Таким образом, тот же самый процесс компенсации, который является неотъемлемой частью механизма развития, со временем вызывает патологические изменения или болезнь. На основании механизма возникновения такие болезни, связанные с процессом развития, логично назвать болезнями компенсации.
С этой точки зрения механизм возрастного прекращения репродуктивной функции -- климакс, будучи физиологическим процессом, является вместе с тем и болезнью компенсации.
В этом примере превращения механизма развития в механизм старения и болезней старения легко увидеть диалектический принцип перехода количества в качество. Уровень гонадотропинов-регуляторов, возрастая по мере старения организма, вначале обеспечивает включение репродуктивной функции, а затем, лишь в силу накопления количества гонадотропинов, вызывает противоположный эффект -- выключение репродуктивной функции и развитие болезней.
Причина этих болезней заложена в самом механизме развития, то есть в генетической программе, на выполнение которой направлено возрастное повышение продукции гонадотропинов. Так проявляется еще один закон диалектики -- единство противоположностей, заключенное во внутренней сущности явлений. Та движущая сила, которая с помощью гонадотропинов обеспечивает два взаимосвязанных, но противоположных по физиологическому значению процесса -- возрастное включение и возрастное выключение функции репродукции, обнажает скрытый принцип закона единства противоположностей, единства, которое заключает в себе и механизм развития, и отрицание развития через трансформацию его в многоликое явление старения и болезней старения.
Все это в данном случае реализуется за счет взаимодействия закона постоянства внутренней среды и закона отклонения гомеостаза. Действительно, сохранение репродуктивной функции в течение длительного периода жизни (что соответствует действию закона постоянства внутренней среды) обеспечивается компенсаторным повышением продукции половых гормонов, то есть достигается за счет выполнения противоположного закона -- закона отклонения гомеостаза. Вот уж в действительности единство противоположностей, причем столь тонко завуалированных противоположностей, что внешнее их проявление выглядит более чем благополучно. Ведь чем длительнее период репродукции, тем отдаленнее нам представляется старение, которое интуитивно всегда ассоциируется с прекращением возможности деторождения.
Но в том-то и дело, что, действуя в одной упряжке единства, противоположности не теряют своей сути: увеличение длительности детородного периода одновременно создает условия, ведущие к более раннему прекращению жизни за счет болезней старения. Связь климакса с климактерическими кровотечениями и с нарастанием частоты опухолей в репродуктивной системе вполне рельефно отражает двуликий образ климакса. Два лика климакса -- и нормы, и болезни -- характеризуют отсутствие грани между возрастом и болезнью, между нормой и патологией, обнажая еще раз сущность единства противоположностей, скрытых в каждом явлении природы.
Если вдуматься, то в данном случае перед нами модель превращения механизма развития организма в механизм старения с его регуляторным типом смерти, хотя вклад репродуктивного гомеостата в конкретные причины смерти у млекопитающих, возможно, не так уж и велик.
В примере, относящемся к механизму естественной смерти у горбуши, вклад, вносимый репродуктивным гомеостатов, несомненно, более значителен, хотя и в этом случае изменения, происходящие в репродуктивной системе, вовлекают другие системы, и прежде всего энергетическую и адаптационную, которые в тройственном союзе друг с другом "творят беззаконие" в рамках закона отклонения гомеостаза.
Но именно энергетические сдвиги определяют в конечном итоге характер возрастной патологии.
Это я и постараюсь показать в следующих главах, посвященных энергетической системе организма. Основные проблемы возрастной патологии будут изложены на модели ожирения, ибо, фигурально говоря, высшие организмы в процессе старения сгорают в пламени жиров.
Человек, который в течение всей жизни руководствуется аппетитом как мерой потребности в еде, неизбежно "впадает в заблуждение".
&
Глава 8. Возрастные изменения в регуляции аппетита
Живые организмы являются
открытыми системами, так как они получают из окружающей среды и отдают в нее энергию и вещество. Наиболее устойчива живая система в стационарном состоянии, при котором приход энергии и вещества идет с постоянной скоростью соответственно их расходу. Поэтому теоретически для увеличения продолжительности жизни необходимо, чтобы стационарное состояние строго поддерживалось на одном уровне после окончания роста организма.
Этого, однако, не происходит. Наиболее наглядный пример -- возрастное увеличение массы жира в организме. Почему же стационарное состояние энергетических процессов не сохраняется?
Обычно ответ на этот вопрос ищут в общих законах физики. Но закон возрастания энтропии не играет решающей роли в открытых системах, к которым принадлежат живые организмы. Теоретически можно представить существование такой "живой машины", где постоянно поддерживается равновесие между приходом вещества и энергии благодаря способности "живой машины" к регулированию, самообновлению, ремонту и приспособлению к меняющимся условиям внутренней и внешней среды. То обстоятельство, что в живой системе стационарное состояние не сохраняется, заставляет искать причину нестабильности в биологических закономерностях, а не в физических законах.
Наличие стационарного состояния в энергетической системе соответствовало бы точному выполнению закона постоянства внутренней среды организма. Вместе с тем закономерное нарушение стационарного состояния происходит, как я это постараюсь показать, в соответствии с законом отклонения гомеостаза. Хотя живой организм является прежде всего "энергетической машиной", работающей по законам физики и химии, эта машина не может самостоятельно достигнуть стойкого уровня поддержания стационарного состояния, так как его утрата подчинена не физическим закономерностям, а биологическим, от которых живая система не может "отделяться" без того, чтобы не потерять способности к развитию, то есть к существованию.
Поэтому можно утверждать, что организм, стремясь в каждый данный момент к стационарному состоянию, никогда его не обретает, или, иными словами, практически в нормальных условиях стационарное состояние существует в каждый данный отрезок времени, данный момент, но оно утрачивается во времени, подчиняясь диалектике развития.
