Страница:
В течение многих лет препятствием для изучения заболеваний мозга служило отсутствие способов исследования живого мозга. То немногое, что было известно о таких болезнях, явилось результатом посмертных исследований. Открытие рентгеновских лучей в конце XIX в. позволило ученым заглянуть в живой мозг. Теперь есть возможность обнаруживать грубые структурные разрушения, касающиеся желудочков головного мозга, при помощи пневмоэнцефалографии, т.е. рентгенологической методики, при которой жидкость, окружающая мозг и наполняющая его желудочки, замещается воздухом, что позволяет получить картину их формы. При другом методе - церебральной ангиографии - в кровь вводят рентгеноконтрастное вещество и это дает возможность видеть на рентгенограмме патологическое смещение кровеносных сосудов мозга. Обычное рентгенологическое исследование при всей своей ценности страдает одним крупным недостатком: на проявленной пленке рентгенографические проекции патологически измененных областей могут наложиться на проекции нормальных структур, из-за чего трудно или даже невозможно отличить их друг от друга. Это особенно дает себя знать при одинаковой проницаемости соседних структур для рентгеновских лучей, как, например, в случае опухоли, окруженной нормальной тканью такой же плотности.
Создание метода компьютерной аксиальной томографии (КATI позволило преодолеть этот недостаток. КАТ-сканирование - это особая методика, при которой сопоставляются многочисленные рентгеновские снимки, сделанные под разными углами, с целью получения изображения внутренней структуры головного мозга в поперечном сечении. Такое сканирование выявляет увеличение или атрофию нормальных структур и любые патологические образования.
В середине нашего столетия возникли электрические методики, ставшие важными инструментами исследования мозга. Сообщения, получаемые мозгом от органов чувств, директивы, которые он им посылает, и сообщения между миллиардами нейронов в самом мозгу - все они передаются с помощью электрических сигналов. Электрические поля у поверхности мозга улавливаются и усиливаются электроэнцефалографом. Это позволяет определить специфическую локализацию источников нарушения электрической активности.
В течение последних двух десятилетий изучение функции мозга распространилось на химические процессы. Как мозг использует энергию, можно исследовать, измеряя кровоток и использование кислорода из глюкозы. Благодаря недавним работам Н. Лассена (N. Lassen) из Клиники Биспебьерга в Копенгагене и Д. Ингвара (D. Ingvar) из Копенгагенского университета появилась возможность наблюдать на рентгеновском экране, как при таких специфических видах умственной деятельности, как чтение вслух или чтение про себя, быстро меняется кровообращение в разных участках мозга. Л. Соколов (L. Sokoloff) с сотрудниками из Национального института охраны психического здоровья разработали приемы для количественной оценки метаболизма глюкозы в любой точке мозга. Поскольку функциональная активность тесно связана с интенсивностью кровотока и использованием глюкозы, такие методики служат средством для картирования живого мозга в отношении функционирования его компонентов.
На уровне нейрона мозговые расстройства могут возникнуть из-за аномальных химических процессов, действующих в синапсах между нейронами. Нарушения синтеза, высвобождения или инактивации определенного химического медиатора или нарушения чувствительности пост-синаптических рецепторов медиатора могут привести к дисфункции синапса. Такая дисфункция необязательно сопровождается морфологическими изменениями на макро- или микроуровне. Разработанные недавно гистофлуоресцентные и иммунофлуоресцентные методики, т. е. по существу методы окрашивания на специфические медиаторы или ферменты, позволяют обнаруживать и измерять действие медиатора на отдельные нейроны. Новые химические методики с применением радиоактивных изотопов дают возможность определять число и чувствительность постсинаптических рецепторов, а мощными аналитическими приемами можно исследовать жидкость в головном мозгу, спинномозговую жидкость, кровь и мочу на присутствие ничтожных следов медиаторов и их метаболитов.
Для успешного протекания таких сложных психических процессов, как восприятие, мышление, суждение и эмоции, необходимы идеально настроенные и бесперебойно функционирующие синапсы. Поскольку при психических заболеваниях такие процессы часто нарушаются, расширение представлений об этих процессах должно помочь раскрыть тайны нарушений психики. Лишь недавно эти новые способы изучения химизма синапса были применены в случаях психических заболеваний - шизофрении и маниакально-депрессивного психоза. Мне представляется вполне возможным, что эти орудия исследования будут для психиатрии тем, чем старые методики были для невропатологии.
Патологические процессы вызываются в мозгу большим разнообразием близких и отдаленных причин, которые часто делят на генетические факторы и факторы внешней среды. Поскольку всякое свойство живого организма в конечном счете определяется сложным взаимодействием генетических влияний и влияний внешней среды, попытка расчленить их может показаться бесплодной. Но все же есть возможность их дифференцировать, если проследить, каков вклад каждого из этих влияний в изменчивость данного конкретного признака. Например, способность к речи требует высокоразвитого механизма в головном мозгу, механизма, который совершенно очевидно зависит от генетических процессов. Но тот конкретный язык, на котором говорит человек, не обусловлен генетически, а почти полностью определяется фактором среды - принадлежностью к той или иной культуре и т.п. С другой стороны, существуют генетические дефекты головного мозга, которые выявляются только в условиях специфического питания. Если эти условия повсеместны, то отличие аномального индивидуума от нормального будет полностью обусловлено генетическим фактором; поэтому такое нарушение относят к генетическим болезням. Разумеется, большинство человеческих свойств не поддается классификации с такой легкостью. По-видимому, они оказываются где-то между двумя крайними точками.
