Самостоятельных и зависимых. Живых и неживых… Термодинамика не изучает работу каких-либо составных частей, термодинамика изучает, как работает система в целом. Что с ней происходит, как налажена ее адаптация к внешним воздействиям.
По сути, термодинамика есть предшественница системного анализа, общей теории управления, биологической кибернетики и многих других междисциплинарных научных ростков. А образ сферы позволяет сформировать модель человека и цивилизации, как гипотетического шара, имеющего определенные вложенные оболочки и структуры. Причем работа данной модели может быть описана формулами, используемыми в физике и математике. В будущем это станет полезно при компьютерном моделировании тех или иных процессов, происходящих в жи ой материи. Но сейчас нас интересует Первый закон термодинамики применительно к «сферическому человеку».
Этот самый Первый закон, или Первое начало термодинамики, напомню подзабывшим, есть не что иное, как формулировка общефизического закона сохранения энергии для термодинамических систем, то есть тех систем, где происходят термические, массообменные и химические процессы.
Когда я начал свои мысленные эксперименты со сферами, то увидел явное несоответствие между площадями развернутых мембран (кишечной и легочной) и тем энергетическим вкладом, которые они привносят в метаболизм. А именно: учитывая, как тяжело переносит организм кислородное голодание, площадь легочной мембраны казалась явно недостаточной в сравнении с кишечной мембраной. Возникает вопрос: почему же без воздуха, который взаимодействует с легочной мембраной, организм может продержаться намного меньше, нежели без воды и еды, которые взаимодействуют с кишечной мембраной? Почему так важна именно легочная мембрана при меньшей площади? Решение оказалось на поверхности — после некоторых раздумий я пришел к выводу, что полезное действие данных мембран необходимо оценивать не по площади, а по эффективности энергетического воздействия на метаболизм. Элементарно, Ватсон!
Как мы уже знаем, реакция аэробного дыхания дает 36 молекул АТФ на 1 молекулу глюкозы, против реакции анаэробного гликолиза, которая дает лишь 2 молекулы АТФ на 1 молекулу глюкозы. Путем вычислений, соотнося площади мембран и их «энергетическую производительность», мы получаем коэффициент эффективности метаболизма каждой из мембран — 1440 условных энергетических единиц для легочной мембраны и 200 для кишечной (сами вычисления опускаю) — и приходим к выводу, что вклад в энергетический баланс при аэробном обмене будет в семь раз выше, чем при анаэробном. Этот энергетический коэффициент будет важен для дальнейшего изучения законов, согласно которым функционирует живая материя.
И сразу пример. Еще в 1966 году нобелевский лауреат в области физиологии и медицины немецкий биохимик Отто Варбург отметил, что «первопричина рака — это замена дыхания с использованием кислорода в нормальной клетке на другой тип энергетики — ферментацию глюкозы». То есть: баланс аэробного-анаэробного вклада в «энергетический котел» действительно играет ключевую роль в функционировании организма!
После того, как был установлен энергетический баланс мембран, я попытался визуализировать термодинамическую сферу в виде шара (шар — это «заполненная» фигура, в отличие от сферы). Площадь этого шара — мембраны (легкие + кишечник); точка в его середине — управляющий центр (в данном случае ствол головного мозга). А что между ними? Чем заполнен объем шара? Через какую структуру передается информация от мембран к управляющей системе и обратно? Как сделать так, чтобы вся информация быстро, адекватно, постоянно и бесперебойно поступала от поверхности сферы к управляющему центру? Нам нужно выявить передающий канал — наполнение этого гипотетического шара.
Если мы обратим внимание на структуру клетки, то отметим наличие среды между ее оболочкой и ядром, а именно — цитоплазмы.