Рассмотрим на примерах, относящихся к возрастному ожирению, как нарушается энергетическое равновесие в организме по мере старения.
Возрастное увеличение количества жира для краткости называют ожирением, хотя по ряду признаков оно отличается от ожирения как болезни, характеризующейся выраженным избыточным накоплением жира. Было бы правильнее, терминологически разграничивать ожирение-болезнь и возрастное ожирение хотя бы уже потому, что возрастное ожирение практически возникает в том или ином возрасте у всех, тогда как ожирение-болезнь -- удел некоторых.
Даже в том случае, если вес тела по мере старения не возрастет, содержание жира в нем увеличивается. (рис. 5). Показатель веса остается стабильным за счет снижения количества мышечной и костной тканей. Учитывая, что у зрелого мужчины с весом тела в 70 кг имеется примерно 10 кг жира, увеличение веса тела на 10-- 12 кг к 50 годам по сравнению с весом, наблюдавшимся в 20 лет, соответствует, по существу, двукратному увеличению жировой массы.
Как это много -- видно из сопоставления показателя увеличения массы жира с любым другим показателем, охраняемым законом постоянства. Так, например, возрастание артериального давления в 2 раза -- это уже тяжелая гипертония, а возрастание концентрации сахара в 2 раза -- это выраженный сахарный диабет.
Почему же происходит возрастное увеличение веса тела? Наиболее часто на этот вопрос отвечают так: человек по мере старения начинает тратить энергии меньше, чем ее получает. Избыток поступления энергетического материала и создает ожирение.
Однако приведенный ответ не вполне надежен. Его можно считать справедливым лишь в частных случаях, когда действительно либо увеличивается существенно поступление пищи, либо уменьшается расход энергии за счет снижения функциональной активности организма и соответственно снижения теплопродукции. Поэтому если в эксперименте закармливать кого-либо, то воспроизвести ожирение легко. Равным образом, если резко снизить физическую активность и в то же время сохранить обычную норму пищи, вес тела также начнет увеличиваться. Вместе с тем почти каждый может вспомнить такой период в своей жизни (обычно соответствующий возрасту 20--25 лет), когда, несмотря на колебания в физической активности, температуре окружающей среды и пищевом рационе, вес тела оставался практически стабильным. Это означает, что существует регуляция, действие которой направлено на стабилизацию веса тела. Регуляторный механизм может ограничивать вес тела двумя способами: или путем контролирования количества энергии, поступающей в организм с пищей, или путем регулирования теплоотдачи. Первый из этих способов -- контроль за потреблением пищи, или регуляция аппетита, изучен в настоящее время более полно.
Казалось бы, все должно быть просто: если осуществляется контроль веса тела, то аппетит призван точно отражать расход энергии организмом. Соответственно, если физическая активность с возрастом снижается, то количество потребляемой пищи, регулируемое аппетитом, должно уменьшаться.
Однако трудно представить такое устройство, которое хранило бы в своей памяти данные не только о приходе энергетических веществ в организм (как это делает, например, газовый счетчик), но, что значительно сложнее, и о расходе энергии в течение определенного времени в прошлом. Что же есть в действительности? Как следует из новейших исследований, регулятор, контролирующий вес тела, состоит из двух устройств. Первое корректирует содержание жира в организме, но не прямым путем, а косвенно, влияя на уровень в крови инсулина -- гормона поджелудочной железы, необходимого для усвоения глюкозы клетками. Концентрация же инсулина натощак находится в довольно строгом соответствии с количеством массы жира в теле. Если увеличивается количество жира, то увеличивается и уровень инсулина, что влияет на соответствующий отдел гипоталамуса. В результате происходит серия реакций, приводящих к снижению массы жира и тем самым к уменьшению концентрации инсулина. Это гипоталамическое устройство условно можно обозначить как "стратегический центр аппетита", поскольку с его помощью контролируются длительно протекающие процессы поддержания веса тела.
Второе гипоталамическое устройство корректирует уровень в крови энергетических веществ, прежде всего глюкозы, а также, возможно, и жирных кислот. Этот регулятор как бы отмеривает необходимое количество топлива, то есть пищевых энергетических веществ, но не в расчете на длительный срок, как первый регулятор, а в каждый данный момент приема пищи. Поэтому второе устройство условно можно обозначить как "тактический центр аппетита". Рассмотрим, как в соответствии с представлениями классической медицины этот второй гипоталамический регулятор контролирует потребление пищи, Большинство исследователей считают, что в гипоталамусе аппетитом "ведают" два взаимосвязанных центра: пищевой центр и центр насыщения. Если пища не поступает, в крови снижается содержание глюкозы и пищевой центр побуждает организм к еде. В результате приема пищи в крови увеличивается содержание глюкозы, а также инсулина. При достижении определенного уровня концентрации глюкоза стимулирует центр насыщения, что приводит к возникновению чувства насыщения. Параллельно из центра насыщения идут сигналы, вызывающие торможение активности пищевого центра
Классическая медицина, однако, установив, каким образом регулируется аппетит, не дала ответа на вопрос, почему с возрастом у человека происходит нарушение регуляции аппетита. Имевшиеся в распоряжении экспериментальные данные говорили, что повышение аппетита возникает при разрушении центра насыщения. Но трудно представить, что к 30 годам начинается разрушение центра насыщения. А накопление жира в теле тем не менее к этому времени уже происходит. Нельзя было думать и об атеросклеротическом поражении центра насыщения, так как в глубокой старости, когда атеросклероз особенно выражен, аппетит начинает снижаться. Наконец, было вполне очевидным, что аппетит может меняться в любом возрасте в зависимости от многих, условий -- при волнении или страхе или, напротив, в благоприятной обстановке.
