Положения для изучения экстремального состояния

2. Положения для изучения экстремального состояния

Важно и то, что эти представления сложились на основе данных, полученных в стандартных условиях эксперимента. Краткий, но целенаправленный экскурс в физиологию позволяет выделить ряд положений, способных составить основу исходной теоретической концепции для изучения клинических аспектов проблемы экстремального состояния.

1. Существуют различные режимы взаимодействия организма с внешней средой. Каждый из них соответствует определенной интенсивности воздействия факторов внешней среды, каждый на какой-то период определяет функциональное состояние организма, каждому присущи свои формы и свои механизмы адаптации. Реакция на чрезвычайные по силе раздражители и вообще на любое чрезвычайное функциональное напряжение не может быть описана только в пределах универсальных механизмов общего адаптационного синдрома. Сама по себе чрезвычайная функциональная нагрузка имеет свою количественную инфраградацию. В ней определенной степени компенсаторного напряжения функциональных систем соответствует и определенный уровень (этаж) механизмов жизнеобеспечения, который получает наиболее яркую внешнюю клиническую манифестацию и от которого в наибольшей степени зависит исход. Экстремальное состояние организма характеризует крайнюю, то есть предельную с учетом всей иерархии уровней (этажей) жизнеобеспечения, степень функциональной нагрузки. Она и отражает индивидуально допустимый предел, а в случае перехода за этот предел сопряжена с неминуемой гибелью организма.

2. Понятие об уровне (этаже) жизнеобеспечения в известной мере условно, поскольку вегетативные процессы, осуществляемые на любом уровне (на органно-системном, клеточном или молекулярном), в той или иной степени получают отражение в функциях и в поведении всего организма как единого объекта природы. Вместе с тем, если обсуждение захватывает не только физиологическую сферу, но и сферу патологии, нетрудно заметить, что главная битва за жизнь может развертываться на разных уровнях. Допустим, когда имеется экзогенное или эндогенное поражение какого-либо органа или анатомо-функциональной системы, то лечебные мероприятия носят соответствующий специализированный характер и определяются патогенетическими механизмами, действующими на органно-системном уровне. Когда же угрожающим жизни фактором становится общее функциональное напряжение организма (а именно такая ситуация положена нами в основу обсуждаемой клинической модели экстремального состояния), то здесь последовательное истощение функциональных резервов выводит битву за жизнь на уровень глубинных молекулярных процессов, функциональная осцилляция и взаимная сопряженность которых определяются генетически закодированной индивидуальной программой. Признание такого индивидуального базисного метаболизма логически вытекает из объективно установленного различия естественных биоритмов. Оно, как известно, определяет индивидуальные отличия в периодичности воспроизводства гуморальных биорегуляторов, обеспечивающих жизнедеятельность организма в режиме основного обмена, то есть без учета энергозатрат на реакции, вызванные внешними раздражителями. Эти биорегуляторы во всем их разнообразии являются медиаторами (в широком смысле этого понятия), которые, по широкоизвестному образному сравнению, составляют оркестр, исполняющий симфонию жизни индивидуума. Когда речь идет об экстремальном состоянии, то его исход, видимо, в значительной степени определяется именно на этом уровне. Признание данного факта обеспечивает понимание природы функциональной дезинтеграции организма, лежащей в основе последействия экстремального состояния и, следовательно, определяющей его окончательный исход.

3. Признание ключевого значения для исхода экстремального состояния того глубинного уровня (иерархического этажа) жизнеобеспечения организма, где проявляются индивидуальные особенности базисного метаболизма, обосновывает приоритетность изучения природы индивидуальных различий на этом уровне в решении проблемы. В последнее время представления о физиологическом и (что особенно важно в ракурсе рассматриваемой проблемы) о клиническом полиморфизме связываются с фундаментальными понятиями классической генетики и, в частности, с генетической гетерогенностью. При этом отмечается, что проявление полиморфизма свойственно не только наследственной, но и вообще всей патологии человека. Особенно явственно генетическая гетерогенность (а под ней понимается реализация генотипа в фенотип) сказывается в полиморфизме так называемых мультифакторных эндогенных заболеваниях (МФЗ), к которым относятся такие, как ишемическая болезнь сердца, атеросклероз, сахарный диабет, онкологические и многие другие заболевания. Условно выделяются две группы конкретных причин клинического полиморфизма, каждая из которых теоретически может иметь преобладающее значение: причины, связанные с генетической гетерогенностью (полилокусностью и полиаллелизмом): причины, обусловленные модифицирующими влияниями генетических и средовых факторов на главный ген.