В человеческом организме, по аналогии с клеткой и цитоплазмой, передающей средой является кровь, конечно же. Она постояннс находится одновременно и на мембранах, и внутри управляющих систем. Сердце также играет немаловажную роль в передаче информации — оно осуществляет механическую передачу овеществленной информации от мембран к управляющему центру и обратно путем переноса растворенных в плазме крови определенных веществ — газов, пептидов, аминокислот, гормонов и прочих активных биохимических субстанций. Сосуды же являются каналами передачи информации.
Тут надо сказать, что я уже давно обратил внимание на анатомию этих сосудов, с которыми работал много лет. У нас есть четыре артерии, которые доставляют кровь в головной мозг, — это две вертебральные артерии и две внутренние сонные артерии. Любая информация должна гарантированно доходить от сердца до мозга без искажения. Самое интересное, что, если мы обратим внимание на анатомию кровоснабжения ствола головного мозга, то увидим, что все эти четыре артерии сливаются в одну — базилярную артерию, она представляет собой цистерну, которая соединяет между собой внутренние сонные и позвоночные артерии. И уже из базилярной артерии отходят ветки к стволу мозга. Фактически это путь от сердца к управляющей системе. Поэтому, если каким-либо образом скорость поступления информации по этому каналу уменьшается за счет внешнего воздействия, возникает ситуация, когда управляющий центр получает искаженную информацию, что в свою очередь приводит к возникновению ряда патологических состояний.
Для упрощения восприятия спустимся с теоретических сфер на землю и приведем наиболее яркий клинический пример: нестабильность 3-го и 4-го шейных позвонков, сужение просвета позвоночных артерий и вен, уменьшение скорости циркуляции крови в бассейне ствола мозга. Что это значит сточки зрения нашей теоретической картинки с термодинамическими сферами? Нарушение скорости передачи информации! В первую очередь это касается концентрации кислорода в крови, но вовсе не ограничивается данным параметром: весь ствол мозга стал получать неправильную информацию от всех органов и систем всего лишь из-за частичного сдавливания позвоночных артерий и вен!
Сначала мозг оценивает сложившуюся ситуацию как снижение уровня концентрации кислорода в атмосфере, притом что на самом деле в атмосфере концентрация кислорода не поменялась. В ответ на получение искаженной информации, управляющий центр активируется и с помощью нервно-мышечной передачи пытается компенсировать недостаток кислорода в организме — увеличивает частоту сердечных сокращений и повышает артериальное давление. Это яркий пример быстрой адаптивной реакции. Иными словами, так называемую эссенциальную, или идиопатическую, артериальную гипертензию следует отнести именно к реакции адаптации организма, а не к патологическому состоянию… Только на одном этом примере мы можем оценить, насколько важно беспрепятственное прохождение биохимической информации от мембран к управляющему центру!
Еще раз напряжемся и представим человека как огромную сферу или шар, который находится в некой гипотетической идеальной среде, где снаружи — там, где легочная мембрана, царят постоянная концентрация кислорода и других газов, одинаковые температура и давление, а кишечная мембрана погружена в бульон с идеальными условиями. Итак, при идеальных условиях передачи биохимической информации, описанная сфера может существовать в идеальном равновесии сколь угодно долго — вечно. Если же появится малейшее нарушение передачи информации от мембраны к управляющей системе, сразу же возникнет биохимический дисбаланс — метаболический синдром. И если вовремя не устранить это нарушение передачи сигнала, появившийся дисбаланс со временем неизбежно приведет к прекращению существования всей системы. Биохимическое угасание будет иметь вид череды деструктивных изменений по направлению от мембраны к центру. Если описываемые процессы рассматривать по отношению к единичной клетке — это будет деструкция ее плазматической оболочки, затем клеточных включений и, в конце концов, клеточного ядра. Если же методически рассматривать ситуацию в целом по отношению к организму человека, можно привести следующую схему: компрессия сосудов — артериальная гипертензия — метаболический синдром — единичные атеросклеротические бляшки — сужение просвета магистральных сосудов — ишемический инсульт — смерть.