В чем же в таком случае заключается причина утраты гипоталамического контроля аппетита по мере старения? Берусь утверждать, что с возрастом снижается чувствительность гипоталамического центра аппетита к действию глюкозы, или, иными словами, повышается порог чувствительности центра насыщения к стимулирующему действию глюкозы.
Действительно, с годами одно и то же количество сахара в пище вызывает все более значительный подъем уровня глюкозы в крови. Так как глюкоза, активизируя центр насыщения, в конечном итоге подавляет аппетит, то чем больше ее в крови после еды, тем быстрее должно, казалось бы, происходить торможение аппетита. Иными словами, по мере старения насыщение во время еды должно было бы наступать быстрее, чем это имело место в молодые годы. Однако с возрастом вес тела увеличивается. Это заставляет признать, что центр насыщения, напротив, становится менее чувствительным к повышению уровня глюкозы. Поэтому-то в среднем возрасте человек успевает съесть больше, чем необходимо, пищи до того, как сработает гипоталамический регулятор аппетита. В "крови соответственно накапливается избыток глюкозы, которая с годами хуже, чем прежде, усваивается мышечной тканью. Лишняя глюкоза попадая в жировую ткань, превращается в жир.
В этих условиях, конечно, должен был бы предотвратить развитие ожирения стратегический центр аппетита. Ведь накопление жира, обусловленное неправильной работой тактического центра аппетита, и связанное с этим увеличение в крови уровня инсулина должно было бы воздействовать на стратегический центр и вызвать перестройку "пищевого поведения" таким образом, чтобы вес тела снизился до исходного уровня.
В некоторых случаях, как видно, так оно и происходит. Если в молодом возрасте у человека под влиянием переедания вес тела увеличился, то стоит ввести ограничение в еде, как довольно быстро возвращается прежняя форма.
Замечено также, что и по мере старения прибавка в весе тела идет не постоянно, а как бы "рывками": есть периоды, когда вес тела увеличивается, затем в течение какого-то времени остается стабильным. Все происходит так, как будто меняется точка отсчета, или, точнее, порог чувствительности регулятора в стратегическом центре аппетита.
Таким образом, можно предполагать, что как в тактическом, так и в стратегическом центре аппетита с возрастом происходит одно и то же явление: повышение порога чувствительности к регулирующим сигналам, направленным на поддержание стабильности в энергетической системе организма.
Здесь есть одна интересная особенность. Если можно так выразиться, человек с детства привыкает доверять своему чувству аппетита. В молодости такое доверие оправданно: центр насыщения и стратегический центр аппетита тонко реагируют на изменения концентрации глюкозы и инсулина в крови, обеспечивая потребность развития, а затем и определенную стабильность организма. А вот с годами центр аппетита начинает вводить нас в заблуждение...
В настоящее время стали ясны и некоторые детали гипоталамического механизма регуляции аппетита. Искусственное снижение в гипоталамусе концентрации передатчиков нервного сигнала -- медиаторов -- вызывает в эксперименте у животных и у человека повышение аппетита. Но по мере старения снижение уровня медиаторов происходит закономерно (см. дальше). Интересно вот еще что.
Обычно считается, что при отрицательных эмоциях наступает похудение, связанное в значительной степени с понижением аппетита и уменьшением количества съедаемой пищи. В целом это наблюдение соответствует действительности, и чаще всего такая реакция свойственна молодому возрасту.
Но случается и так, что у лиц среднего возраста в ответ на длительные отрицательные эмоции повышается аппетит, а иногда -- и вес тела. Как же это может быть объяснено?
С возрастом концентрация в гипоталамусе нейромедиаторов снижается. Состояние стресса также вызывает снижение уровня медиаторов в гипоталамусе. Причем регуляция связанного со стрессом поведения контролируется гипоталамическими центрами, имеющими отношение и к регуляции аппетита. Когда влияние возраста и стресса, суммируясь, вызывает значительное уменьшение содержания медиаторов, может возникнуть острое чувство голода. Повышение аппетита в ответ на волнения -- это показатель определенного неблагополучия, или, точнее, показатель степени интенсивности возрастных нарушений. А вот ребенок, увлеченный игрой, может не почувствовать в положенное время голода: положительные эмоции, создавая состояние антистресса, обеспечивают высокий уровень нейромедиаторов в гипоталамусе и соответственно снижение аппетита.
Зависимость аппетита от настроения -- лишь одна сторона взаимоотношений. С другой стороны, и настроение может зависеть от поступления пищи. Давно известная шутка, не отличающаяся особым изяществом: путь к сердцу мужчины лежит через его желудок. Этот тезис основан на интуитивном наблюдении истинно физиологических процессов. Если человек съедает свою порцию мяса, то в крови увеличивается концентрация аминокислот -- строительных элементов белка, и среди них аминокислоты -- триптофана. А из триптофана в мозге синтезируется серотонин -- медиатор-передатчик нервного импульса в гипоталамусе. Серотонин контролирует настроение, и соответственно повышение его концентрации физиологически лежит в основе повышения настроения.
Но и углеводы -- кто этого не знает -- тоже могут действовать как фактор, улучшающий настроение. Под влиянием глюкозы, в которую превращаются все сладости, как бы кулинарно причудливо они ни оформлялись, повышается продукция инсулина. Этот же гормон, подобно тому как он помогает глюкозе проникнуть внутрь клеток, способствует поступлению триптофана в мозг, то есть опять-таки повышает уровень серотонина в гипоталамусе. Так что добродушие гурманов, о котором часто писали, это черта характера не только врожденная, но и воспитанная вкусной пищей. В этой взаимосвязи не было бы ничего плохого для гурмана, если бы избыток инсулина не приводил к ожирению и если бы с годами нарушение в регуляции аппетита не влекло за собой все более запоздалой реакции удовлетворения и тем самым искаженной оценки того, что организму действительно необходимо.