Однако в реальных наблюдениях обе указанные причины нелегко подразделить, и потому в общем смысле важно учитывать сам факт генотипической и фенотипической индивидуальности организма.

Начиная с 60—70 годов нашего столетия, с позиций генетики изучаются явления биохимической индивидуальности, биохимического полиморфизма. Вначале исследования сосредоточивались главным образом на изучении ферментов, но затем, с подключением анализа полиморфизма нуклеотидных последовательностей в геноме с помощью двухмерного электрофореза сформировалась методическая основа для широкого исследования взаимоотношений ген—фенотип на молекулярном уровне для изучения различных белков организма вне зависимости от их функций. С помощью иммуноферментных методов оказалось возможным выявление при массовом обследовании индивидуальных отклонений пула аминокислот, отражающих нарушения базисного метаболизма и способных реализоваться в развитие мультифакторных заболеваний. Такого рода генетические нарушения могут длительное время не проявляться клинически, но при встрече с неблагоприятным внешним воздействием они обусловливают развитие тяжелого патологического процесса. Это послужило основанием для разработки методов скрининга населения с целью выявления людей, имеющих генетически запрограммированные нарушения метаболизма. Особенную опасность приобретают индивидуальные нарушения метаболизма на уровне молекул при развитии стресс-синдрома. При этом выработка АКТГ представляет собой финальный результат сложной цепи гормональных реакций. Нарушения и отклонения в отдельных звеньях этой цепи неизбежно сказываются на конечном результате. Таким образом, создается феноменальная ситуация, когда индивидуально детерминированные глубинные процессы лежат в основе формирования универсального неспецифического общего адаптационного синдрома. Если принять положение о вовлечении базисного метаболизма в патологическую программу экстремального состояния, то есть все основания полагать, что индивидуальные особенности биологического полиморфизма способны проявиться в клиническом последействии этого состояния.

4. Физиологические и соответственно патогенетические механизмы генетического влияния на базисный метаболизм могут быть разными и проявляются на разных уровнях (этажах) жизнеобеспечения организма. Так, например, при различных формах геморрагического диатеза роль главных патогенетических механизмов может принадлежать нарушениям структуры или снижению количества отдельных факторов свертываемости крови, изменениям молекулярной структуры субэндотелиального коллагена сосудистой стенки или же нарушениям биохимической структуры тромбоцитарных мембран, изменяющим чувствительность их рецепторов к факторам свертываемости.

Особое значение в сфере обсуждаемой проблемы имеют индивидуальные особенности базисного метаболизма, реализующиеся в тех функциях, от которых в первую очередь зависит сохранение жизни организма при экстремальном его состоянии. Здесь, на органно-системном уровне, на фоне гено- и фенотипической индивидуальности базисного метаболизма проявляются уже типы функционирования. которые условно систематизируются в зависимости от конституциональных признаков или подвижности и устойчивости нейровисцеральных реакций.

Показательным примером вертикального иерархического взаимодействия уровней (этажей) жизнеобеспечения является связь физиологических типов функционирования сердечнососудистой системы с особенностями базисного метаболизма, проявляющимися в различии алгоритмов нейрогуморальной регуляции.

Согласно исследованиям Г.М. Яковлева и соавт. у здоровых в условиях основного обмена отмечаются отличительные признаки нейрогуморальной регуляции энергетического метаболизма, характерные для гипер- и гипокинетического типов кровообращения. Этому соответствуют различия в регуляции минутного объема кровообращения, капиллярно-тканевой диффузии кислорода и трансмембранного ионного обмена в почках.