Гены определяют последовательности аминокислот, образующих белки. Именно эти белковые молекулы, синтезируемые в особых местах и в особое время, служат структурными компонентами и ферментативными катализаторами, которые обусловливают развитие и работу мозга. Известно, что многие нарушения в центральной нервной системе, в особенности те, которые проявляются умственной отсталостью, обусловлены генетически. Например, фенилкетонурия и галактоземия вызываются генетически обусловленной недостаточностью определенных ферментов. При той и другой болезни из-за дефицита определенного фермента становятся токсичными некоторые компоненты обычной пищи. У ребенка с фенилкетонурией отсутствует фермент фенилаланингидроксилаза, - который обеспечивает дальнейший метаболизм фенилаланина. В результате эта незаменимая аминокислота в избытке накапливается в крови и тканях, что нарушает развитие и работу мозга.
При галактоземии новорожденный ребенок кажется нормальным, но через несколько дней или недель кормления молоком у него появляются анорексия и рвота, он начинает отставать в весе и погибает от истощения. Дети, выжившие без лечения, остаются карликами и умственно отсталыми. Галактоземия вызывается отсутствием фермента, необходимого для дальнейшего метаболизма сахара галактозы, который поэтому в избытке накапливается в организме. Вредные последствия этих болезней можно устранить внешним воздействием, а именно исключением из рациона ребенка (по крайней мере в раннем детстве, в период интенсивного роста и развития головного мозга) того вещества, метаболизм которого в организме нарушен (фенилаланина или галактозы).
Больший процент самоубийств установлен среди биологических родственников тех приемных детей, которые страдали депрессией, по сравнению с числом самоубийств среди их приемных родственников и родственников приемных детей контрольной группы, не страдавших психическим заболеванием, что заставляет предполагать в основе этих самоубийств генетический фактор. На каждом графике показано число родственников-самоубийц по отношению к общему числу родственников. Данные взяты из работы, проведенной автором и Д. Розенталем (D. Rosenthal) из Национального института охраны психического здоровья. Ф. Шульзингером (F. Schulsinger) из Копенгагенского университета и П. Уэндером (P. Wender) из Университета Юты.
Некоторые генетически обусловленные болезни сцеплены с полом. Синдром Леша-Нихана, характеризующийся бесцельными и неуправляемыми движениями, умственной отсталостью и психотическим поведением ("самоповреждение"), возникает из-за отсутствия определенного фермента, что в свою очередь обусловлено отсутствием или дефектом гена в Х-хромосоме. Этот синдром встречается только у мужчин, у которых всего одна Х-хромосома. У женщин, у которых имеется две Х-хромосомы, отсутствие или дефект гена в одной из них компенсируется нормальным геном другой.
Мозговые расстройства возникают не только от недостатка генетического материала, но и от его избытка. Наличие добавочной Х- или Y-хромосомы сопровождается синдромами незначительных нарушение интеллекта и личности. При синдроме Дауна, который наблюдается у одного из каждых 700 новорожденных, имеется лишняя хромосома 21. Такие дети отстают в развитии как физическом, так и умственном.
Генетические болезни не всегда обнаруживаются при рождении. Например, симптомы хореи Гентингтона, а именно неконтролируемые движения и снижение интеллекта, появляются впервые в возрасте 30-50 лет. Эта болезнь, которая наследуется как доминантный генетический признак, связана с резко выраженной атрофией мозолистого тела и дегенерацией нейронов в хвостатом ядре и других глубоких ядрах, а также в лобной коре больших полушарий.
В 1968 г. Л. Полинг (L. Pauling) предположил, что существуют генетически обусловленные индивидуальные различия в потребности в витаминах. Он полагал, что эти различия связаны с заболеваниями центральной нервной системы, включая головной мозг. Примерами, свидетельствующими в пользу этой гипотезы, служат некоторые редкие неврологические синдромы у детей, при которых генетически обусловленная неспособность усваивать или перерабатывать определенный витамин создает тяжелую витаминную недостаточность, которая неблагоприятно сказывается на функции центральной нервной системы. Возникающие патологические синдромы успешно излечиваются большими дозами соответствующего витамина. Полинг предположил подобный механизм в основе шизофрении, однако повышенная потребность в том или ином витамине при шизофрении не доказана.
Психозы, в том числе шизофрения и аффективные расстройства, встречаются значительно чаще упомянутых выше заболеваний. В этих психозах главную роль, по-видимому, играют генетические факторы, хотя их биологические последствия еще не определены, в отличие от того, как это сделано для многих других заболеваний мозга. С тех самых пор, как около 100 лет назад были впервые описаны шизофрения и маниакально-депрессивный психоз, известно, что они носят характер семейных болезней. Около 10% родственников больного тоже страдают этим заболеванием. Поэтому такие болезни часто считали наследственными.
Однако членов одной семьи объединяют не только генетические влияния, но и общие влияния среды, и поэтому семейный характер заболевания еще мало говорит о его этиологии. Пеллагра - болезнь, обусловленная витаминной недостаточностью, которая в первые десятилетия нашего века была причиной 10% психических заболеваний в США, тоже поражает целые семьи, и поэтому одно время считалась наследственной. В 1915 г. Дж. Голдбергер (J. Goldberger) из Службы здравоохранения США показал, что главной причиной пеллагры является острый недостаток в пище ниацина - витамина группы В. Поскольку члены одной семьи обычно едят одинаковую пищу, болезнь носит семейный характер. При помощи соответствующего питания пеллагру удалось почти полностью искоренить.
