Человеку Свыше дана воля чтобы использовать её для праведных дел.
Некоторые аспекты биологии человека
Наш организм — целый мир, построенный из тканей, органов, систем, объединённых сложными регуляторными механизмами в единое целое. Внешне ткани очень непохожи друг на друга и отличаются по выполняемым ими функциям в жизненных процессах. Но во всём этом необыкновенном многообразии в организме человека Свыше заложены общие закономерности, единые для всех тканей. Сердце и мозг, скелетные мышцы и костная ткань образованы их структурными элементами — клетками. Звёздчатые, с длинными и короткими отростками в мозге, веретенообразной вытянутой формы в мышцах, полигональные (многоугольные) в печени — эти и другие структуры определяются функциями, выполняемыми клетками. Протекающие в клетке химические процессы направлены на обеспечение её собственного существования и выполнение определённой роли в организме.
Общий структурный признак всех клеток организма — наличие мембраны, окружающей её, формирующей её индивидуальную микроструктуру. Клеточная мембрана — граница, ограждающая внутриклеточную территорию от потерь и защищающая её от нежелательных воздействий извне.
Задач у клетки множество. Все ткани и органы обновляются, сохраняя функциональную полноценность, обеспечивают энергией многообразные биосинтетические процессы, расщепляют устаревшие молекулы, потерявшие свою работоспособность. Процессы анаболизма и катаболизма (синтеза и распада) строго сбалансированы. За счёт высокой специализации функций клеток у ряда органов (например, сердца, печени, мозга) нет дублёров. Каким же образом клетки получают информацию о необходимости «включения» того или иного процесса?
|
|
|
Источниками информации для клеток служат внешние воздействия на человека из окружающей среды. В организме существует многоступенчатая иерархическая система управления, чёткое соподчинение и взаимосвязь между всеми уровнями. Ненужные и лишние действия отсутствуют. Это важные принципы регуляции. Законодатель здесь — центральная нервная система. Её коммуникации — периферическая нервная система. Форма реализации команд — электрический сигнал. Средства её реализации — химические вещества, огромнейшее, несметное множество посредников разного химического строения, а, следовательно, и различного информативного уровня.
Современная наука рассматривает три основные контролирующие и регулирующие системы организма. Это нервная, иммунная и эндокринная системы.
Нормальное функционирование органов нашего тела основано на том, что они должны потреблять одни вещества для выработки других, необходимых организму. Для решения этой задачи существует система внутреннего контроля и регулирования — гормональная, или эндокринная система.
|
|
|
Эндокринная система человека — это совокупность специальных органов (желез) и тканей, расположенных в разных частях организма. Железы вырабатывают биологически активные вещества — гормоны (от греческого hormáo — привожу в движение, побуждаю), которые выполняют роль химических агентов. Гормоны выделяются в межклеточное пространство, где его подхватывает кровь и переносит в другие части организма. Гормоны влияют на деятельность органов, изменяя физиологические и биохимические реакции путём активации или торможения ферментативных процессов (процессов ускорения биохимических реакций и регулирования обмена веществ). То есть, гормоны оказывают на органы-мишени специфическое действие, которое, как правило, не способны воспроизвести другие вещества. Гормоны участвуют во всех процессах роста, развития, размножения и обмена веществ. Химически гормоны представляют собой разнородную группу; многообразие представленных ими веществ включает стероиды, производные аминокислот, пептиды и белки.
Железы, вырабатывающие гормоны, называют железами внутренней секреции, эндокринными железами. Они выделяют продукты своей жизнедеятельности — гормоны — непосредственно в кровь или лимфу (гипофиз, надпочечники и др.). Есть также железы другого вида — железы внешней секреции (экзокринные). Они не выделяют свои продукты в кровоток, а выделяют секреты на поверхность тела, слизистых оболочек или во внешнюю среду. Это потовые, слюнные, слезные, молочные железы и другие. Деятельность желез регулируется нервной системой, а также гуморальными факторами (факторами из жидкой среды организма).
|
|
|
Биологическая роль эндокринной системы тесно связана с ролью нервной системы; эти две системы взаимно координируют функцию других органов и систем органов, нередко разделённых значительным расстоянием.