При гиперкинетическом типе характерной особенностью регуляции энергетического метаболизма, по данным авторов, является преобладание симпатоинсулярной системы, а также участие системы норадреналин—простагландин Е_2n в трансмембранном ионном обмене. В регуляции минутного объема кровообращения определяющее значение имеют глюкагон-глюкокортикоидное влияние на функцию миокарда и сосудорасширяющее влияние простагландина J₂. При гипокинетическом типе кровообращения приоритетное значение в регуляции метаболизма принадлежит соматостатину и кальцитонину. В трансмембранном ионном обмене ведущая роль отводится динамическому функционированию систем, стимулирующих и ингибирующих синтез и гормональные эффекты альдостерона. В регуляции минутного объема кровообращения приоритет принадлежит симпаторенин-ангиотензиновой системе и тромбоксану В. Метаболические различия в регуляции энергопоставляющих реакций отражаются на капиллярно-тканевом обмене кислорода. При этом в случае гипокинетического типа кровообращения обеспечивается при равноценных энергозатратах более эффективная экстракция кислорода из крови и, следовательно, более высокий КПД работы системы. Стабильность типовой специфики регуляции сохраняется в условиях изменившейся деятельности человека. Она определяет и характер нарушений, обусловленных функциональной перегрузкой.

5. Смена режимов адаптации и иерархических уровней жизнедеятельности, обеспечивающих адаптацию при изменении условий внешней среды, происходит не плавно и последовательно, а достаточно резко, поскольку каждому из режимов и уровней (этажей) соответствует свой период устойчивого равновесия, который можно рассматривать как определенное функциональное состояние организма. В период устойчивого равновесия постоянно накапливаются количественные изменения отдельных параметров жизнедеятельности. И пока эти изменения не превышают степень внутренней свободы действующих адаптационных организмов, общая характеристика функционального состояния сохраняется. А затем происходит резкая смена режима и механизмов адаптации, и соответственно изменяется функциональное состояние. При этом для биосистем обеспечивается диалектическое единство устойчивых динамических характеристик онтогенеза как сложного целостного биологического процесса и дискретности, частных его проявлений, которая определяется относительно резким переходом организма от одного функционального состояния к другому. Важность восприятия такого диалектического принципа состоит в том, что он определяет значимость выделения и разносторонней характеристики типовых форм функционального состояния для прогнозирования особенностей последующих этапов развития целостного организма.

6. Теория общего адаптационного синдрома открывает возможность воспроизведения общей схемы развития экстремального состояния. На фоне относительно стабильной жизнедеятельности, которую можно охарактеризовать как устойчивую адаптацию к среде обитания, возникает чрезвычайная ситуация, ставящая организм перед необходимостью максимального функционального напряжения. Сразу же включается нейрогенная (через симпатическую нервную систему) и гуморальная адренокортикотропная стимуляция срочных адаптационно-компенсаторных механизмов на уровне функциональных систем организма, непосредственно ответственных за сохранение жизни в чрезвычайных условиях. Характерно, что при этом и нейрогенный, и гуморальный регуляторные пути предусматривают использование одних и тех же медиаторов. Различие состоит лишь в том, что в нейрогенной регуляции используется принцип строгой централизации управления через специфическую систему связи для доведения императивных импульсов к эффекторным структурам, а гуморальная регуляция осуществляется иначе. Она достигается массовым выбросом во внутреннюю среду организма (преимущественно в кровяное русло) молекулярных носителей регуляторной информации, которые улавливаются только восприимчивыми к ним эффекторными структурами. В конечном итоге вся эта регуляторная информация поступает в локальные висцеральные компьютерные центры, функцию которых выполняют интрамуральные структуры метасимпатической нервной системы. Физиологический смысл сочетания мощной симпатической нейрогенной импульсации с гуморальными регуляторными механизмами и вовлечения в систему регуляции метасимпатического звена, видимо, состоит в том, что при этом решается тройная задача. Во-первых, обеспечивается экстренное вовлечение мощных компенсаторных механизмов на органно-системном уровне. Во-вторых, одновременно включаются клеточные факторы общего адаптационного синдрома. Они обеспечивают энергетическую подпитку органно-системных компенсаторных комплексов за счет мобилизации резервов путем интенсификации катаболизма и подавления анаболических процессов в тканях. Они же обеспечивают мобилизацию биомембран с целью более свободного выхода цитокинов и других активных продуктов во внутреннюю среду организма. В-третьих, автономная метасимпатическая регуляция защищает глубинные ультраструктуры, осуществляющие стабильную хронологическую программу базисного метаболизма, с тем, чтобы обеспечить их полноценное вовлечение в процесс устойчивой долговременной адаптации сразу же после прекращения действия стрессорных факторов.