Доказательство генетической этиологии шизофрении и маниакально-депрессивного психоза получено при исследовании частоты данных заболеваний у однояйцовых и разнояйцевых близнецов (у первых все гены одинаковые, а у вторых одинаковы около половины генов). У однояйцовых обе болезни дают большой процент совпадения (конкордантность около 50%), тогда как у разнояйцевых он такой же, как вообще у потомков (около 10%). Работы последних лет сосредоточены на изучении приемных детей, генетическую конструкцию которых можно выяснить обследованием кровных ("биологических") родственников, а влияние среды - обследованием их "приемных" родственников.
Такие исследования показали, что и шизофрения и маниакально-депрессивный психоз чаще встречались в биологических, а не в приемных семьях. Частота психических нарушений среди приемных, родственников больного ребенка оказалась такой же, как в общей популяции. Этот факт наряду с более высокой конкордантностью по этим заболеваниям у однояйцовых близнецов свидетельствует о роли генетических факторов в этиологии шизофрении и маниакально-депрессивного психоза, хотя и не исключает возможной роли факторов среды. Поскольку выражение гена осуществляется только через биохимические механизмы, значение генетических факторов в этиологии психических болезней является неопровержимым доказательством роли биохимических субстратов, хотя эти субстраты точно не идентифицированы.
Изучение биологических и приемных семей выявило важную роль генетического фактора при хроническом алкоголизме, при котором фактор среды, а именно алкоголь, играет очевидную роль, а также при самоубийствах, при которых несомненно играют роль разнообразные внешние влияния. Генетическими факторами таких заболеваний может объясняться то обстоятельство, что не каждый, кому случается пить спиртные напитки, становится алкоголиком, и что только немногие из людей, попавших во внешне безвыходные положения, кончают с собой.
Поскольку все негенетические этиологические факторы должны представлять собой факторы внешней среды, эта последняя категория охватывает широкий диапазон влияний, различных по качеству, силе и тем периодам жизни индивидуума, когда они проявляются. Такие факторы впервые начинают действовать в период внутриутробного развития. В сложных превращениях оплодотворенного яйца в новорожденного ребенка действуют химические и физические процессы, благодаря которым реализуется генетическая программа. Все виды недостаточности и нарушений внешней среды могут помешать этой реализации и нарушить нормальное развитие центральной нервной системы.
Электроэнцефалограмма больного эпилепсией (цветная): видна нормальная электрическая активность головного мозга до припадка, начало которого приблизительно соответствует средней точке цветных кривых. Их первая половина схожа с электроэнцефалограммой человека, не страдающего эпилепсией (черная). Каждая кривая является выражением того, как меняется во времени потенциал между двумя участками головы (обозначенными двумя буквами, которые соответствуют участкам на схеме). Под кривыми дана калибровка, на которой горизонтальная линия соответствует 1 секунде, а вертикальная - 200 микровольтам. Кривые зарегистрированы Р. Янгом (R. Young) из Гарвардской медицинской школы.
Многие формы церебрального паралича и умственной отсталости возникают как результат нарушений факторов среды, окружающей плод, или процесса родов. Если в первые три месяца беременности плоду передается от матери краснуха, это может привести к умственной отсталости и, возможно, к детскому аутизму. Если в мозг плода проникает цитомегаловирус, который широко распространен у взрослых и обычно безвреден, то у плода это может привести к глухоте и снижению интеллекта. Ядерная желтуха - желтуха плода, причиной которой является его несовместимость с матерью по резус-фактору, может привести к потере слуха, церебральному параличу и умственной отсталости, хотя благодаря диагностическим и профилактическим мерам частота таких осложнений резко снизилась. Установлено, что гормональные нарушения у матери и воздействие некоторых медикаментов и других посторонних веществ вызывают аномалии развития у плода. Весьма вероятно также, что недоедание или приверженность матери к алкоголю или наркотикам нарушает нормальное развитие мозга у плода.
Серьезной причиной заболеваний мозга в разные периоды жизни служат бактериальные инфекции, хотя борьба с инфекциями посредством антибиотиков позволила почти полностью искоренить многие тяжелые болезни, например общий паралич и острый психоз как осложнения сифилиса, а также менингит, или воспаление мозговых оболочек (часто со смертельным исходом) как последствие туберкулеза и других бактериальных инфекций.
Вирусные инфекции не излечиваются столь эффективно, как бактериальные, и иногда такие вирусные болезни, как корь, свинка, грипп и герпес, сопровождаются острым энцефалитом, часто со смертельным исходом. Полиомиелит - вирусное поражение мотонейронов - почти полностью ликвидирован благодаря созданию эффективных вакцин. Эпидемия гриппа, охвативная весь мир в 1918 г., оставила после себя несметное число людей, у которых постепенно развилась болезнь Паркинсона, характеризующаяся тяжелым нарушением регуляции движений. Данный штамм вируса гриппа "предпочитал" экстрапирамидную систему мозга. По-видимому, это первый зарегистрированный пример вирусной инфекции нервной системы, которая пребывала в латентном состоянии в течение нескольких лет, прежде чем оказала свое разрушительное действие.
В последнее время удалось выявить в этиологии некоторых других болезней латентные или медленно развивающиеся вирусные инфекции нервной системы. Примером служит куру - медленно развивающееся неврологическое заболевание, распространенное только среди небольшого племени в Новой Гвинее. Эта болезнь носит семейный характер, и потому ей приписывали генетическую природу, пока Д. Гайдушек (D. Gajdusek) не установил его вирусную этиологию.