Таким образом, возрастное повышение веса тела -- это симптом нарушения аппетита, обусловленного повышением порога чувствительности гипоталамических центров к регулирующему влиянию пищи и инсулина.
Возрастное ожирение с этой точки зрения столь же законно, как и развитие климакса. Но оно, как и климакс, показатель утраты саморегуляции и стабильности, причем утраты, происходящей в самой главной системе организма -- системе энергетического обеспечения. Что особенно печально, с возрастом не только начинает работать неточно "взвешивающее устройство" энергетического гомеостата, но и в самом этом гомеостате происходят тоже регуляторные нарушения, значительно увеличивающие ошибку пищевых весов.
Энергетика организма -- это основа его существования и вместе с тем сила, которая, выйдя из-под регуляторного контроля, прежде всего ответственна за формирование главных болезней человека. Вот почему так важно разобраться в тонкостях, связанных с деятельностью системы саморегуляции потока энергии. К этому мы сейчас и перейдем.
Жиры сгорают в пламени углеводов, но углеводы не горят а пламени жиров.
Глава 9. Нормальная болезнь энергетического гомеостата -- ожирение
Принято считать, что древний человек питался исключительно углеводами и что всеядность, приведшая к употреблению мяса и животного жира, была решающим шагом к его современным болезням. Это утверждение не совсем точно. Ни древний человек, ни человекообразные обезьяны, вопреки существующему мнению, никогда не питались исключительно углеводами. Их организм всегда использовал как источник энергии и углеводы и животные жиры. Древний человек действительно получал энергию из растительной пищи, используя как энергетический материал главным образом глюкозу, а также другой углевод -фруктозу. Но независимо от исходного пищевого продукта, если в крови появляется избыток глюкозы, то эта глюкоза в жировой ткани при помощи гормона инсулина превращается в жир. Это происходит по той же схеме, по которой при кормлении домашней птицы зерном добиваются у нее накопления жира.
Если растительные жиры, содержащиеся в растительной пище, относятся с химической точки зрения к ненасыщенным жирам, то из глюкозы в человеческом организме образуются полутвердые и твердые, или насыщенные, жиры (такие же жиры мы получаем из животного организма). Когда пища в организм не поступает, на пример ночью, то именно эти жиры и служат источником, из которого извлекается энергия.
Между двумя источниками энергии -- углеводами и животными жирами существует антагонизм, поддерживать который прежде всего и призван энергетический гомеостат.
Глюкоза и жирные кислоты в этой системе одновременно выступают и как топливо, и как факторы регуляции. Два других главных элемента энергетического гомеостата -- это гормоны: инсулин и гормон роста. Инсулин необходим для усвоения глюкозы. Энергетическая система устроена так, что глюкоза стимулирует поступление инсулина в кровь из поджелудочной железы, то есть сама глюкоза создает условия для своего сгорания в тканях.
Гормон роста действует в энергетическом гомеостате как жиромобилизующий гормон. Под влиянием гормона роста из жировых депо увеличивается поступление жирных кислот -- второго вида топлива.
Когда в организм поступает пища, нет необходимости использовать жир, накопленный про запас в собственном теле. Использование резервного жира в это время ограничено или даже прекращено, что достигается следующим образом.
Повышение в крови концентрации глюкозы, обусловленное поступлением пищи, влияет на рецепторы глюкозы в гипоталамусе. Это приводит к снижению поступления гормона роста из гипофиза. Так как гормон роста обладает мощным жиромобилизующим действием, то уменьшение его концентрации уменьшает в крови уровень жирных кислот.
Одновременно глюкоза стимулирует выделение инсулина из поджелудочной железы. Инсулин необходим для сгорания глюкозы в тканях, и поэтому естественно, он обладает свойством тормозить мобилизацию жира из жировых депо. Это совмещенное влияние -- уменьшение в крови концентрации гормона роста и повышение концентрации инсулина -- значительно снижает поступление жирных кислот в кровь. В этих условиях глюкоза становится основным энергетическим материалом, используемым организмом.
Таким образом, после приема пищи создаются условия для использования энергетических материалов пищи и cooтветственнo сохраняются запасы резервного жира.
Более того, запасы жира даже пополняются: если в крови накапливается избыток глюкозы (например, из-за снижения ее использования в мышцах), то этот избыток под влиянием того же инсулина превращается в жир.
Тип энергетического обеспечения полностью изменяется в условиях голодания, например ночью, когда пища в организм не поступает. Система энергетического гомеостата и в этих условиях ведет себя очень "разумно": в качестве топлива используется жир, запасы которого в жировых депо намного выше, чем запасы глюкозы, заключенной "в животном крахмале" -- гликогене. А глюкоза сохраняется для нервной ткани, для которой она составляет основной источник энергии.
При этом даже "учитывается", что запасы глюкозы в организме ограничены и в условиях голодания усиливается механизм, обеспечивающий производство глюкозы из белка.
Все эти изменения в энергетике осуществляются следующим образом. Когда в организм пища не поступает, снижается концентрация глюкозы в крови. В результате снижается также уровень инсулина, продукция которого находится в зависимости от концентрации глюкозы. В соответствии с устройством энергетического гомеостата снижение концентрации в крови глюкозы и инсулина снимает тормоз с центра гипоталамуса, контролирующего выделение гипофизом гормона роста. Соответственно уровень гормона роста в крови повышается, и вследствие этого усиливается мобилизация жира из жировых депо. Так как в условиях голодания снижено содержание в крови инсулина, то устраняется тормозное препятствие, оказываемое инсулином на мобилизацию жира, что увеличивает жиромобилизующее действие гормона роста. В результате уровень жирных кислот в крови возрастает. Жирные кислоты становятся главным энергетическим субстратом -- основным топливом, сжигаемым организмом.