Но может случиться и так, что воздействие стрессорных факторов затягивается или же их сила такова, что детерминированные механизмы общего адаптационного синдрома сразу оказываются несостоятельными. Тогда чрезвычайная (или иначе — особая, необычная) ситуация становится экстремальной, то есть крайней, способной заставить организм перейти рубеж жизни.

Дальнейшее изложение событий, связанных с экстремальным состоянием, носит гипотетический характер, поскольку не содержит прямого, методически корректного научного обоснования. Однако предлагаемые положения имеют косвенное подтверждение научными данными, и потому включение их в исходную концепцию исследования представляется правомерным.

Возможно, с возникновением экстремальной ситуации наступает момент, когда проявляется относительность, условность распростра­ненных в медицине и в биофизике представлений о подразделении внутренней энергии живого организма (Е) на свободную (G) и связанную (W_связ). то есть Е = G + W_связ. Предельный, критический, характер ситуации вовлекает в битву за жизнь тыловую зону, те самые базисные процессы жизнеобеспечения, которые, оставаясь стабильными и не затронутыми адаптационной перестройкой в физиологических пределах, обеспечивают пластичность адаптационных процессов за счет своей внутренней интеграции. Вовлечение этих базисных процессов может осуществляться только путем подавления, остановки некоторых из них, а не изменением их интенсивности, так как последняя контролируется единой хронобиологической программой. К примеру, изменение транспортной функции капиллярного ложа осуществляется не путем изменения режима кровотока в каждом из капилляров, а выключением определенной их части из системы гемоциркуляции. Видимо, частичная остановка процессов базисного метаболизма имеет целью освобождение соответствующего количества той связанной внутренней энергии, которая считается неподдающейся мобилизации и использованию в решении ситуационных функциональных задач.

Частичная остановка процессов базисного метаболизма влечет за собой нарушение глубинных функциональных инфраструктур, поскольку речь идет о том уровне жизнеобеспечения, где взаимосвязь элементов триады функция—алгоритм—структура проявляется особенно отчетливо. Нарушение функции через некоторое время неизбежно влечет за собой разрушение алгоритма как динамического комплекса межмолекулярных связей. Этот разрушительный процесс на глубинном уровне базисного метаболизма и составляет основу глубокой функциональной дезинтеграции. Последняя приобретает различные формы клинической манифестации в зависимости от исходных индивидуальных особенностей метаболизма и стадии (фазы) патологического процесса.

Как можно заметить, ключевым моментом представленной гипотетической схемы экстремального состояния является нарушение базисного метаболизма. Под базисным метаболизмом в физиологическом смысле понимаются метаболические процессы энергообеспечения периодической, сопряженной, подчиненной единой генетически детерминированной хронобиологической программе осцилляции синтеза основных групп биорегуляторов, а также базисной функциональной активности так называемых пейсмекерных органов (сердечных сокращений, мигрирующего миоэлектрического комплекса тонкой кишки и других). Именно на уровне базисного метаболизма прежде всего реализуется гено- и фенотипическая гетерогенность.

7. Выбор органов, на которые возлагается основная функциональная нагрузка при возникновении экстремального состояния и которые соответственно получают приоритетное обеспечение энергетическими и пластическими ресурсами, определяется путем саморегуляции на основе принципа доминанты. Созданная выдающимся отечественным физиологом А.А. Ухтомским в начале века, теория доминанты является национальным достоянием России. Следует заметить, что основные положения этой теории не получили еще должной оценки и полноценной реализации, хотя значимость их распространяется далеко за пределы классической физиологии.