Основные железы внутренней секреции это — гипоталамус, гипофиз, щитовидная железа, околощитовидные железы, поджелудочная железа, надпочечники и половые железы.
Центральным звеном эндокринной системы является гипоталамус и гипофиз.
Гипоталамус — это орган головного мозга, который, наподобие диспетчерской, даёт распоряжения по выработке и распределению гормонов в нужном количестве и в нужное время.
|
|
|
Гипофиз – железа, расположенная в основании черепа, выделяющая большое количество трофических гормонов — тех, которые стимулируют секрецию других эндокринных желез.
Гипофиз и гипоталамус надёжно защищены костным скелетом черепа и выполнены природой в уникальном для каждого организма, единственном экземпляре.
Периферическое звено эндокринной системы — щитовидная железа, поджелудочная железа, надпочечники, половые железы.
Щитовидная железа — секретирует три гормона; расположена под кожей в передней поверхности шеи, и ограждена от верхних дыхательных путей половинками щитовидного хряща. К ней примыкают четыре небольшие околощитовидные железы, участвующие в обмене кальция.
Поджелудочная железа — этот орган является одновременно экзокринным и эндокринным. Как эндокринный, он вырабатывает два гормона — инсулин и глюкагон, регулирующие обмен углеводов. Поджелудочная железа вырабатывает и снабжает пищеварительный тракт ферментами для расщепления пищевых белков, жиров и углеводов.
С почками граничат надпочечники, объединяющие деятельность двух типов желез.
Надпочечники — представляют собой две небольшие железы, расположенные по одной над каждой почкой и состоящие из двух самостоятельных частей — коры и мозгового вещества.
Половые железы (яичники у женщин и яички у мужчин) — вырабатывают половые клетки и другие основные гормоны, участвующие в репродуктивной функции.
Как мы уже знаем, все эндокринные железы и отдельные специализированные клетки синтезируют и секретируют в кровь гормоны.
Исключительна мощь регулирующего воздействия гормонов на все функции организма. Их сигнальная молекула вызывает разнообразные изменения в обмене веществ: регулирует перераспределение энергетического материала и скорость его использования, управляет пополнением топливно-энергетических ресурсов или мобилизует их, усиливает выделение секретов — продуктов деятельности органов, других желез внутренней секреции и т.д. Они определяют ритм процессов синтеза и распада, реализуют целую систему мер для поддержания водного и электролитного баланса — словом, создают индивидуальный оптимальный внутренний микроклимат, отличающийся стабильностью и постоянством, благодаря исключительной гибкости, способности к молниеносному реагированию и специфичности регуляторных механизмов и контролируемых ими систем.
Выпадение каждого из компонентов гормональной регуляции из общей системы нарушает единую цепь регуляции функций организма и приводит к развитию различных патологических состояний.
Спрос на гормоны определяется местными условиями, возникающими в тканях или органе, наиболее зависимом от определённого химического законодателя.
Если представить, что мы попали в режим повышенной эмоциональной нагрузки, то обменные процессы усиливаются. Необходимо обеспечить организм дополнительными средствами для преодоления возникших проблем. Глюкоза и жирные кислоты, легко распадаясь, могут обеспечить мозг, сердце и ткани других органов энергией. Их не нужно срочно вводить с пищей, так как в печени и мышцах существуют запасы полимера глюкозы — гликогена, животного крахмала, а жировая ткань надёжно обеспечивает нас резервным жиром. Этот метаболический запас обновляется, поддерживается в хорошем состоянии ферментами, использующими их в случае необходимости и своевременно пополняющимися при первой же возможности, при появлении малейших избытков.
Ферменты, способные расщеплять продукты наших запасов, расходуют их только по команде, приносимой к тканям гормонами.
В организме вырабатывается множество гормонов. Они обладают разным строением, им свойствен различный механизм действия, они изменяют активность существующих ферментов и регулируют процесс их биосинтеза заново, обусловливая рост, развитие организма, оптимальный уровень обмена веществ.
