергией за счет разрушения лимфоцитов,приводит в процессе стресса к снижению иммунитета, ослабляет опасностьиммунизации против собственных тканей. (Соответственно в современноймедицине кортизол вследствие своей способности подавлять иммунитет нашелширокое применение при лечении аллергических состояний, напримербронхиальной астмы). Кортизол и регулятор его продукции гипофизный гормон -- кортикотропин,а также пролактин обладают способностью тормозить активность "половогоцентра" гипоталамуса. Это биологически целесообразно: пока борьба незакончена, ее результаты неизвестны, а раненое животное не должно приноситьпотомства. (Так, у женщин длительные отрицательные эмоции нередко приводят кпрекращению менструального цикла, а у мужчин снижается сексуальнаяпотенция.) Стресс, устраняя все лишнее, подавляет и аппетит. Гипоталамическийцентр аппетита тормозится во время эмоционального возбуждения, так же как идеятельность пищеварительной системы. Это целесообразно во имя борьбы. (Одноиз таких знакомых всем проявлений -- пересыхание слизистой во рту и в горлепри волнении.) Но вот борьба с ее большим расходом энергии закончена. Начинается фазавосстановления. Гипоталамус через находящийся в нем центр терморегуляции усиливаеттеплоотдачу. Расширяются кожные сосуды, увеличивается потоотделение, а усобаки, которая не имеет потовых желез, развивается одышка и язык почтивываливается из пасти, увеличивая испарение. Все это охраняет организм отчрезмерного перегревания, возможного вследствие интенсивного сгорания жирныхкислот и глюкозы в ходе борьбы. Избыток жирных кислот, интенсивная мобилизация которых была стольнеобходима в энергетическом отношении, служит в период восстановления сырьемдля синтеза холестерина. Это обстоятельство имеет очень важное значение, таккак в послестрессовый период необходим "ремонт" поврежденных тканей за счетделения клеток. В то же время каждой новой клетке нужна оболочка --мембрана, каркас которой содержит много холестерина. Так, сдвиг обмена пристрессе в сторону усиленного использования жирных кислот -- это не толькообеспечение энергетических потребностей, но и способ сбережения ивосстановления запасов глюкозы. Этот сдвиг обеспечивает и подавлениеиммунитета, и усиление свертываемости крови, и, наконец, повышение продукциихолестерина -- важной структурной части клетки, без которой нарушаетсяпроцесс клеточного деления. Все эти изменения происходят при каждом эмоциональном стрессе. Например, у студентов во время экзаменационной сессии тожеувеличивается содержание холестерина в крови -- одного из главных факторовразвития атеросклероза. Но ведь жизнь заставляет держать экзамены отнюдь нетолько в стенах института. Так, частые или длительные волнения, создаваяложную ситуацию защиты, формируют типичную болезнь старения -- атеросклероз. Но все отрицательные следствия стресса как бы в будущем, а сейчас, вфазу непосредственного восстановления, все, что описывалось выше, полезно.Особый антидиуретический гормон прямо из гипоталамуса поступает в гипофиз иоттуда в кровь, задерживая выделение воды почками и тем помогаявосстановлению потерянной крови. Усиливается ранее заторможеннаягипоталамусом функция щитовидной железы, гормоны которой необходимы длявосстановления поврежденных тканей. Это происходит потому, чтогипоталамический центр, регулирующий работу щитовидной железы, в началеборьбы тормозит ее деятельность, а когда начинается период восстановления --стимулирует. Затухает выделение кортизола, и это способствует восстановлениюсинтеза белка, чему ранее кортизол препятствовал, превращая белок в сахар. Так последовательно, этап за этапом регулируется через гипоталамусмеханизм защиты, а затем -- и восстановления потерь, если повреждение,пришедшее из внешней среды, совместимо с жизнью. Мы рассмотрели, как стрессорная реакция обеспечивает защиту организма вжизненно опасный для него момент. Но вспомним, каким образом осуществлялсямеханизм защиты от стресса. Происходило повышение в крови многих гормонов:адреналина, гормона роста, пролактина, кортикотропина, кортизола;увеличивалась концентрация в крови веществ, сгорание которых дает организмуэнергию, жирных кислот и глюкозы; происходило накопление холестерина,усиливалась свертываемость крови, увеличивалось артериальное давление и т.д. Все это означает отклонение от закона постоянства внутренней среды, отзакона, соблюдение которого, как и защита, необходимо ради жизни. Однако мы знаем, что в силу кибернетического механизма регуляциигомеостатические системы стремятся к равновесию или к восстановлениюстабильности и порядка. Поэтому вполне резонен вопрос: как же может втечение всей стрессорной ситуации, пока происходит "встреча кошки ссобакой", существовать нарушение внутренней среды организма? Действительно, если повышается концентрация в крови рабочего гормона,например кортизола, то он, в соответствии с механизмом отрицательнойобратной связи, должен затормозить выделение своего регулятора, в данномслучае гипофизарного гормона кортикотропина, и выделение кортизола, нестимулируемое кортикотропином, должно снизиться до нормы -- до пределов,охраняемых законом постоянства. Но ведь этого не происходит, и уровенькортизола в крови в период стресса остается повышенным, создавая тем самыммеханизм антистрессорной защиты. В чем здесь дело? Для каждого гормона-регулятора существует свой рабочий фактор, которыйпри повышении концентрации в крови вызывает подавление активностирегулятора. Выделение кортикотропина должно быть заторможено