В применении к проблеме экстремального состояния главными путями реализации принципа доминанты на органно-системном уровне считается, во-первых, избирательное перераспределение кровоснабжения, так называемая рабочая гиперемия в органах, ответственных за адаптацию, с одновременным сужением сосудов в нерабочих органах, а во-вторых — селективная преимущественная иннервация различных органов симпатическими или парасимпатическими волокнами. Выше уже обращалось внимание на регулирующую роль местных автономных метасимпатических интрамуральных структур. Однако представленными механизмами невозможно полностью объяснить реализацию принципа доминанты на уровне ультраструктур базисного метаболизма. Недостаточность знаний в этой области отмечается многими исследователями и рождает предположения о возможности регуляции молекулярных и других ультрастуктурных процессов посредством резонансных механизмов электромагнитных колебаний, поскольку именно связь с помощью излучения, создания биологически активного поля является наиболее экономичной и информативной. Высказываются предположения о специфичности параметров электромагнитного излучения, определяющих синхронизацию адаптивных процессов на разных уровнях (этажах) функционального обеспечения организма.

Наиболее интересные и методически корректные исследования по резонансной регуляции базисных молекулярных процессов выполнены и опубликованы в 1989 году под руководством академика Н.Д. Девяткова. Авторами обосновано предположение, что в управлении процессами адаптации принимают участие генерируемые клетками живых организмов или другими ультраструктурами когерентные (то есть согласованные во времени и в пространстве) акустоэлектрические волны и колебания в диапазоне частот 30—300 ГГц (в миллиметровом диапазоне волн — 1—10 мм). Под акустоэлектрическими волнами и колебаниями понимаются такие волны и колебания, при которых энергия электрического поля каждые четверть периода переходит в энергию механического перемещения, а затем часть энергии механических колебаний обратно переходит в энергию электрического поля. Длина акустоэлектрической волны в миллион раз короче, чем электромагнитной. Необходимая для генерации акустоэлектрических волн энергия обеспечивается обменом веществ и передается мембранам белковыми молекулами, возбуждаемыми на своих резонансных частотах. Таким образом, белковая молекула как элементарная биоструктура уже обладает способностью генерировать и воспринимать определенные частоты акустоэлектрических колебаний.

Предложенная гипотеза была, в частности, использована для объяснения распознавания “своего” и “чужого” (то есть антигена) при иммунных реакциях. Согласно концепции автора данного раздела работы, акустоэлектрические колебания составляют биофизическую основу феномена соматической рекомбинации генов, открытого Нобелевским лауреатом 1987 года Соусам Тонэгава, и определяющего специфичное, избирательное взаимодействие антигена с антителами и лимфоцитами-эффекторами.

Думается, что, несмотря на отсутствие прямого, безусловного обоснования высказанных предположений, к ним следует отнестись достаточно серьезно. Если они получат хотя бы частичное объективное подтверждение в дальнейших фундаментальных исследованиях, обретется понимание многих глубинных преобразований, отражающих особенности жизнедеятельности на грани жизни организма и его гибели. А с таким пониманием связан поиск путей целенаправленной коррекции ситуации.

8. Обсуждение адаптационных реакций на чрезвычайные воздействия на физиологическом или общебиологическом уровнях постоянно обращается к вопросам энергообеспечения адаптационно-компенсаторных механизмов. Это естественно: и теория, и практика свидетельствуют, что вопросы биоэнергетики должны быть выделены как узловые в теории экстремального состояния. Без использования термодинамического подхода разработка проблемы приобретает тупиковую перспективу. Любые исследования в пределах традиционных подходов способны привести лишь к усовершенствованию традиционных лечебно-диагностических методов. Опыт показывает, что на этом пути даже убедительные, объективные новации дают лишь временный успех. А задача состоит в том, чтобы обозначить дальние перспективы на основе обновленного видения проблемы. Однако применительно к реакциям адаптации биоэнергетический подход обычно только обозначается. Научному исследованию препятствует методологическая ограниченность. В то же время в паранаучную литературу прорываются упрощенные, вульгарные представления о биоэнергетике, вносящие путаницу в сознание практических врачей и порождающие армию неквалифицированных специалистов по так называемым нетрадиционным методам лечения. Переход от классических начал термодинамики к объективному их отражению, пригодному для использования в физиологии и тем более в клинической медицине, пока не состоялся. Главная причина — отсутствие средств выражения этого перехода с помощью математического или какого-либо иного научного языка.