В клетке сосредоточены разнообразные внутриклеточные службы — системы по переработке питательных веществ, преобразованию их в элементарно простые химические соединения, которые могут быть использованы по усмотрению на месте (например, для поддержания определённого температурного режима). Наш организм живёт при оптимальном для него температурном режиме — 36-37°С. В норме в тканях не возникает резких температурных перепадов. Резкая смена температуры для организма, не подготовленного к этому — фактор опустошительного разрушения, способствующий грубому нарушению целостности клетки, её внутриклеточных образований.
В клетке имеются силовые станции, деятельность которых в основном специализирована на аккумуляции энергии. Они представлены сложными мембранными образованиями – митохондриями.
Специфика деятельности митохондрий заключается в окислении, расщеплении органических соединений, питательных веществ, образовавшихся из белков, (углеводов и жиров пищи), но в результате предшествующих обменных превращений, потерявших уже признаки молекул биополимеров. Распад в митохондриях сопряжён с важнейшим для жизнедеятельности процессом. Происходит дальнейшее разукрупнение молекул и образование абсолютно идентичного продукта независимо от первичного источника. Таково наше топливо, которое организм использует очень осмотрительно, поэтапно. Это позволяет не только получать энергию в виде тепла, обеспечивающего комфортность нашего существования, но и главным образом накапливать её в виде универсальной энергетической валюты живых организмов — АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты).
Высокая разрешающая способность электронно-микроскопических устройств позволила распознать структуру митохондрий. Фундаментальные исследования отечественных и зарубежных учёных способствовали познанию механизма уникального процесса — аккумуляции энергии, служащего проявлением функции внутренней мембраны митохондрий. В настоящее время сформировалась самостоятельная отрасль знаний об энергообеспечении живых существ — биоэнергетика, изучающая судьбу энергии в клетке, пути и механизмы её накопления и использования.
В митохондриях биохимические процессы превращения молекулярного материала имеют определённую топографию (расположение в организме). Ферментные системы окисления жирных кислот, аминокислот, а также комплекс биокатализаторов, образующих единый цикл по распаду карбоновых кислот в результате предшествующих реакций распада углеводов, жиров, белков, потерявших сходство с ними, обезличенных, унифицированных до десятка однотипных продуктов, которые сосредоточены в матриксе митохондрий — составляют так называемый цикл лимонной кислоты, или цикл Кребса.
Деятельность этих ферментов позволяет накапливать в матриксе могучую силу энергетических ресурсов. Вследствие этого митохондрии образно называют электростанциями клетки. Они могут использоваться для процессов восстановительного синтеза, а также образуют горючий материал, из которого набор ферментов, вмонтированных асимметрично поперёк внутренней мембраны митохондрий, извлекает энергию для жизнедеятельности клетки. Окислителем в обменных реакциях служит кислород. В природе взаимодействие водорода и кислорода сопровождается лавинообразным выделением энергии в виде тепла.
При рассмотрении функций любых клеточных органелл (“органов” простейших) становится очевидным, как их деятельность и режим работы клетки зависят от состояния
мембран, их проницаемости, специфики набора ферментов, образующих их и служащих строительным материалом этих образований.
Правомочна аналогия между текстами — набором букв, образующих слова, складывающиеся во фразы — и способом шифрования информации в нашем организме. Имеется в виду последовательность чередования нуклеотидов (составной части нуклеиновых кислот и других биологически активных соединений) в молекуле ДНК — генетическом коде, в котором, как в древнем манускрипте, сосредоточены необходимые сведения о воспроизведении белков, присущих данному организму. Примером кодирования информации языка органических молекул может служить наличие рецептора, узнаваемого гормоном, распознающего его среди массы различных соединений, сталкивающихся с клеткой.
Когда какое-то соединение устремляется в клетку, то самопроизвольно проникнуть в неё оно не может. Барьером служит биологическая мембрана. Однако в неё предусмотрительно вмонтирован специфический переносчик, который доставляет претендента на внутриклеточную локализацию по назначению.
Возможно ли в организме различное «толкование» его молекулярных обозначений — “текстов”? Совершенно очевидно, что это — реальный путь к дезорганизации всех процессов в клетках, тканях, органах.