Болезнь Крейцфельдта-Якоба - редко встречающаяся деменция (слабоумие) в среднем возрасте - еще одно медленно прогрессирующее вирусное заболевание. Болезнь Альцгеймера - более распространенный тип старческого слабоумия сходна с болезнью Крейцфельдта-Якоба по многим клиническим проявлениям. Несколько лабораторий занимаются проверкой предположения о вирусной этиологии болезни Альцгеймера. Вирус герпеса и цитомегаловирус служат примерами еще двух вирусов, которые могут годами находиться в организме в латентном состоянии, а затем проявиться неврологическими или психическими симптомами. Есть данные о вирусной природе некоторых форм шизофрении.
История психиатрии и невропатологии знает много случаев заболеваний мозга, вызванных разного рода токсинами. Сумасшедший Шляпник был не просто плодом воображения Льюиса Кэрролла, а введенной в повествование жертвой профессионального заболевания, распространенного в XVIII и XIX веках. Шляпники, подвергаясь ежедневно действию ртути, применяемой при изготовлении войлока, нередко страдали токсическим психозом. Известно, что и другие тяжелые металлы разрушают нервную систему. Марганец вызывает одну из форм паркинсонизма, а свинец разрушает периферические нервы и головной мозг. Свинцовое отравление у детей (главным образом, от заглатывания изготовленной на свинце краски) может привести к нарушению поведения и утрате способности к обучению.
В средние века хлеб из ржаной муки, зараженной спорыньей, вызывал "эпидемии сумасшествия". Как теперь известно, это паразитическое растение содержит несколько алкалоидов, которые оказывают огромное влияние на нервную систему. Синтетическим производным одного из них является сильно действующий галлюциноген LSD.
Кроме экзогенных ядов и лекарственных средств токсичными для мозга могут быть эндогенные вещества, которые вырабатываются в самом организме при тех или иных заболеваниях. Нелеченный диабет и тяжелая или смертельная почечная или печеночная недостаточность нередко сопровождаются появлением в организме токсичных веществ, которые вызывают спутанность сознания, бред и, в конце концов, кому. Порфирия представляет собой редкое расстройство обмена генетического происхождения, при котором образование порфирина нарушает умственную деятельность. Сумасшествие короля Георга III объясняют порфирией.
Хотя процессы иммунитета служат для защиты организма от инфекции, иммунная реакция иногда искажается, что приводит к различным расстройствам, в которые иногда вовлекается мозг. Самыми распространенными заболеваниями такого рода являются астма и сенная лихорадка. Такие болезни, как ревматический артрит, красная волчанка и другие коллагенозы также связаны с патологической иммунной реакцией, направленной против собственных нормальных тканей. Окончательно установлено, что такой аутоиммунный процесс лежит в основе myasthenia gravis - тяжелого нервно-мышечного расстройства, которое характеризуется приступами утомления и слабости мышц. Болезнь поражает нервно-мышечные соединения, где выделяется медиатор ацетилхолин, который действует на рецепторы мышечных клеток, запуская сокращение. Последние данные показывают, что при этой болезни аутоиммунный процесс нарушает функцию рецепторов и снижает эффективность нервно-мышечного соединения. Возможно, что причиной рассеянного склероза тоже является аутоиммунный процесс. Данные в пользу этого получены в лабораторном эксперименте на модели аутоиммунного заболевания, названного экспериментальным аллергическим энцефаломиелитом, который напоминает рассеянный склероз.
Наиболее распространенные болезни мозга связаны с недостаточным кровоснабжением. Потребность головного мозга в энергии - одна из самых высоких в организме. Мозгу требуется одна пятая всего объема крови, выбрасываемой сердцем, и одна пятая кислорода, потребляемого организмом в покое. Хотя известны и врожденные аномалии сосудов головного мозга, чаще всего встречается их атеросклеротическое поражение. Атеросклероз поражает не только сосуды мозга, но и сердца, почек и конечностей. Атеросклероз приводит к сужению просвета, а иногда к тромбозу сосуда, что создает постепенное или внезапное сокращение кровоснабжения какой-либо области мозга, нарушая ее функцию. Возможен также разрыв пораженного сосуда и кровоизлияние в ткань мозга. Симптомы тромбоза или кровоизлияния бывают весьма разнообразными в зависимости от того, какие области мозга поражены и какие процессы затронуты. Некоторые симптомы кровоизлияния являются результатом повышения внутричерепного давления, которое нарушает кровоток, смещает отделы мозга и искажает его архитектонику. Такое же действие могут оказывать опухоли и травмы головы.
Эпилепсия, характеризующаяся одновременной ритмической импульсацией большого числа нейронов, представляет собой нервно-психическое заболевание, этиология которого остается пока неясной. Один из видов эпилепсии возникает в результате формирования на поверхности мозга рубца, как следствия травмы или инфекции. Рубцовая ткань служит очагом патологической электрической активности, которая распространяется по обширной области соседних нормальных нейронов. Однако в большинстве случаев эпилепсии никаких рубцов или других повреждений не обнаруживается. Для этих случаев накапливается все больше данных о химической природе дефекта, который касается одного или нескольких медиаторов, в частности ГАМК, - главного тормозного медиатора в центральной нервной системе.
Что касается наиболее часто встречающихся психозов - шизофрении и маниакально-депрессивного психоза, - то их этиология еще не выяснена. В тяжелой классической форме они могут быть сходны с органическими поражениями мозга. Отдельные симптомы или весь синдром психического заболевания иногда обнаруживается на ранних стадиях хорошо известной нервной болезни - хореи Гентингтона.
