Е = ЕКОНСТ + А
(биологическая формула),
где Е – сумма всех энергий, проникающих в биосистему, ЕКОНСТ – постоянная общая внутренняя энергия биосистемы, А – сумма всех работ, совершаемых биосистемой во внешней среде.
Исходя из принципов функционирования первой термодинамической сферы, появилась научная гипотеза централизованной аэробно-анаэробной компенсации энергетического баланса организма человека: для поддержания постоянного уровня (ЕКОНСТ) энергетики метаболизма в стволе мозга производится постоянный мониторинг микроциркуляторного и клеточного уровня аэробной (кислород – ЕАЭР) и анаэробной (глюкоза, липопротеиды и т. д. – ЕАНАЭР) молекулярных компонент обмена веществ.
ЕКОНСТ = ЕАЭР + ЕАНАЭР.
При уменьшении по каким-либо причинам ЕАЭР (снижение содержания кислорода в микроциркуляторном русле и клетках ствола мозга), происходят два типа централизованных реакций адаптации организма с целью поддержания общего неизменного значения ЕКОНСТ. Это централизованные реакции аэробной и анаэробной компенсации с целью поддержания неизменного уровня ЕКОНСТ. Причем реакции анаэробной компенсации, как менее энергоэффективные, запускаются только при полном истощении резервов реакций аэробной компенсации.
Реакции аэробной компенсации – это нейрогенные кардио-сосудистые реакции, которые выражаются в стойком подъеме АД (увеличение силы сердечного выброса), сужении периферических капилляров в покое, увеличение ЧСС (рост минутного объема). Смысл этой реакции в увеличении перфузии ствола мозга и, соответственно, в восстановлении уровня ЕАЭР.
Реакции анаэробной компенсации – это нейрогуморальные метаболические реакции, которые приводят к повышению анаэробного метаболизма сахаров, фосфолипидов и других энергоемких биохимических соединений. Смысл этой реакции в увеличении ЕАНАЭР, для сохранения баланса ЕКОНСТ, при сниженном ЕАЭР.
Борис Самуилович Доброборский в своей работе «Термодинамика биологических систем» рассматривает подобные реакции организма как проявления фенотипической адаптации. Доброборский отметил тот факт, что фенотипическая адаптация живого организма к любым изменениям окружающей среды сначала происходит малыми силами по более простому пути. В первую очередь, происходит насыщение кислородом головного мозга до определенного уровня, после чего отключается рефлекторный механизм, вызывающий компенсаторную артериальную гипертензию. Если же мозг сталкивается с кислородным голоданием на протяжении длительного времени, то согласно теории фенотипической адаптации Доброборского, происходят изменения на биохимическом уровне, а именно происходит смещение баланса биохимических процессов, то есть увеличивается вклад в энергетический баланс анаэробных процессов и уменьшается вклад аэробных.
Мозг, недополучая кислород, определяет его снижение, как снижение уровня кислорода в атмосфере и тем самым, пытается адаптировать работу организма в анаэробных условиях. Иными словами, мозг пытается адаптироваться под изменившуюся внешнюю среду, которая на самом деле осталась прежней. Поскольку мозг в такой ситуации начинает получать сигналы о преждевременном износе сердца, то он, как управляющий центр, в целях сбережения сердечного ресурса перестраивает биохимические процессы под условия сниженного парциального давления кислорода. Происходит смещение аэробно-анаэробного равновесия в сторону анаэробного, сохранив, таким образом, общий баланс энергии, который необходим, чтобы исполнять всеобщий закон биологии Бауэра и уравновешивать действие на организм второго закона термодинамики.
Рассматривая работу этих компенсаторных механизмов – «быстрого» и «медленного», приведем клинический пример:
Если путем сдавливания сосудов шеи вызвать у человека кратковременную гипоксию – у него моментально рефлекторно повысится АД и ЧСС; перестали сдавливать – все показатели быстро восстановятся до нормы. Это пример «быстрой» адаптации.
Если же у человека имеется уже длительно существующая окклюзия сосудов из-за шейного остеохондроза или есть сужение просвета сосудов вследствие атеросклеротического процесса, мы увидим проявления действия «медленной» адаптации со смещением аэробно-анаэробного баланса, а именно, развитие метаболического синдрома в общем, и сахарного диабета 2-го типа, в частности.
Несмотря на то, что теория энергетического баланса когерентна с теорией фенотипической адаптации Доброборского, теория является усовершенствованной теорией, вследствие введения таких понятий как:
– ЕКОНСТ – позволяет нам иметь возможность структурировать баланс энергий организма. Понятие об аэробном и анаэробном вкладе в общий «энергетический котел» организма.
– В теории мы четко привязываем регуляцию этих энергетических процессов к парциальному давлению кислорода в стволе мозга (анатомическая привязка).
– Все это позволяет нам более детально анализировать и прогнозировать работу организма в тех или иных условиях и объясняет причины и механизмы развития метаболических нарушений.
Термодинамическая теория старения
«Нет неизлечимых заболеваний, есть недостаток знаний. И старение – это болезнь, которую можно лечить».
В. И. Вернадский
Основной механизм жизни – обмен со средой и беспрерывное обновление организма – не указывает на обязательный конец этого процесса, напротив, он лежит в основе возможности продолжать его бесконечно долго, как это имеет место в биологической эволюции. На самом первичном, элементарном уровне жизни уже существует статус практического бессмертия – периодически омолаживающиеся одноклеточные. Ни законы физики, ни законы и практика биологии не налагают ультимативный запрет на увеличение видовой продолжительности жизни. Жизнь в целом, в глобальном масштабе, есть воспроизводящее себя неумирание.
Все мы знаем, как в медицине размыты и аморфны вопросы о теориях старения. На сегодняшний день какой-либо единой теории, объясняющей процесс старения организма, нет. Предложенная мной теория старения основана на концепции термодинамических сфер, принципе самообновления, теории регенерации и теории энергетического баланса – ЦААКЭБ. Организм – это сложная неравновесная открытая термодинамическая система, вследствие чего ее главный управляющий центр – головной мозг, – должен постоянно получать достоверную оперативную информацию со всех мембран, органов и тканей. По своей сути, старение есть не что иное, как фенотипическая адаптация длиною в целую жизнь, обусловленная искажением информации на пути от мембран к центру и, как следствие, возникновением искаженной коррекции внутренней среды управляющим центром.
Согласно теории ЦААКЭБ, основную роль в процессе старения играет постепенное длительное замещение процессов получения энергии клетками от аэробных процессов в пользу анаэробных. Для клеток мозга кислород – это энергия в чистом виде. Это та субстанция, которой он оперирует в первую очередь. В своей деятельности мозг будет опираться на показатели кислорода в первую очередь. В условиях гипоксии мозг, путем изменения концентрации центральных биорегуляторов в крови, отдает приказ всем клеткам тела о перестройке метаболических процессов в пользу анаэробного синтеза.