«Внешнедипломатическая служба» позволяет клетке ориентироваться в событиях внеклеточной жизни на уровне органа, постоянно находиться в курсе текущих событий во всём организме, выполняя распоряжения нервной системы с помощью гормонального контроля, получая топливно-энергетический и строительный материал. Помимо этого, внутри клетки постоянно и гармонично идёт своя молекулярная жизнь.
В клеточном ядре хранится клеточная память — нуклеиновые кислоты, в структуре которых закодирована программа образования (биосинтеза) разнообразнейшего набора белков. Они осуществляют строительно-структурную функцию, являются биокатализаторами-ферментами, могут осуществлять транспорт некоторых соединений, исполнять роль защитников от чужеродных агентов (микробов и вирусов).
Программа содержится в ядерном материале, а работу по построению этих крупных биополимеров осуществляет целая конвейерная система. В генетически строго определённой последовательности подбираются и скрепляются в единую цепь аминокислоты, кирпичики белковой молекулы. Эта цепь может насчитывать тысячи аминокислотных остатков. Но в микромире клетки невозможно было бы разместить весь необходимый материал, если бы не исключительно компактная упаковка его в пространстве.
Этиловый спирт вторгается в нормальную глубоко внутреннюю жизнь организма на клеточном уровне как разрушитель. Малые размеры элементарно устроенной молекулы винного спирта исключают необходимость дробления её в пищеварительном тракте — ротовой полости, пищеводе, желудке и кишечнике. Наличие дифильных свойств – способности растворяться в воде и растворять жиры — обеспечивает льготные условия для усвоения этанола. Уже в желудке, где всасывается около 20 % спирта, и в двенадцатиперстной кишке, из которой поступает в кровь остальное его количество, физические и химические свойства спирта обусловливают повреждение слизистой оболочки.
На пищеварение возложена ответственная функция. Употребляемой пище предстоит пройти длинную дистанцию. Этот процесс начинается в ротовой полости. Желудок и тонкий кишечник, особенно начальная его часть — двенадцатиперстная кишка, — главная лаборатория по химической переработке пищевых продуктов. В их просвет ритмично, в соответствии с ритуалом приёма пищи, строго индивидуально, в зависимости от её качественного и количественного состава поступают секреты, богатые ферментами, соляной кислотой, бикарбонатами.
Поджелудочная железа, железы кишечника, желчный пузырь, освобождаясь от содержимого, заполняют двенадцатиперстную кишку секретами, желчью, необходимыми для расщепления и транспортирования жиров, жирорастворимых витаминов, углеводов и белков. Другими словами, создаются условия, необходимые для того, чтобы сложные углеводы превратились в набор моносахаридов, белки — в смесь аминокислот, из жиров образовались жирные кислоты, глицерин, а также ряд низкомолекулярных органических и минеральных соединений. Далее в пищеварительном тракте осуществляется сортировка этого набора различных по строению, массе и растворимости веществ. Что-то выводится наружу, какой-то минимум остаётся для поддержания жизни микрообитателей толстого кишечника.
Со многими микроорганизмами у нас налажены отношения “взаимовыручки”: мы им — пищевые продукты, они нам — некоторые витамины группы В и участие в расщеплении некоторых сложных соединений, на которые организм не затрачивает собственные усилия. Потом, естественно, организму приходится за эти услуги расплачиваться — обезвреживать токсические соединения, образующиеся при жизнедеятельности микрофлоры (например, попадающие в организм из окружающей среды с «плохой экологией»), но при здоровой и состоятельной печёночной ткани это привычная, рутинная работа, с которой печень легко справляется.
Алкоголь вмешивается в налаженный режим работы пищеварительного тракта, вызывая изменения состояния слизистой на всём её протяжении и внося тем самым диссонанс в процессы переваривания и транспортировки пищи. Нарушаются тонкие процессы пристеночного пищеварения, изменяется постоянство строения плазматических мембран клеток кишечной стенки.