Полиомиелит - вирусная инфекция мотонейронов - почти ликвидирован благодаря созданию специфических вакцин. А. На электронной микрофотографии показана нормальная клетка из переднего рога спинного мозга макака-резуса; для нее характерны крупные тельца Ниссля в цитоплазме, центральное положение ядра и диффузно рассеянный в нем хроматин. Б. Необратимо поврежденная клетка из спинного мозга обезьяны на поздней стадии полиомиелита. Микрофотографии получены Д. Бодиеном (D. Bodian) из Медицинской школы Джонса Гопкинса.
Создание метода компьютерной аксиальной томографии (КATI позволило преодолеть этот недостаток. КАТ-сканирование - это особая методика, при которой сопоставляются многочисленные рентгеновские снимки, сделанные под разными углами, с целью получения изображения внутренней структуры головного мозга в поперечном сечении. Такое сканирование выявляет увеличение или атрофию нормальных структур и любые патологические образования.
В середине нашего столетия возникли электрические методики, ставшие важными инструментами исследования мозга. Сообщения, получаемые мозгом от органов чувств, директивы, которые он им посылает, и сообщения между миллиардами нейронов в самом мозгу - все они передаются с помощью электрических сигналов. Электрические поля у поверхности мозга улавливаются и усиливаются электроэнцефалографом. Это позволяет определить специфическую локализацию источников нарушения электрической активности.
В течение последних двух десятилетий изучение функции мозга распространилось на химические процессы. Как мозг использует энергию, можно исследовать, измеряя кровоток и использование кислорода из глюкозы. Благодаря недавним работам Н. Лассена (N. Lassen) из Клиники Биспебьерга в Копенгагене и Д. Ингвара (D. Ingvar) из Копенгагенского университета появилась возможность наблюдать на рентгеновском экране, как при таких специфических видах умственной деятельности, как чтение вслух или чтение про себя, быстро меняется кровообращение в разных участках мозга. Л. Соколов (L. Sokoloff) с сотрудниками из Национального института охраны психического здоровья разработали приемы для количественной оценки метаболизма глюкозы в любой точке мозга. Поскольку функциональная активность тесно связана с интенсивностью кровотока и использованием глюкозы, такие методики служат средством для картирования живого мозга в отношении функционирования его компонентов.
На уровне нейрона мозговые расстройства могут возникнуть из-за аномальных химических процессов, действующих в синапсах между нейронами. Нарушения синтеза, высвобождения или инактивации определенного химического медиатора или нарушения чувствительности пост-синаптических рецепторов медиатора могут привести к дисфункции синапса. Такая дисфункция необязательно сопровождается морфологическими изменениями на макро- или микроуровне. Разработанные недавно гистофлуоресцентные и иммунофлуоресцентные методики, т. е. по существу методы окрашивания на специфические медиаторы или ферменты, позволяют обнаруживать и измерять действие медиатора на отдельные нейроны. Новые химические методики с применением радиоактивных изотопов дают возможность определять число и чувствительность постсинаптических рецепторов, а мощными аналитическими приемами можно исследовать жидкость в головном мозгу, спинномозговую жидкость, кровь и мочу на присутствие ничтожных следов медиаторов и их метаболитов.
Для успешного протекания таких сложных психических процессов, как восприятие, мышление, суждение и эмоции, необходимы идеально настроенные и бесперебойно функционирующие синапсы. Поскольку при психических заболеваниях такие процессы часто нарушаются, расширение представлений об этих процессах должно помочь раскрыть тайны нарушений психики. Лишь недавно эти новые способы изучения химизма синапса были применены в случаях психических заболеваний - шизофрении и маниакально-депрессивного психоза. Мне представляется вполне возможным, что эти орудия исследования будут для психиатрии тем, чем старые методики были для невропатологии.
Патологические процессы вызываются в мозгу большим разнообразием близких и отдаленных причин, которые часто делят на генетические факторы и факторы внешней среды. Поскольку всякое свойство живого организма в конечном счете определяется сложным взаимодействием генетических влияний и влияний внешней среды, попытка расчленить их может показаться бесплодной. Но все же есть возможность их дифференцировать, если проследить, каков вклад каждого из этих влияний в изменчивость данного конкретного признака. Например, способность к речи требует высокоразвитого механизма в головном мозгу, механизма, который совершенно очевидно зависит от генетических процессов. Но тот конкретный язык, на котором говорит человек, не обусловлен генетически, а почти полностью определяется фактором среды - принадлежностью к той или иной культуре и т.п. С другой стороны, существуют генетические дефекты головного мозга, которые выявляются только в условиях специфического питания. Если эти условия повсеместны, то отличие аномального индивидуума от нормального будет полностью обусловлено генетическим фактором; поэтому такое нарушение относят к генетическим болезням. Разумеется, большинство человеческих свойств не поддается классификации с такой легкостью. По-видимому, они оказываются где-то между двумя крайними точками.
Гены определяют последовательности аминокислот, образующих белки. Именно эти белковые молекулы, синтезируемые в особых местах и в особое время, служат структурными компонентами и ферментативными катализаторами, которые обусловливают развитие и работу мозга. Известно, что многие нарушения в центральной нервной системе, в особенности те, которые проявляются умственной отсталостью, обусловлены генетически. Например, фенилкетонурия и галактоземия вызываются генетически обусловленной недостаточностью определенных ферментов. При той и другой болезни из-за дефицита определенного фермента становятся токсичными некоторые компоненты обычной пищи. У ребенка с фенилкетонурией отсутствует фермент фенилаланингидроксилаза, - который обеспечивает дальнейший метаболизм фенилаланина. В результате эта незаменимая аминокислота в избытке накапливается в крови и тканях, что нарушает развитие и работу мозга.