С этой точки зрения механизм возрастного прекращения репродуктивной функции -- климакс, будучи физиологическим процессом, является вместе с тем и болезнью компенсации.
В этом примере превращения механизма развития в механизм старения и болезней старения легко увидеть диалектический принцип перехода количества в качество. Уровень гонадотропинов-регуляторов, возрастая по мере старения организма, вначале обеспечивает включение репродуктивной функции, а затем, лишь в силу накопления количества гонадотропинов, вызывает противоположный эффект -- выключение репродуктивной функции и развитие болезней.
Причина этих болезней заложена в самом механизме развития, то есть в генетической программе, на выполнение которой направлено возрастное повышение продукции гонадотропинов. Так проявляется еще один закон диалектики -- единство противоположностей, заключенное во внутренней сущности явлений. Та движущая сила, которая с помощью гонадотропинов обеспечивает два взаимосвязанных, но противоположных по физиологическому значению процесса -- возрастное включение и возрастное выключение функции репродукции, обнажает скрытый принцип закона единства противоположностей, единства, которое заключает в себе и механизм развития, и отрицание развития через трансформацию его в многоликое явление старения и болезней старения.
Все это в данном случае реализуется за счет взаимодействия закона постоянства внутренней среды и закона отклонения гомеостаза. Действительно, сохранение репродуктивной функции в течение длительного периода жизни (что соответствует действию закона постоянства внутренней среды) обеспечивается компенсаторным повышением продукции половых гормонов, то есть достигается за счет выполнения противоположного закона -- закона отклонения гомеостаза. Вот уж в действительности единство противоположностей, причем столь тонко завуалированных противоположностей, что внешнее их проявление выглядит более чем благополучно. Ведь чем длительнее период репродукции, тем отдаленнее нам представляется старение, которое интуитивно всегда ассоциируется с прекращением возможности деторождения.
Но в том-то и дело, что, действуя в одной упряжке единства, противоположности не теряют своей сути: увеличение длительности детородного периода одновременно создает условия, ведущие к более раннему прекращению жизни за счет болезней старения. Связь климакса с климактерическими кровотечениями и с нарастанием частоты опухолей в репродуктивной системе вполне рельефно отражает двуликий образ климакса. Два лика климакса -- и нормы, и болезни -- характеризуют отсутствие грани между возрастом и болезнью, между нормой и патологией, обнажая еще раз сущность единства противоположностей, скрытых в каждом явлении природы.
Если вдуматься, то в данном случае перед нами модель превращения механизма развития организма в механизм старения с его регуляторным типом смерти, хотя вклад репродуктивного гомеостата в конкретные причины смерти у млекопитающих, возможно, не так уж и велик.
В примере, относящемся к механизму естественной смерти у горбуши, вклад, вносимый репродуктивным гомеостатов, несомненно, более значителен, хотя и в этом случае изменения, происходящие в репродуктивной системе, вовлекают другие системы, и прежде всего энергетическую и адаптационную, которые в тройственном союзе друг с другом "творят беззаконие" в рамках закона отклонения гомеостаза.
Но именно энергетические сдвиги определяют в конечном итоге характер возрастной патологии.
Это я и постараюсь показать в следующих главах, посвященных энергетической системе организма. Основные проблемы возрастной патологии будут изложены на модели ожирения, ибо, фигурально говоря, высшие организмы в процессе старения сгорают в пламени жиров.
Человек, который в течение всей жизни руководствуется аппетитом как мерой потребности в еде, неизбежно "впадает в заблуждение".
&
Глава 8. Возрастные изменения в регуляции аппетита
Живые организмы являются
открытыми системами, так как они получают из окружающей среды и отдают в нее энергию и вещество. Наиболее устойчива живая система в стационарном состоянии, при котором приход энергии и вещества идет с постоянной скоростью соответственно их расходу. Поэтому теоретически для увеличения продолжительности жизни необходимо, чтобы стационарное состояние строго поддерживалось на одном уровне после окончания роста организма.
Этого, однако, не происходит. Наиболее наглядный пример -- возрастное увеличение массы жира в организме. Почему же стационарное состояние энергетических процессов не сохраняется?
Обычно ответ на этот вопрос ищут в общих законах физики. Но закон возрастания энтропии не играет решающей роли в открытых системах, к которым принадлежат живые организмы. Теоретически можно представить существование такой "живой машины", где постоянно поддерживается равновесие между приходом вещества и энергии благодаря способности "живой машины" к регулированию, самообновлению, ремонту и приспособлению к меняющимся условиям внутренней и внешней среды. То обстоятельство, что в живой системе стационарное состояние не сохраняется, заставляет искать причину нестабильности в биологических закономерностях, а не в физических законах.
Наличие стационарного состояния в энергетической системе соответствовало бы точному выполнению закона постоянства внутренней среды организма. Вместе с тем закономерное нарушение стационарного состояния происходит, как я это постараюсь показать, в соответствии с законом отклонения гомеостаза. Хотя живой организм является прежде всего "энергетической машиной", работающей по законам физики и химии, эта машина не может самостоятельно достигнуть стойкого уровня поддержания стационарного состояния, так как его утрата подчинена не физическим закономерностям, а биологическим, от которых живая система не может "отделяться" без того, чтобы не потерять способности к развитию, то есть к существованию.
Поэтому можно утверждать, что организм, стремясь в каждый данный момент к стационарному состоянию, никогда его не обретает, или, иными словами, практически в нормальных условиях стационарное состояние существует в каждый данный отрезок времени, данный момент, но оно утрачивается во времени, подчиняясь диалектике развития.