Этанол всасывается за счёт диффузии. Необходимо отметить, что эта операция осуществляется им с молниеносной скоростью. Беспрепятственно преодолевающий липидно - белковый состав мембран, преимущественно разжижающий гидрофобный (способный не смачиваться водой, как бы «водоотталкивающий») липидный слой, этиловый спирт уже через несколько минут после его приёма обнаруживается в крови.
Уже при однократном поступлении этанола, в клеточных мембранах наблюдаются структурные перестройки. Укорачиваются жирные кислоты фосфолипидных компонентов. В них образуются двойные связи, происходит дефектная упаковка молекулярного материала в мембранах. Они становятся как бы «дырявыми», в щели могут проникать те вещества, для которых мембрана обычно служит преградой.
На дезорганизующее многократное поступление этилового спирта организм реагирует усиленной поставкой в мембраны холестерина — циклического соединения, синтезируемого из продуктов обмена глюкозы и жирных кислот. Холестерин цементирует мембраны, повышая их жёсткость и снижая «текучесть». Однако это не спасает клетку.
При алкогольной интоксикации образуются нетипичные фосфолипиды, обладающие токсическим действием на клетки. В мембранах изменяется типичный для них углеводный профиль: снижается содержание гликолипидов, гликопротеидов, сложных белков, содержащих углеводные компоненты. При этом изменяется трансмембранный перенос (перенос через, сквозь мембраны) ионов кальция, что обусловливает нарушение процессов передачи нервных импульсов. Такие серьёзные повреждения в мембранах отмечаются параллельно с развитием пристрастия к алкоголю, способности переносить повышенные дозы — признаками, характерными для хронического алкоголизма. Считается, что проводимая этанолом «реконструкция» мембран служит одним из механизмов формирования влечения и зависимости от алкоголя.
Работа мозга и алкоголь
Разум, интеллект, быстрота реакций — все эти умозрительные характеристики и понятия базируются в первую очередь на материальной основе — огромном количестве разнородных клеток, тесно связанных между собой структурно и функционально. Их поддерживают и питают глиальные клетки (клетки головного мозга, которые участвуют в обменных процессах нервной ткани, выполняют опорную функцию), которых также насчитывается великое множество. Анатомически контакты между нервными клетками мозга и удалёнными от него периферическими объектами осуществляются посредством отростков двоякого типа.
Ввод информации в клетку осуществляется с помощью коротких ветвистых отростков — дендритов. В теле нейрона происходит непрерывная квалифицированная работа по интеграции и комбинации различных поступающих сигналов. Следствие такой деятельности — выработка своего собственного сигнала, генерированного с учётом поступившей информации и представляющего усреднённый результат проанализированных сведений.
Выход сигнала реализуется через длинный отросток — аксон, а затем поступает к другим нервным клеткам. Сигналы, которыми обмениваются клетки, бывают двух типов: электрические и химические. Весь нейрон, образованный телом, ветвящимися дендритами и длинным аксоном, поляризован таким образом, что внутри он заряжен отрицательно на 70 миливольт по отношению к наружной поверхности. Это «потенциал покоя», образованный за счёт различного соотношения ионов калия и натрия. В мембране нейрона имеются условия для создания градиента — разницы в содержании калия и натрия внутри и вне клетки. Поддержание характерного градиента возможно только при сохранении целостности мембраны нейрона: из клетки выводится натрий и пропускается внутрь калий. Изменение разности потенциалов, создаваемой таким образом между наружной и внутренней сторонами клетки в состоянии покоя — это электрические сигналы нервов.
Между структурой, доставляющей информацию (аксон и его окончание) и воспринимающей её (дендрит, тело клетки), имеется специальный контакт — синапс. Синаптическая щель служит своего рода разъёмом, прерывающим проведение нервного импульсасигнала. Роль передатчика выполняет химический посредник-медиатор (соединение, опосредующие течение нейропсихических процессов в центральной и периферической нервной системе), выделившийся в ответ на поступление импульса на пресинаптической мембране окончания аксона, он диффундирует (всасывается и распространяется) через щель к противоположной её стороне, к постсинаптической мембране другого нейрона. Медиатор оказывает на неё одно из двух воздействий — возбуждающее, связанное с понижением мембранного потенциала и выработкой импульсов с бóльшей частотой, или тормозящее, при котором постсинаптический мембранный потенциал стабилизируется. Такую клетку трудно вывести из «равновесия», генерация импульсов в ней происходит с меньшей частотой или вообще затухает. Каким является данный синапс — возбудительным или тормозным, — зависит от характера выделяемого пресинаптическими клетками медиатора, а также непосредственно от воспринимающего устройства — химизма мембраны постсинаптической клетки.