При галактоземии новорожденный ребенок кажется нормальным, но через несколько дней или недель кормления молоком у него появляются анорексия и рвота, он начинает отставать в весе и погибает от истощения. Дети, выжившие без лечения, остаются карликами и умственно отсталыми. Галактоземия вызывается отсутствием фермента, необходимого для дальнейшего метаболизма сахара галактозы, который поэтому в избытке накапливается в организме. Вредные последствия этих болезней можно устранить внешним воздействием, а именно исключением из рациона ребенка (по крайней мере в раннем детстве, в период интенсивного роста и развития головного мозга) того вещества, метаболизм которого в организме нарушен (фенилаланина или галактозы).
Больший процент самоубийств установлен среди биологических родственников тех приемных детей, которые страдали депрессией, по сравнению с числом самоубийств среди их приемных родственников и родственников приемных детей контрольной группы, не страдавших психическим заболеванием, что заставляет предполагать в основе этих самоубийств генетический фактор. На каждом графике показано число родственников-самоубийц по отношению к общему числу родственников. Данные взяты из работы, проведенной автором и Д. Розенталем (D. Rosenthal) из Национального института охраны психического здоровья. Ф. Шульзингером (F. Schulsinger) из Копенгагенского университета и П. Уэндером (P. Wender) из Университета Юты.
Некоторые генетически обусловленные болезни сцеплены с полом. Синдром Леша-Нихана, характеризующийся бесцельными и неуправляемыми движениями, умственной отсталостью и психотическим поведением ("самоповреждение"), возникает из-за отсутствия определенного фермента, что в свою очередь обусловлено отсутствием или дефектом гена в Х-хромосоме. Этот синдром встречается только у мужчин, у которых всего одна Х-хромосома. У женщин, у которых имеется две Х-хромосомы, отсутствие или дефект гена в одной из них компенсируется нормальным геном другой.
Мозговые расстройства возникают не только от недостатка генетического материала, но и от его избытка. Наличие добавочной Х- или Y-хромосомы сопровождается синдромами незначительных нарушение интеллекта и личности. При синдроме Дауна, который наблюдается у одного из каждых 700 новорожденных, имеется лишняя хромосома 21. Такие дети отстают в развитии как физическом, так и умственном.
Генетические болезни не всегда обнаруживаются при рождении. Например, симптомы хореи Гентингтона, а именно неконтролируемые движения и снижение интеллекта, появляются впервые в возрасте 30-50 лет. Эта болезнь, которая наследуется как доминантный генетический признак, связана с резко выраженной атрофией мозолистого тела и дегенерацией нейронов в хвостатом ядре и других глубоких ядрах, а также в лобной коре больших полушарий.
В 1968 г. Л. Полинг (L. Pauling) предположил, что существуют генетически обусловленные индивидуальные различия в потребности в витаминах. Он полагал, что эти различия связаны с заболеваниями центральной нервной системы, включая головной мозг. Примерами, свидетельствующими в пользу этой гипотезы, служат некоторые редкие неврологические синдромы у детей, при которых генетически обусловленная неспособность усваивать или перерабатывать определенный витамин создает тяжелую витаминную недостаточность, которая неблагоприятно сказывается на функции центральной нервной системы. Возникающие патологические синдромы успешно излечиваются большими дозами соответствующего витамина. Полинг предположил подобный механизм в основе шизофрении, однако повышенная потребность в том или ином витамине при шизофрении не доказана.
Психозы, в том числе шизофрения и аффективные расстройства, встречаются значительно чаще упомянутых выше заболеваний. В этих психозах главную роль, по-видимому, играют генетические факторы, хотя их биологические последствия еще не определены, в отличие от того, как это сделано для многих других заболеваний мозга. С тех самых пор, как около 100 лет назад были впервые описаны шизофрения и маниакально-депрессивный психоз, известно, что они носят характер семейных болезней. Около 10% родственников больного тоже страдают этим заболеванием. Поэтому такие болезни часто считали наследственными.
Однако членов одной семьи объединяют не только генетические влияния, но и общие влияния среды, и поэтому семейный характер заболевания еще мало говорит о его этиологии. Пеллагра - болезнь, обусловленная витаминной недостаточностью, которая в первые десятилетия нашего века была причиной 10% психических заболеваний в США, тоже поражает целые семьи, и поэтому одно время считалась наследственной. В 1915 г. Дж. Голдбергер (J. Goldberger) из Службы здравоохранения США показал, что главной причиной пеллагры является острый недостаток в пище ниацина - витамина группы В. Поскольку члены одной семьи обычно едят одинаковую пищу, болезнь носит семейный характер. При помощи соответствующего питания пеллагру удалось почти полностью искоренить.
Доказательство генетической этиологии шизофрении и маниакально-депрессивного психоза получено при исследовании частоты данных заболеваний у однояйцовых и разнояйцевых близнецов (у первых все гены одинаковые, а у вторых одинаковы около половины генов). У однояйцовых обе болезни дают большой процент совпадения (конкордантность около 50%), тогда как у разнояйцевых он такой же, как вообще у потомков (около 10%). Работы последних лет сосредоточены на изучении приемных детей, генетическую конструкцию которых можно выяснить обследованием кровных ("биологических") родственников, а влияние среды - обследованием их "приемных" родственников.
