Смерть как биологическое явление. Социальная и биологическая составляющие здоровья и смертности в популяциях людей. Проблемы долголетия.

 

Завершающей фазой онтогенеза является смерть. В человека различают естественную (физиологическую) смерть, наступающего вследствие старения, а также преждевременную (Патологическую) смерть, следующего под действием заболеваний или вследствие несчастного случая.

Смерть - это процесс, который можно разделить на два этапа. Первый этап - клиническая смерть. Для нее характерны: потеря сознания, остановка дыхания и сердцебиение. Но большая часть органов продолжает активно функционировать.

Состояние клинической смерти постепенно меняется биологической смертью. Она наступает не одновременно во всех органах, что зависит от чувствительности клеток к кислородному голодания. Наиболее чувствительны к недостатку кислорода нервные клетки коры головного мозга. Несвязные ротные нарушения в них наступают через 6-7 мин. Для удлинение состояния клинической смерти без перехода в биологическую используют гипотермию – снижение температуры тела путем его охлаждения.

Смерть является завершающим этапом онтогенеза. Клиническая смерть характеризуется потерей сознания, прекращением сердечной деятельности клеток и дыхания, однако большинство клеток и органов все же остаются живыми. Продолжается обновление клеток, продолжается перистальтика кишок. Это состояние организма обратный при условиях применения мер по обновлению (реанимации) организма.

Биологическая смерть характеризуется тем, что она необратима. Сначала гибнет кора больших полушарий головного мозга, затем клетки сердца, кишечника, легких, печени

 

Актуальной остается проблема замедления процессов биологической, психологической и социальной инволюции и продления активного долголетия. Наука, которая изучает механизмы старения, - геронтология, а гериатрия изучающая особенности развития, течения, лечения и предупреждения заболеваний у людей летнего возраста.

Социальные изменения - фундаментальный социальный процесс, обусловливающий резкие изменения в общественном здоровье. Хотя социальные изменения реализуются в структурных элементах общества, в основе изменений лежат культурные трансформации духовной жизни общества.

В течение последних трех столетий в мире наблюдается только одно направление социальных изменений - вестернизация, т.е. усвоение обществами, претерпевающими изменения, ценностей и паттернов социального поведения, изначально присущих западным обществам. Социальные изменения - объективный процесс; воля отдельных индивидов, включая политических лидеров, может его лишь замедлить или ускорить, в той или иной мере исказить течение.

Воздействие социальных изменений на здоровье любого общества универсально повреждающее. Примеры многих обществ, включая российское, наглядно демонстрируют повреждающие эффекты вестернизации на общественное здоровье. Это:

 

· уменьшение численности населения в результате снижения среднего возраста дожития (смертности), снижения рождаемости и роста межгосударственной миграции;

· рост общей и нервно-психической заболеваемости, изменение ее структуры в сторону преобладания заболеваний с более тяжелым течением и исходами, прежде всего - психосоматических заболеваний;

· рост инфекционной заболеваемости, обусловленный распадом системы контроля над инфекционными болезнями и внутригосударственной миграцией;

· рост профессиональной заболеваемости и индустриального травматизма из-за снижения внимания к охране труда и технике безопасности вследствие необходимости уменьшения производственных затрат и согласия людей работать во вредных и опасных условиях;

· появление значительных по объему маргинализированных социальных групп - беженцев, бездомных, безработных;

· рост всех видов социальных девиаций: преступности, алкоголизации, наркотизма, проституции, самоубийств - и заболеваемости и смертности по связанным с ними причинам (убийства; смерти от острого отравления алкоголем, передозировки наркотиков; заболевания, передающиеся половым и инъекционными путями);

· экономическая (материальная) депривация больших групп населения, приводящая к обнищанию, сопряженному с нехваткой средств на полноценное питание, одежду, лекарства, средства личной гигиены, оплату жилья;

· неспособность институтов контроля нейтрализовать негативное влияние социальных изменений на общественное здоровье в своих сферах деятельности (экономика, право, промышленность и пр.).