Рассмотрим на примерах, относящихся к возрастному ожирению, как нарушается энергетическое равновесие в организме по мере старения.
Возрастное увеличение количества жира для краткости называют ожирением, хотя по ряду признаков оно отличается от ожирения как болезни, характеризующейся выраженным избыточным накоплением жира. Было бы правильнее, терминологически разграничивать ожирение-болезнь и возрастное ожирение хотя бы уже потому, что возрастное ожирение практически возникает в том или ином возрасте у всех, тогда как ожирение-болезнь -- удел некоторых.
Даже в том случае, если вес тела по мере старения не возрастет, содержание жира в нем увеличивается. (рис. 5). Показатель веса остается стабильным за счет снижения количества мышечной и костной тканей. Учитывая, что у зрелого мужчины с весом тела в 70 кг имеется примерно 10 кг жира, увеличение веса тела на 10-- 12 кг к 50 годам по сравнению с весом, наблюдавшимся в 20 лет, соответствует, по существу, двукратному увеличению жировой массы.
Как это много -- видно из сопоставления показателя увеличения массы жира с любым другим показателем, охраняемым законом постоянства. Так, например, возрастание артериального давления в 2 раза -- это уже тяжелая гипертония, а возрастание концентрации сахара в 2 раза -- это выраженный сахарный диабет.
Почему же происходит возрастное увеличение веса тела? Наиболее часто на этот вопрос отвечают так: человек по мере старения начинает тратить энергии меньше, чем ее получает. Избыток поступления энергетического материала и создает ожирение.
Однако приведенный ответ не вполне надежен. Его можно считать справедливым лишь в частных случаях, когда действительно либо увеличивается существенно поступление пищи, либо уменьшается расход энергии за счет снижения функциональной активности организма и соответственно снижения теплопродукции. Поэтому если в эксперименте закармливать кого-либо, то воспроизвести ожирение легко. Равным образом, если резко снизить физическую активность и в то же время сохранить обычную норму пищи, вес тела также начнет увеличиваться. Вместе с тем почти каждый может вспомнить такой период в своей жизни (обычно соответствующий возрасту 20--25 лет), когда, несмотря на колебания в физической активности, температуре окружающей среды и пищевом рационе, вес тела оставался практически стабильным. Это означает, что существует регуляция, действие которой направлено на стабилизацию веса тела. Регуляторный механизм может ограничивать вес тела двумя способами: или путем контролирования количества энергии, поступающей в организм с пищей, или путем регулирования теплоотдачи. Первый из этих способов -- контроль за потреблением пищи, или регуляция аппетита, изучен в настоящее время более полно.
Казалось бы, все должно быть просто: если осуществляется контроль веса тела, то аппетит призван точно отражать расход энергии организмом. Соответственно, если физическая активность с возрастом снижается, то количество потребляемой пищи, регулируемое аппетитом, должно уменьшаться.
Однако трудно представить такое устройство, которое хранило бы в своей памяти данные не только о приходе энергетических веществ в организм (как это делает, например, газовый счетчик), но, что значительно сложнее, и о расходе энергии в течение определенного времени в прошлом. Что же есть в действительности? Как следует из новейших исследований, регулятор, контролирующий вес тела, состоит из двух устройств. Первое корректирует содержание жира в организме, но не прямым путем, а косвенно, влияя на уровень в крови инсулина -- гормона поджелудочной железы, необходимого для усвоения глюкозы клетками. Концентрация же инсулина натощак находится в довольно строгом соответствии с количеством массы жира в теле. Если увеличивается количество жира, то увеличивается и уровень инсулина, что влияет на соответствующий отдел гипоталамуса. В результате происходит серия реакций, приводящих к снижению массы жира и тем самым к уменьшению концентрации инсулина. Это гипоталамическое устройство условно можно обозначить как "стратегический центр аппетита", поскольку с его помощью контролируются длительно протекающие процессы поддержания веса тела.
Второе гипоталамическое устройство корректирует уровень в крови энергетических веществ, прежде всего глюкозы, а также, возможно, и жирных кислот. Этот регулятор как бы отмеривает необходимое количество топлива, то есть пищевых энергетических веществ, но не в расчете на длительный срок, как первый регулятор, а в каждый данный момент приема пищи. Поэтому второе устройство условно можно обозначить как "тактический центр аппетита". Рассмотрим, как в соответствии с представлениями классической медицины этот второй гипоталамический регулятор контролирует потребление пищи, Большинство исследователей считают, что в гипоталамусе аппетитом "ведают" два взаимосвязанных центра: пищевой центр и центр насыщения. Если пища не поступает, в крови снижается содержание глюкозы и пищевой центр побуждает организм к еде. В результате приема пищи в крови увеличивается содержание глюкозы, а также инсулина. При достижении определенного уровня концентрации глюкоза стимулирует центр насыщения, что приводит к возникновению чувства насыщения. Параллельно из центра насыщения идут сигналы, вызывающие торможение активности пищевого центра
Классическая медицина, однако, установив, каким образом регулируется аппетит, не дала ответа на вопрос, почему с возрастом у человека происходит нарушение регуляции аппетита. Имевшиеся в распоряжении экспериментальные данные говорили, что повышение аппетита возникает при разрушении центра насыщения. Но трудно представить, что к 30 годам начинается разрушение центра насыщения. А накопление жира в теле тем не менее к этому времени уже происходит. Нельзя было думать и об атеросклеротическом поражении центра насыщения, так как в глубокой старости, когда атеросклероз особенно выражен, аппетит начинает снижаться. Наконец, было вполне очевидным, что аппетит может меняться в любом возрасте в зависимости от многих, условий -- при волнении или страхе или, напротив, в благоприятной обстановке.