Такие исследования показали, что и шизофрения и маниакально-депрессивный психоз чаще встречались в биологических, а не в приемных семьях. Частота психических нарушений среди приемных, родственников больного ребенка оказалась такой же, как в общей популяции. Этот факт наряду с более высокой конкордантностью по этим заболеваниям у однояйцовых близнецов свидетельствует о роли генетических факторов в этиологии шизофрении и маниакально-депрессивного психоза, хотя и не исключает возможной роли факторов среды. Поскольку выражение гена осуществляется только через биохимические механизмы, значение генетических факторов в этиологии психических болезней является неопровержимым доказательством роли биохимических субстратов, хотя эти субстраты точно не идентифицированы.
Изучение биологических и приемных семей выявило важную роль генетического фактора при хроническом алкоголизме, при котором фактор среды, а именно алкоголь, играет очевидную роль, а также при самоубийствах, при которых несомненно играют роль разнообразные внешние влияния. Генетическими факторами таких заболеваний может объясняться то обстоятельство, что не каждый, кому случается пить спиртные напитки, становится алкоголиком, и что только немногие из людей, попавших во внешне безвыходные положения, кончают с собой.
Поскольку все негенетические этиологические факторы должны представлять собой факторы внешней среды, эта последняя категория охватывает широкий диапазон влияний, различных по качеству, силе и тем периодам жизни индивидуума, когда они проявляются. Такие факторы впервые начинают действовать в период внутриутробного развития. В сложных превращениях оплодотворенного яйца в новорожденного ребенка действуют химические и физические процессы, благодаря которым реализуется генетическая программа. Все виды недостаточности и нарушений внешней среды могут помешать этой реализации и нарушить нормальное развитие центральной нервной системы.
Электроэнцефалограмма больного эпилепсией (цветная): видна нормальная электрическая активность головного мозга до припадка, начало которого приблизительно соответствует средней точке цветных кривых. Их первая половина схожа с электроэнцефалограммой человека, не страдающего эпилепсией (черная). Каждая кривая является выражением того, как меняется во времени потенциал между двумя участками головы (обозначенными двумя буквами, которые соответствуют участкам на схеме). Под кривыми дана калибровка, на которой горизонтальная линия соответствует 1 секунде, а вертикальная - 200 микровольтам. Кривые зарегистрированы Р. Янгом (R. Young) из Гарвардской медицинской школы.
Многие формы церебрального паралича и умственной отсталости возникают как результат нарушений факторов среды, окружающей плод, или процесса родов. Если в первые три месяца беременности плоду передается от матери краснуха, это может привести к умственной отсталости и, возможно, к детскому аутизму. Если в мозг плода проникает цитомегаловирус, который широко распространен у взрослых и обычно безвреден, то у плода это может привести к глухоте и снижению интеллекта. Ядерная желтуха - желтуха плода, причиной которой является его несовместимость с матерью по резус-фактору, может привести к потере слуха, церебральному параличу и умственной отсталости, хотя благодаря диагностическим и профилактическим мерам частота таких осложнений резко снизилась. Установлено, что гормональные нарушения у матери и воздействие некоторых медикаментов и других посторонних веществ вызывают аномалии развития у плода. Весьма вероятно также, что недоедание или приверженность матери к алкоголю или наркотикам нарушает нормальное развитие мозга у плода.
Серьезной причиной заболеваний мозга в разные периоды жизни служат бактериальные инфекции, хотя борьба с инфекциями посредством антибиотиков позволила почти полностью искоренить многие тяжелые болезни, например общий паралич и острый психоз как осложнения сифилиса, а также менингит, или воспаление мозговых оболочек (часто со смертельным исходом) как последствие туберкулеза и других бактериальных инфекций.
Вирусные инфекции не излечиваются столь эффективно, как бактериальные, и иногда такие вирусные болезни, как корь, свинка, грипп и герпес, сопровождаются острым энцефалитом, часто со смертельным исходом. Полиомиелит - вирусное поражение мотонейронов - почти полностью ликвидирован благодаря созданию эффективных вакцин. Эпидемия гриппа, охвативная весь мир в 1918 г., оставила после себя несметное число людей, у которых постепенно развилась болезнь Паркинсона, характеризующаяся тяжелым нарушением регуляции движений. Данный штамм вируса гриппа "предпочитал" экстрапирамидную систему мозга. По-видимому, это первый зарегистрированный пример вирусной инфекции нервной системы, которая пребывала в латентном состоянии в течение нескольких лет, прежде чем оказала свое разрушительное действие.
В последнее время удалось выявить в этиологии некоторых других болезней латентные или медленно развивающиеся вирусные инфекции нервной системы. Примером служит куру - медленно развивающееся неврологическое заболевание, распространенное только среди небольшого племени в Новой Гвинее. Эта болезнь носит семейный характер, и потому ей приписывали генетическую природу, пока Д. Гайдушек (D. Gajdusek) не установил его вирусную этиологию.
Болезнь Крейцфельдта-Якоба - редко встречающаяся деменция (слабоумие) в среднем возрасте - еще одно медленно прогрессирующее вирусное заболевание. Болезнь Альцгеймера - более распространенный тип старческого слабоумия сходна с болезнью Крейцфельдта-Якоба по многим клиническим проявлениям. Несколько лабораторий занимаются проверкой предположения о вирусной этиологии болезни Альцгеймера. Вирус герпеса и цитомегаловирус служат примерами еще двух вирусов, которые могут годами находиться в организме в латентном состоянии, а затем проявиться неврологическими или психическими симптомами. Есть данные о вирусной природе некоторых форм шизофрении.