 

Многоплановость и многогранность проблемы долголетия населения позволяет считать ее одной из наиболее сложных социально-биологических проблем современности. В ней тесно переплетаются социально-экономические, медико-гигиенические, природно-географические, генетические и психологические аспекты. Внешняя среда (социальная и физическая), сам человек как носитель биологических и общественных признаков, его поведение и образ жизни, соотношение социальных и биологических факторов в его здоровье и долголетии представляют единый неразрывный комплекс.

Смерть представляет собой универсальный способ ограничить участие многоклеточного организма в размножении, и в этом состоит ее биологический смысл. Без смерти не было бы смены поколений — одного из главных условий эволюционного процесса.

 

Многие вопросы, касающиеся долголетия, еще не получили достаточно полной научной разработки. Особенно мало проведено в этом направлении исследований социально-гигиенического характера.

На продолжительность жизни влияет состояние окружающей среды, где проживает и проживал долго­житель, фактор наследственности и уровень медицин­ской помощи, который может оказать положительное воздействие, в первую очередь, на состояние здоровья человека. От­сюда понятно, что здоровье и продолжительность жизни человека будет в первую очередь зависеть от стиля жизни, который в большей степени носит персонифицированный характер и оп­ределяется историческими, национальными традиция­ми (менталитет) и личными наклонностями (образ)

 

36. Основные концепции в биологии развития (гипотезы преформизма и эпигенеза).

ПРЕФОРМИЗМ И ЭПИГЕНЕЗ В ИСТОРИИ ЭМБРИОЛОГИИ

В истории человечества существует давний интерес к природе размножения и развития. Эмбриология - наука о зародышевом развитии - одна из древнейших научных дисциплин. От античных времен ведут начало две противоположные точки зрения на причины и движущие силы индивидуального развития организмов - преформизм и эпигенез.

Сторонники преформизма (от латинского praeformo - заранее образую, предобразую) исходили из того, что все формы, структуры и свойства будущего организма заложены в нем еще до рождения, даже в половых клетках. Более того, уже в этом еще не родившемся организме содержатся невидимые (очень маленькие) зачатки будущих поколений, как вложенные одна в другую многочисленные матрешки убывающих размеров. Так, выдающийся врачеватель Древней Греции, основоположник медицины Гиппократ (IV в. до н. э.) обращал внимание на то, что цыпленок содержится в яйце в готовом виде со всеми необходимыми членами тела; в ходе его насиживания курицей происходит только рост, увеличение размеров уже предсуществующей формы (отсюда и «пре-формизм»). Наблюдения Гиппократа относятся к периоду зарождения эмбриологии, это ранний преформизм - как одно из ранних проявлений механицизма в биологии (см. сегмент 11).

Расцвет преформизма приходится на XVII-XVIII в.в., когда эта точка зрения и оформляется в теорию преформации. Излюбленными аргументами преформистов, кроме цыпленка в яйце, становятся личинка бабочки - куколка, которая содержит все части взрослого организма, многоклеточная шаровидная водоросль вольвокс с вложенными один в другой шарами 2-й и 3-й генерации (это вариант бесполого, или вегетативного, размножения - вроде внутреннего почкования). Уже известен в общих чертах онтогенетический цикл. Благодаря созданию микроскопа (Роберт Гук, 1665 г.) стали известны соматические и половые клетки. Когда стало ясно, что новый организм происходит от слияния яйца и сперматозоида, мнения преформистов о первоисточнике развития резко разделились. Большинство считало, что организм заложен в яйце (оно гораздо крупнее и содержит питательные вещества), тогда как сперматозоид лишь активирует яйцо к развитию. Сторонников этой теории называли овистами (от латинского ovum - яйцо). Другие - их называли анималькулистами (от латинского animalculum зверек, что означало сперматозоид, то есть микроскопический зверек) - видели предсуществующую форму организма именно в сперматозоиде, даже рисовали его в виде скрюченного человечка с хвостом. Яйцо по мнению анималькулистов является лишь питательной средой для развития сперматозоида, подобно тому, как плодородная почва служит кормилицей для прорастающего семени.

Как уже отмечено, преформизм можно отнести к разряду механистических представлений в биологии. По философской сути он является примитивным материализмом, поскольку возникновение нового организма объяснялось существованием вполне реальных, материальных, хоть и микроскопических, зачатков. Однако в своей крайней форме и в завершенном логическом построении преформизм приходил к догме о заложенных в организме зачатках зародышей всех будущих поколений («вложение зародышей») и, таким образом, смыкался с идеей изначального сотворения живых существ богом, то есть становился «аргументом» в пользу креационизма (от латинского creatio - создание, сотворение).