повышеннымуровнем кортизола; гормона роста и пролактина -- повышенным уровнем в кровисахара и жирных кислот. И все же одновременно в крови при стрессеопределяется высокая концентрация как гормонов-регуляторов, так и рабочихгормонов и энергетических субстратов. Уже упоминалось, что Ганс Селье, говоря о повышении активностигипофиза, а затем и гипоталамуса при стрессе, не обратил внимания на тообстоятельство, что повышение активности гипоталамо-гипофизарного комплексане может существовать сколько-нибудь длительно, если не произойдет повышениепорога чувствительности гипоталамуса к тормозящему действию периферическихсигналов. Иными словами, если не включится механизм, обеспечивающийвыполнение закона отклонения гомеостаза. Физиологическое значение механизма повышения гипоталамического порогаочень велико. При его отсутствии стрессорная приспособительная реакция былабы всегда кратковременной, она длилась бы столько, сколько необходимо длятого, чтобы сработал механизм отрицательной обратной связи и система пришлабы в равновесие. Этого, как мы знаем, не происходит. Значит, при стресседействительно имеет место повышение гипоталамического порога. А именно этоявление -- повышение гипоталамического порога, как мы выяснили в главе 4,определяет регуляторный механизм развития, старения и регуляторный типестественной смерти. Этим можно объяснить многое во взаимоотношениях между стрессом иболезнями. Стресс вызывает обменные сдвиги, сходные с теми, которыенаблюдаются при старении. Концентрация в крови сахара, жирных кислот,холестерина возрастает. Это означает, что произошло повышениегипоталамического порога в системе энергетического гомеостата; высокийуровень гормона коры надпочечников при стрессе показывает, что повышениегипоталамического порога происходит и в адаптационном гомеостате. Этосоответствует тому, что наблюдается и у горбуши в период нереста, то естьопять-таки при явлении, сцепленном с механизмом развития и смерти. Иными словами, то, что высшие организмы наделены самой высокойспособностью защиты от стрессоров, обусловлено появлением в процессеэволюции живой природы сложных гомеостатических систем, венцом которыхявляются гипоталамические системы. Создать необходимые отклонения дляорганизации защиты возможно только за счет повышения гипоталамическогопорога -- за счет того же механизма, который лежит в основе механизмаразвития, старения и болезней старения. Тем самым, защищаясь от внешнихпричин смерти, организм не только делает это ценой болезней адаптации, но иускоряет естественный процесс старения. Вот таким образом невзгоды и печалиуменьшают дни жизни. Остается еще добавить, что само повышение гипоталамического порога пристрессе вызывается следующим образом. Когда кошка и собака заметили другдруга, сигналы, оценивающие это событие, из центральной нервной системыустремляясь в лимбическую систему и в гипоталамус, активизируют егодеятельность. Но любая деятельность в системе нервных клеток связана срасходованием посредников -- медиаторов нервного импульса. Вся вегетативнаясистема подразделена на два взаимно уравновешивающихся, антагонистическихотдела -- симпатическую и парасимпатическую нервную систему. В соответствиис этим имеются две группы медиаторов-посредников. Их условно можно назвать Смедиаторы -- для симпатических импульсов и П-медиаторы -- дляпарасимпатических. К группе С-медиаторов относятся дофамин и норад-реналин -- вещества,структурно очень близкие к стрессорному гормону тревоги -- адреналину;группа П-медиа-торов включает серотонин и близкие к нему соединения(индоламины). С- и П-медиаторы синтезируются из аминокислот, соответственнотирозина и триптофана. Снижение концентрации в гипоталамусе С- иП-медиаторов при стрессе вследствие их повышенного расхода и вызываетповышение гипоталамического порога. Кстати, если такое снижение слишкомвыражено, что может произойти при длительном стрессе, то возникаетпсихическая депрессия. Многие знают, как после чрезмерного эмоционального возбуждения накакой-то период может прийти апатия. Это признак истощения запасовнейромедиаторов, предупреждение, что необходим покой для периодавосстановления. Действительно, с той или иной скоростью, в значительнойстепени зависящей от врожденной силы нервной системы, то есть от еегенетических особенностей, а также и от особенностей обмена веществ,происходит и нормализация содержания в гипоталамусе медиаторов. Этоозначает, что восстанавливается гипоталамический порог чувствительности исистема саморегуляции вновь начинает работать правильно, обеспечиваяпостоянство внутренней среды организма. Буря, пронесшаяся вместе сострессом, затихает: прошлое забыто или почти забыто, если во время стрессане произошло серьезных нарушений в деятельности организма. В этом умиротворении после бури отличие стресса от всего того, чтосвязано с процессом старения. Поэтому рассмотрим в следующих трех главах, каким образом возрастныеизменения в деятельности трех основных гомеостатических систем --адаптационной, репродуктивной и энергетической -- приводят к возникновениютрех нормальных болезней -- гиперадаптоза, климакса и ожирения, то естьболезней, которые с той или иной скоростью развиваются всегда в результатезакономерного отклонения гомеостаза, связанного с осуществлением программыразвития организма. Старея, человек начинает жить как бы в состоянии хронического стресса,и поэтому становится все более и более беззащитным, когда действительныйстресс предъявляет свои требования к организму. Время -- универсальныйстрессор.