История психиатрии и невропатологии знает много случаев заболеваний мозга, вызванных разного рода токсинами. Сумасшедший Шляпник был не просто плодом воображения Льюиса Кэрролла, а введенной в повествование жертвой профессионального заболевания, распространенного в XVIII и XIX веках. Шляпники, подвергаясь ежедневно действию ртути, применяемой при изготовлении войлока, нередко страдали токсическим психозом. Известно, что и другие тяжелые металлы разрушают нервную систему. Марганец вызывает одну из форм паркинсонизма, а свинец разрушает периферические нервы и головной мозг. Свинцовое отравление у детей (главным образом, от заглатывания изготовленной на свинце краски) может привести к нарушению поведения и утрате способности к обучению.
В средние века хлеб из ржаной муки, зараженной спорыньей, вызывал "эпидемии сумасшествия". Как теперь известно, это паразитическое растение содержит несколько алкалоидов, которые оказывают огромное влияние на нервную систему. Синтетическим производным одного из них является сильно действующий галлюциноген LSD.
Кроме экзогенных ядов и лекарственных средств токсичными для мозга могут быть эндогенные вещества, которые вырабатываются в самом организме при тех или иных заболеваниях. Нелеченный диабет и тяжелая или смертельная почечная или печеночная недостаточность нередко сопровождаются появлением в организме токсичных веществ, которые вызывают спутанность сознания, бред и, в конце концов, кому. Порфирия представляет собой редкое расстройство обмена генетического происхождения, при котором образование порфирина нарушает умственную деятельность. Сумасшествие короля Георга III объясняют порфирией.
Хотя процессы иммунитета служат для защиты организма от инфекции, иммунная реакция иногда искажается, что приводит к различным расстройствам, в которые иногда вовлекается мозг. Самыми распространенными заболеваниями такого рода являются астма и сенная лихорадка. Такие болезни, как ревматический артрит, красная волчанка и другие коллагенозы также связаны с патологической иммунной реакцией, направленной против собственных нормальных тканей. Окончательно установлено, что такой аутоиммунный процесс лежит в основе myasthenia gravis - тяжелого нервно-мышечного расстройства, которое характеризуется приступами утомления и слабости мышц. Болезнь поражает нервно-мышечные соединения, где выделяется медиатор ацетилхолин, который действует на рецепторы мышечных клеток, запуская сокращение. Последние данные показывают, что при этой болезни аутоиммунный процесс нарушает функцию рецепторов и снижает эффективность нервно-мышечного соединения. Возможно, что причиной рассеянного склероза тоже является аутоиммунный процесс. Данные в пользу этого получены в лабораторном эксперименте на модели аутоиммунного заболевания, названного экспериментальным аллергическим энцефаломиелитом, который напоминает рассеянный склероз.
Наиболее распространенные болезни мозга связаны с недостаточным кровоснабжением. Потребность головного мозга в энергии - одна из самых высоких в организме. Мозгу требуется одна пятая всего объема крови, выбрасываемой сердцем, и одна пятая кислорода, потребляемого организмом в покое. Хотя известны и врожденные аномалии сосудов головного мозга, чаще всего встречается их атеросклеротическое поражение. Атеросклероз поражает не только сосуды мозга, но и сердца, почек и конечностей. Атеросклероз приводит к сужению просвета, а иногда к тромбозу сосуда, что создает постепенное или внезапное сокращение кровоснабжения какой-либо области мозга, нарушая ее функцию. Возможен также разрыв пораженного сосуда и кровоизлияние в ткань мозга. Симптомы тромбоза или кровоизлияния бывают весьма разнообразными в зависимости от того, какие области мозга поражены и какие процессы затронуты. Некоторые симптомы кровоизлияния являются результатом повышения внутричерепного давления, которое нарушает кровоток, смещает отделы мозга и искажает его архитектонику. Такое же действие могут оказывать опухоли и травмы головы.
Эпилепсия, характеризующаяся одновременной ритмической импульсацией большого числа нейронов, представляет собой нервно-психическое заболевание, этиология которого остается пока неясной. Один из видов эпилепсии возникает в результате формирования на поверхности мозга рубца, как следствия травмы или инфекции. Рубцовая ткань служит очагом патологической электрической активности, которая распространяется по обширной области соседних нормальных нейронов. Однако в большинстве случаев эпилепсии никаких рубцов или других повреждений не обнаруживается. Для этих случаев накапливается все больше данных о химической природе дефекта, который касается одного или нескольких медиаторов, в частности ГАМК, - главного тормозного медиатора в центральной нервной системе.
Что касается наиболее часто встречающихся психозов - шизофрении и маниакально-депрессивного психоза, - то их этиология еще не выяснена. В тяжелой классической форме они могут быть сходны с органическими поражениями мозга. Отдельные симптомы или весь синдром психического заболевания иногда обнаруживается на ранних стадиях хорошо известной нервной болезни - хореи Гентингтона.
Полиомиелит - вирусная инфекция мотонейронов - почти ликвидирован благодаря созданию специфических вакцин. А. На электронной микрофотографии показана нормальная клетка из переднего рога спинного мозга макака-резуса; для нее характерны крупные тельца Ниссля в цитоплазме, центральное положение ядра и диффузно рассеянный в нем хроматин. Б. Необратимо поврежденная клетка из спинного мозга обезьяны на поздней стадии полиомиелита. Микрофотографии получены Д. Бодиеном (D. Bodian) из Медицинской школы Джонса Гопкинса.