В противоположность преформизму сторонники эпигенеза (от греческих epi - над, сверх, после и genesis - происхождение, возникновение) представляли зародышевое развитие как процесс, осуществляемый путем последовательных новообразований структур из недифференцированной массы оплодотворенного яйца. Принципиально важным было решение вопроса о движущих силах развития. Эпигенетики невольно приходили к признанию неких внешних нематериальных факторов, управляющих морфогенезом. Так, уже Аристотель в противоречие Гиппократу утверждал, что ни в яйце, ни в семени нет готовых структур взрослого организма; развитием управляет некая высшая цель, жизненная сила - энтелехия (см. сегмент 11 о витализме). В XVIII веке член Петербургской Академии наук К.Ф.Вольф провел детальное изучение развития яйца курицы и показал, что появление зачатков органов идет постепенно, на месте неоформленной массы желтка. Развитием, по мнению Вольфа, управляет «существенная (эссенциальная) сила» - по сути та же энтелехия.

Таким образом, эпигенез в законченном виде предлагает виталистическое решение проблемы индивидуального развития. Энтелехия, существенная сила и т. п. нематериальные факторы синонимичны божественной воле, так что все учение становится явно идеалистическим.

Как ни странно, но и преформисты, и эпигенетики в самой основе своих воззрений были правы. Если от преформизма взять наличие уже в половых клетках некоторого материального образа или программы строения будущего организма, а от эпигенеза поэтапность развития и необходимость его внешнего контроля (хотя бы со стороны материнского организма), то в итоге мы получим современную трактовку биологии индивидуального развития, которая признает наличие как генетических, так и эпигенетических начал развития.

37. Формирование современных представлений о сущности онтогенетических преобразований.

По современным представлениям, в процессе дробления зиготы на бластомеры и при последующих делениях соматических клеток каждая дочерняя клетка в норме получает 100 % наследственной информации, т.е. полный набор генов, точно соответствующий исходному генотипу зиготы. Однако соматические клетки резко различаются по строению и функциям (достаточно сравнить, например, нейрон, мышечную клетку и эритроцит в одном организме).
Можно считать установленным, что различия соматических клеток определяются дифференциальной активностью генов (другими словами, в одних типах клеток активны одни, а в других - другие участки хромосом). Неактивные в данной клетке гены блокируются какими-то входящими в состав хромосом веществами, какими именно - еще точно не выяснено. Предполагают, что этими веществами (репрессорами) являются те или иные хромосомные белки (многие ученые считают репрессорами белки-гистоны).
Очевидно, при эквивалентности генома всех зародышевых клеток их первоначальная дифференцировка должна определяться разнокачественностью их цитоплазмы. В период дробления практически не происходит роста клеток между их последовательными делениями. Поэтому в разные бластомеры попадают различные и, вероятно, разнокачественные участки цитоплазмы зиготы-Возможно, разнокачественность цитоплазмы и определяет активацию различных генов в разных бластомерах. Деятельность активированных генов приводит к изменениям цитоплазмы бластоме-ров - специфическим в разных клетках. Измененное цитоплазма-тическое окружение взаимодействует с геномом клетки, вызывая избирательную активацию новых групп генов и репрессируя другие группы. Так запускается цепь последовательных взаимодействий между геномом и цитоплазмой, протекающая по принципу обратной связи (положительной для одних и отрицательной для других генных комплексов), в результате которых клетка дифференцируется в определенном направлении (рис. 99). Однако пока еще мало известно о конкретных взаимодействиях между ядром и цитоплазмой на разных этапах клеточной дифференцировки.