В чем же в таком случае заключается причина утраты гипоталамического контроля аппетита по мере старения? Берусь утверждать, что с возрастом снижается чувствительность гипоталамического центра аппетита к действию глюкозы, или, иными словами, повышается порог чувствительности центра насыщения к стимулирующему действию глюкозы.
Действительно, с годами одно и то же количество сахара в пище вызывает все более значительный подъем уровня глюкозы в крови. Так как глюкоза, активизируя центр насыщения, в конечном итоге подавляет аппетит, то чем больше ее в крови после еды, тем быстрее должно, казалось бы, происходить торможение аппетита. Иными словами, по мере старения насыщение во время еды должно было бы наступать быстрее, чем это имело место в молодые годы. Однако с возрастом вес тела увеличивается. Это заставляет признать, что центр насыщения, напротив, становится менее чувствительным к повышению уровня глюкозы. Поэтому-то в среднем возрасте человек успевает съесть больше, чем необходимо, пищи до того, как сработает гипоталамический регулятор аппетита. В "крови соответственно накапливается избыток глюкозы, которая с годами хуже, чем прежде, усваивается мышечной тканью. Лишняя глюкоза попадая в жировую ткань, превращается в жир.
В этих условиях, конечно, должен был бы предотвратить развитие ожирения стратегический центр аппетита. Ведь накопление жира, обусловленное неправильной работой тактического центра аппетита, и связанное с этим увеличение в крови уровня инсулина должно было бы воздействовать на стратегический центр и вызвать перестройку "пищевого поведения" таким образом, чтобы вес тела снизился до исходного уровня.
В некоторых случаях, как видно, так оно и происходит. Если в молодом возрасте у человека под влиянием переедания вес тела увеличился, то стоит ввести ограничение в еде, как довольно быстро возвращается прежняя форма.
Замечено также, что и по мере старения прибавка в весе тела идет не постоянно, а как бы "рывками": есть периоды, когда вес тела увеличивается, затем в течение какого-то времени остается стабильным. Все происходит так, как будто меняется точка отсчета, или, точнее, порог чувствительности регулятора в стратегическом центре аппетита.
Таким образом, можно предполагать, что как в тактическом, так и в стратегическом центре аппетита с возрастом происходит одно и то же явление: повышение порога чувствительности к регулирующим сигналам, направленным на поддержание стабильности в энергетической системе организма.
Здесь есть одна интересная особенность. Если можно так выразиться, человек с детства привыкает доверять своему чувству аппетита. В молодости такое доверие оправданно: центр насыщения и стратегический центр аппетита тонко реагируют на изменения концентрации глюкозы и инсулина в крови, обеспечивая потребность развития, а затем и определенную стабильность организма. А вот с годами центр аппетита начинает вводить нас в заблуждение...
В настоящее время стали ясны и некоторые детали гипоталамического механизма регуляции аппетита. Искусственное снижение в гипоталамусе концентрации передатчиков нервного сигнала -- медиаторов -- вызывает в эксперименте у животных и у человека повышение аппетита. Но по мере старения снижение уровня медиаторов происходит закономерно (см. дальше). Интересно вот еще что.
Обычно считается, что при отрицательных эмоциях наступает похудение, связанное в значительной степени с понижением аппетита и уменьшением количества съедаемой пищи. В целом это наблюдение соответствует действительности, и чаще всего такая реакция свойственна молодому возрасту.
Но случается и так, что у лиц среднего возраста в ответ на длительные отрицательные эмоции повышается аппетит, а иногда -- и вес тела. Как же это может быть объяснено?
С возрастом концентрация в гипоталамусе нейромедиаторов снижается. Состояние стресса также вызывает снижение уровня медиаторов в гипоталамусе. Причем регуляция связанного со стрессом поведения контролируется гипоталамическими центрами, имеющими отношение и к регуляции аппетита. Когда влияние возраста и стресса, суммируясь, вызывает значительное уменьшение содержания медиаторов, может возникнуть острое чувство голода. Повышение аппетита в ответ на волнения -- это показатель определенного неблагополучия, или, точнее, показатель степени интенсивности возрастных нарушений. А вот ребенок, увлеченный игрой, может не почувствовать в положенное время голода: положительные эмоции, создавая состояние антистресса, обеспечивают высокий уровень нейромедиаторов в гипоталамусе и соответственно снижение аппетита.
Зависимость аппетита от настроения -- лишь одна сторона взаимоотношений. С другой стороны, и настроение может зависеть от поступления пищи. Давно известная шутка, не отличающаяся особым изяществом: путь к сердцу мужчины лежит через его желудок. Этот тезис основан на интуитивном наблюдении истинно физиологических процессов. Если человек съедает свою порцию мяса, то в крови увеличивается концентрация аминокислот -- строительных элементов белка, и среди них аминокислоты -- триптофана. А из триптофана в мозге синтезируется серотонин -- медиатор-передатчик нервного импульса в гипоталамусе. Серотонин контролирует настроение, и соответственно повышение его концентрации физиологически лежит в основе повышения настроения.
Но и углеводы -- кто этого не знает -- тоже могут действовать как фактор, улучшающий настроение. Под влиянием глюкозы, в которую превращаются все сладости, как бы кулинарно причудливо они ни оформлялись, повышается продукция инсулина. Этот же гормон, подобно тому как он помогает глюкозе проникнуть внутрь клеток, способствует поступлению триптофана в мозг, то есть опять-таки повышает уровень серотонина в гипоталамусе. Так что добродушие гурманов, о котором часто писали, это черта характера не только врожденная, но и воспитанная вкусной пищей. В этой взаимосвязи не было бы ничего плохого для гурмана, если бы избыток инсулина не приводил к ожирению и если бы с годами нарушение в регуляции аппетита не влекло за собой все более запоздалой реакции удовлетворения и тем самым искаженной оценки того, что организму действительно необходимо.