Таким образом, универсальным средством общения нейронов служит нервный импульс. Независимо от типа волокна, его функциональных особенностей, связи с процессом зрительных восприятий, движением или мышлением — сигналы везде практически одинаковы. Их разница состоит в разной частоте импульсов в секунду.
В мозге тонко дифференцированы различные зоны, ответственные за определённые функции и состояние организма. Различные психоэмоциональные эффекты (вегетативные, отвечающие за питание и рост, и двигательные) достигаются за счёт существования в них тормозных и возбудительных синапсов, наличия в этих специализированных участках довольно обширного ассортимента нейромедиаторов.
В настоящее время известно около 30 химических соединений, выполняющих в мозге медиаторную функцию. Они не разбросаны беспорядочно по причудливому рисунку ткани мозга, а сосредоточены в определённых его областях, в тех группах нейронов, аксоны которых устремлены к высокоспециализированным областям мозга.
Определённую группу составляют вещества, образующиеся при трансформации аминокислот. По строению они относятся к аминам (обширный класс азотсодержащих органических соединений). Они синтезируются в мозге в малых количествах, но в структуре их молекул закодирована информация, служащая мощным регулятором вегетативных функций, психического, эмоционального состояния, двигательных реакций. Чаще всего нейроны обладают ферментным набором, необходимым для образования медиатора одного типа. Синтезированные впрок молекулы хранятся в специальных кладовых — синаптических пузырьках, расположенных в окончании аксона. Они защищены от разрушения ферментов, действующих на них после выхода из пузырьков. Освобождение из хранилищ осуществляет нервный импульс. Медиатор связывается с рецепторами постсинаптической мембраны, и тут реализуется перевод всего запаса информации химического сигнала в специфическую физиологическую реакцию, например образование и выделение гормона клетками железы, сокращение мышечного волокна, возбуждение или торможение нейрона. В зависимости от характера (назначения) аксонов нейронов, вырабатывающих соответствующие медиаторы в определённые доли мозга, наблюдаются характерные эффекты. Многие нервные клетки, вырабатывающие из аминокислоты тирозина медиатор норадреналин, сосредоточены в стволе мозга, образуя там скопления. Их аксоны достигают гипоталамуса (центра веге- тативных функций организма), мозжечка и переднего мозга. Оказалось, что норадреналин (один из медиаторов) контролирует двигательную активность, эмоциональное и психическое состояние. Он причастен к поддержанию бодрствования, системе поощрения («центр удовольствия»), словом, формированию приятных, положительных эмоций, к регуляции настроения в целом.
Предшественник синтеза норадреналина — дофамин сосредоточен в нейронах в области среднего мозга. Их аксоны достигают переднего мозга, где участвуют в регуляции эмоционального состояния; в области полосатого тела 1 в головном мозге они выполняют ведущую роль в регуляции сложных движений.
Общеизвестны опыты со вживлением микроэлектродов в стволовую часть мозга, проводившиеся на крысах: стремление получать удовольствие заставляло животных самостоятельно замыкать электрическую цепь, раздражая и активируя тем самым нейроны, которые с помощью специфических химических посредников (норадреналина, дофамина) стимулировали их положительный эмоциональный фон.
Образуемый из аминокислоты триптофана медиатор серотонин сосредоточен в области ствола мозга. Нейроны этого центра достигают гипоталамуса, других областей мозга. Считают, что серотонин участвует в процессах терморегуляции, чувствительного восприятия, перехода от бодрствования ко сну.
Есть вещества, обладающие возбуждающим воздействием на большинство нейронов мозга. Этой способностью обладают глутаминовая и аспарагиновая аминокислоты — естественные продукты гидролиза (расщепления органических соединений с участием воды) белков.