 

Онтогенез отнюдь не сводится к дифференциации разных типов клеток. Важнейшим аспектом индивидуального развития многоклеточных организмов является установление общего плана их строения, т. е. оформление пространственной структуры организма и определенного расположения его частей. У всех более сложных многоклеточных организмов к этому добавляются процессы органогенезов - формирование дифференцированных органов. Все эти процессы осуществляются посредством взаимодействия друг с другом отдельных клеток и клеточных комплексов.
О сущности этих взаимодействий известно, пожалуй, еще меньше, чем о молекулярных механизмах клеточной дифференцировки, хотя исследования в этой области ведутся уже давно. Одной из Наиболее разработанных концепций является теория эмбриональной индукции, созданная трудами Г.Шпемана и его учеников.
Под эмбриональной индукцией понимается такое взаимодействие между двумя клеточными комплексами зародыша, при котором один из них - организатор или организационный центр - Направляет (индуцирует) дифференциацию другого - реагирующей ткани - в определенном направлении. В нормальных условиях, т. е. в живом зародыше, присутствие организатора необходимо Для формирования из реагирующих тканей специфических структур взрослого организма. Так, у зародышей позвоночных крыша первичной кишки, образованная зачатком хорды, индуцирует в расположенной над ней эктодерме развитие нервной системы; глазной бокал, растущий по направлению к покровам от зародышевого головного мозга, индуцирует развитие хрусталика глаза; зачаток внутреннего уха (слуховой пузырек) индуцирует развитие вокруг себя слуховой капсулы и т.п. Согласно теории эмбриональной индукции, дифференциация органов в индивидуальном развитии представляет собой цепь индукционных взаимодействий, в которую последовательно включаются новые и новые организаторы, и каждый предшествующий этап "запускает в действие" следующий.
Характер взаимодействий между морфогенетическими системами в процессах эмбриональной индукции может изменяться в филогенезе. Например, у эмбрионов ряда костных рыб (Amia, Salmo) невромасты сейсмосенсорных рецепторов (или органов боковой линии) в области головы играют роль индукторов для формирования накладных костей черепа. Однако у хрящевых рыб невромасты сейсмосенсорных рецепторов в области головы имеются, но накладные кости черепа не развиваются. Следовательно, индукционные взаимодействия здесь разорваны: либо невромасты потеряли свойства индукторов, либо реагирующие ткани утратили свою реактивность. В то же время у наземных позвоночных накладные кости черепа имеются, а органов боковой линии нет. Очевидно, в этом случае вместо старого механизма индукции возник новый. С другой стороны, некоторые индукционные системы поразительно консервативны, сохраняясь у очень далеких друг от друга групп - таков первичный хордомезодермальный организатор у всех хордовых.
Природа эмбриональной индукции еще не вполне выяснена. Индукция может основываться на непосредственном взаимодействии поверхностных мембран клеток организатора и реагирующей ткани, или на химической передаче индуцирующего действия, или на совокупности пространственных и химических взаимодействий. По некоторым данным, в химической индукции существенную роль может играть белковый компонент рибонуклеопротеи-
дов индуктора.
Явление эмбриональной индукции, несомненно, играет важную роль в онтогенезе, но отнюдь не исчерпывает всех форм взаимодействий между клеточными комплексами зародыша, обеспечивающих развитие структурной упорядоченности организма.
Недавно (80-90-е гг. XX в.) было показано, что важную роль в контроле процессов онтогенетического формирования пространственной организации тела зародыша играет особая категория генов-регуляторов, именуемых гомеобокссодержащими, или гомеобоксными. Гомеобокс представляет собой эволюционно консервативный генетический блок - последовательность из 180 нуклеотидов, обнаруженный в геноме филогенетически столь далеких друг от друга организмов, как позвоночные, иглокожие, насекомые и нематоды. Гомеобокс кодирует "гомеодомен" из 60 аминокислот. Протеины, содержащие этот гомеодомен, регулируют транскрипцию других генов. Гомеобоксные гены являются важными регуляторами, контролирующими онтогенетические программы, которые определяют формирование специфики разных сегментов вдоль передне-задней оси тела. Очевидно, мутации гомеобоксных генов могут иметь очень глубокие последствия для организма, приводя к изменениям соответствующих программ развития. Значительное большинство исследованных мутаций гомеобоксных генов (например, у мух-дрозофил) летальны, что вполне естественно для крупных мутаций. Эти обстоятельства определяют высокий эволюционный консерватизм гомеобоксных генов, сохраняющих значительную степень общности у филогенетически далеко разошедшихся групп организмов.