Таким образом, возрастное повышение веса тела -- это симптом нарушения аппетита, обусловленного повышением порога чувствительности гипоталамических центров к регулирующему влиянию пищи и инсулина.
Возрастное ожирение с этой точки зрения столь же законно, как и развитие климакса. Но оно, как и климакс, показатель утраты саморегуляции и стабильности, причем утраты, происходящей в самой главной системе организма -- системе энергетического обеспечения. Что особенно печально, с возрастом не только начинает работать неточно "взвешивающее устройство" энергетического гомеостата, но и в самом этом гомеостате происходят тоже регуляторные нарушения, значительно увеличивающие ошибку пищевых весов.
Энергетика организма -- это основа его существования и вместе с тем сила, которая, выйдя из-под регуляторного контроля, прежде всего ответственна за формирование главных болезней человека. Вот почему так важно разобраться в тонкостях, связанных с деятельностью системы саморегуляции потока энергии. К этому мы сейчас и перейдем.
Жиры сгорают в пламени углеводов, но углеводы не горят а пламени жиров.
Глава 9. Нормальная болезнь энергетического гомеостата -- ожирение
Принято считать, что древний человек питался исключительно углеводами и что всеядность, приведшая к употреблению мяса и животного жира, была решающим шагом к его современным болезням. Это утверждение не совсем точно. Ни древний человек, ни человекообразные обезьяны, вопреки существующему мнению, никогда не питались исключительно углеводами. Их организм всегда использовал как источник энергии и углеводы и животные жиры. Древний человек действительно получал энергию из растительной пищи, используя как энергетический материал главным образом глюкозу, а также другой углевод -фруктозу. Но независимо от исходного пищевого продукта, если в крови появляется избыток глюкозы, то эта глюкоза в жировой ткани при помощи гормона инсулина превращается в жир. Это происходит по той же схеме, по которой при кормлении домашней птицы зерном добиваются у нее накопления жира.
Если растительные жиры, содержащиеся в растительной пище, относятся с химической точки зрения к ненасыщенным жирам, то из глюкозы в человеческом организме образуются полутвердые и твердые, или насыщенные, жиры (такие же жиры мы получаем из животного организма). Когда пища в организм не поступает, на пример ночью, то именно эти жиры и служат источником, из которого извлекается энергия.
Между двумя источниками энергии -- углеводами и животными жирами существует антагонизм, поддерживать который прежде всего и призван энергетический гомеостат.
Глюкоза и жирные кислоты в этой системе одновременно выступают и как топливо, и как факторы регуляции. Два других главных элемента энергетического гомеостата -- это гормоны: инсулин и гормон роста. Инсулин необходим для усвоения глюкозы. Энергетическая система устроена так, что глюкоза стимулирует поступление инсулина в кровь из поджелудочной железы, то есть сама глюкоза создает условия для своего сгорания в тканях.
Гормон роста действует в энергетическом гомеостате как жиромобилизующий гормон. Под влиянием гормона роста из жировых депо увеличивается поступление жирных кислот -- второго вида топлива.
Когда в организм поступает пища, нет необходимости использовать жир, накопленный про запас в собственном теле. Использование резервного жира в это время ограничено или даже прекращено, что достигается следующим образом.
Повышение в крови концентрации глюкозы, обусловленное поступлением пищи, влияет на рецепторы глюкозы в гипоталамусе. Это приводит к снижению поступления гормона роста из гипофиза. Так как гормон роста обладает мощным жиромобилизующим действием, то уменьшение его концентрации уменьшает в крови уровень жирных кислот.
Одновременно глюкоза стимулирует выделение инсулина из поджелудочной железы. Инсулин необходим для сгорания глюкозы в тканях, и поэтому естественно, он обладает свойством тормозить мобилизацию жира из жировых депо. Это совмещенное влияние -- уменьшение в крови концентрации гормона роста и повышение концентрации инсулина -- значительно снижает поступление жирных кислот в кровь. В этих условиях глюкоза становится основным энергетическим материалом, используемым организмом.
Таким образом, после приема пищи создаются условия для использования энергетических материалов пищи и cooтветственнo сохраняются запасы резервного жира.
Более того, запасы жира даже пополняются: если в крови накапливается избыток глюкозы (например, из-за снижения ее использования в мышцах), то этот избыток под влиянием того же инсулина превращается в жир.
Тип энергетического обеспечения полностью изменяется в условиях голодания, например ночью, когда пища в организм не поступает. Система энергетического гомеостата и в этих условиях ведет себя очень "разумно": в качестве топлива используется жир, запасы которого в жировых депо намного выше, чем запасы глюкозы, заключенной "в животном крахмале" -- гликогене. А глюкоза сохраняется для нервной ткани, для которой она составляет основной источник энергии.
При этом даже "учитывается", что запасы глюкозы в организме ограничены и в условиях голодания усиливается механизм, обеспечивающий производство глюкозы из белка.
Все эти изменения в энергетике осуществляются следующим образом. Когда в организм пища не поступает, снижается концентрация глюкозы в крови. В результате снижается также уровень инсулина, продукция которого находится в зависимости от концентрации глюкозы. В соответствии с устройством энергетического гомеостата снижение концентрации в крови глюкозы и инсулина снимает тормоз с центра гипоталамуса, контролирующего выделение гипофизом гормона роста. Соответственно уровень гормона роста в крови повышается, и вследствие этого усиливается мобилизация жира из жировых депо. Так как в условиях голодания снижено содержание в крови инсулина, то устраняется тормозное препятствие, оказываемое инсулином на мобилизацию жира, что увеличивает жиромобилизующее действие гормона роста. В результате уровень жирных кислот в крови возрастает. Жирные кислоты становятся главным энергетическим субстратом -- основным топливом, сжигаемым организмом.