В последние годы обретают популярность и вызывают повышенный интерес исследования по термодинамике нелинейных процессов и сложных неравновесных систем. Они объединяются в самостоятельное научное направление, получившее название синергетики. Сегодня эти исследования носят главным образом фундаментальный и междисциплинарный характер. Обращение к частным биологическим проблемам имеют в них опосредованную цель — предоставление иллюстративных примеров действия универсальных естественных закономерностей. Конкретное использование этих закономерностей в практических медицинских целях требует четкой постановки вопросов и определения направлений анализа. А для этого необходима адекватная и достаточно репрезентативная клиническая модель.

Заключение

Экстремальное состояние представляет собой особую форму жизнедеятельности организма. Оно проявляется в случае реальной угрозы жизни в связи с чрезмерной функциональной нагрузкой. В такой ситуации специфичность факторов, вызвавших функциональную перегрузку, отступает на второй план. Главной, определяющей характеристикой экстремального состояния становится мощность функциональной доминанты, внезапно возникающей на фоне относительно стабильной жизнедеятельности. Иными словами, речь идет о срочной адаптации, осуществляемой на пределе возможностей организма в условиях максимальной переориентации функционального потенциала на решение неотложной задачи — сохранения жизни. Цена такой адаптации определяется значимостью и распространенностью повреждения механизмов стабильного жизнеобеспечения. В свою очередь ограниченность потенциала зависит от индивидуальных возможностей организма.

Анализ подобной ситуации на основе теории неспецифической адаптационной реакции (стресса) оставляет за пределами обсуждения многие вопросы, относящиеся к крайним, пограничным между жизнью и смертью функциональным характеристикам острого периода. Исключаются из анализа также многие, индивидуальные по своей природе, последствия, развивающиеся в ранние и поздние сроки после выхода организма из критической ситуации. Становится все более очевидным, что пути решения клинических проблем, связанных с экстремальным состоянием организма, сходятся в сфере термодинамики, то есть в той области биоэнергетики, где в последние годы наиболее плодотворно разрабатываются вопросы внутрисистемных энергетических преобразований на основе саморегуляции. Исследования такого рода осуществляются главным образом представителями фундаментальных естественнонаучных направлений. Они недостаточно известны широкому кругу клиницистов и не отражают их насущных потребностей. В этой связи все более отчетливо проявляется необходимость углубленного и разностороннего изучения конструктивной роли общих термодинамических закономерностей в решении какой-либо самостоятельной крупной клинической проблемы, связанной с экстремальным состоянием организма. Только на основе детального знакомства с клинико-патогенетическими аспектами конкретного патологического процесса возможно достоверно выявить слабые звенья существующих традиционных концепций и распознать точки возможного приложения сил к решению практических задач известных к настоящему времени общих естественных закономерностей.

Есть основания полагать, что одной из проблем, в пределах которой может быть сформирована адекватная клиническая модель для изучения экстремального состояния, является лечение тяжелой сочетанной (по локализации) механической травмы. Тридцатилетний опыт кафедры военно-полевой хирургии в изучении данного вида патологии стал одним из важных факторов, побудивших авторов книги обратиться к поиску и обоснованию некоторых обновленных, в известном смысле нетрадиционных для современной клинической медицины подходов. Однако для этого необходимо, прежде всего, представить основные результаты изучения тяжелой сочетанной травмы как клинической проблемы.

Литература

1.   «Неотложная медицинская помощь», под ред. Дж. Э. Тинтиналли, Рл. Кроума, Э. Руиза, Перевод с английского д-ра мед. наук В.И. Кандрора, д. м. н. М.В. Неверовой, д-ра мед. наук А.В.Сучкова, к. м. н. А.В.Низового, Ю.Л. Амченкова; под ред. Д.м.н. В.Т. Ивашкина, Д.М.Н. П.Г. Брюсова; Москва «Медицина» 2001

2.   Елисеев О.М. (составитель) Справочник по оказанию скорой и неотложной помощи, «Лейла», СПБ, 1996 год

3.   Ерюхин И.А., Шляпников С.А.Экстремальное состояние организма. Элементы теории и практические проблемы на клинической модели тяжелой сочетанной травмы.—СПб.: Эскулап, 1997.