Ферментативное отщепление от глутаминовой кислоты одной функциональной группы ведёт к образованию гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) — универсального тормозного медиатора в центральной нервной системе.
Сосуды головного мозга обладают уникальной особенностью: за счёт дополнительного плотного слоя окружающих глиальных клеток стенка их непроницаема для множества соединений. Так природа защитила мозг как от случайных соединений, так и от обычных естественных промежуточных и конечных продуктов обмена. Многие аминокислоты, холестерин, лекарственные препараты не в состоянии пассивно поступать из общего кровотока в ткань мозга. Молекулы должны быть либо очень маленькими (как, например, молекулы кислорода), либо легко растворяться в липидных компонентах мембран глиальных клеток. Этим требованиям вполне соответствует этанол.
Молекула этанола характеризуется малыми размерами и обладает выраженными дифильными свойствами (способностью растворяться в воде и растворять жиры). Гематоэнцефалический барьер (физиологический механизм, регулирующий обмен веществ между кровью, спинномозговой жидкостью и мозгом; защищает центральную нервную систему от проникновения чужеродных веществ, введённых в кровь, или продуктов нарушенного обмена веществ) для молекулы этанола — не преграда. Хотя основная часть выпитого алкоголя (около 80 %) окисляется в печени, через 8 секунд после появления спирта в крови, он обнаруживается в спинномозговой жидкости, в ткани мозга. Если концентрацию алкоголя в крови принять за единицу, то в печени она будет 1,45, в спинно-мозговой жидкости — 1,50, а в головном мозге — 1,75. Многие клетки мозга таким образом оказываются обречены. Воздействие этанола на пока ещё целые мембраны нейрона, а также вмешательство этанола в нормальную работу веществ-медиаторов искажает поступающие к головному мозгу сигналы, что является нарушением работы всей нервно-психической деятельности человека.
О функциях эндогенного этанола
Один из основных вопросов в наркологии этилового спирта — вопрос о взаимоотношении между этанолом, образованным эндогенно, в самом организме, и поступившим извне, причём не только с алкогольными напитками, но и с пищевыми продуктами. Между тем возникновение и развитие алкоголизма с высокой вероятностью связано с этим далеко ещё не изученным процессом.
В медицине различат следующие виды эндогенного этанола (сокращённо ЭЭ):
1. внутриклеточный ЭЭ (продукт внутриклеточного метаболизма);
2. внеклеточный ЭЭ: ЭЭ межклеточной жидкости, ЭЭ спинномозговой жидкости; ЭЭ лимфы, ЭЭ крови;
3. условно ЭЭ (продукт микробной ферментации сахара в нижнем отделе желудочно-кишечного тракта — ЖКТ).
1. Эндогенный (внутренний) этанол относится к незаменимым факторам обмена веществ. Внутриклеточный ЭЭ является естественным метаболитом (далее – эндогенный этанол (ЭЭ)) — веществом, образующимся в организме на опредёленном этапе процессов усвоения пищевых продуктов, и по принципу обратной связи, участвующим в регуляции этих процессов. ЭЭ является промежуточным продуктом катаболизма (процесса разложения на более простые вещества) углеводов; будучи конечным веществом анаэробного (без кислородного) этапа, в виде ацетилкоэнзима А (продукт конденсации коэнизма А с уксусной кислотой) вступает в аэробную фазу – цикл Кребса, в котором окисляется до углекислого газа и воды.
Внутриклеточный ЭЭ участвует в энергетическом обмене клетки, осуществляя челночный перенос энергии между митохондриями и цитозолем (часть цитоплазмы клетки) и удаляя из клетки избыток выделяющих энергию субстратов.
Потребность в переносе энергии между митохондриями и цитозолем обусловлена тем обстоятельством, что энергетические процессы в этих структурах клетки несколько различны и разделены митохондриальной мембраной. В цитозоле энергия производится в процессе гликолиза — анаэробного расщепления глюкозы на пируват и лактат. В митохондриях энергия производится в результате функционирования цитратного цикла, сопряжённого с дыхательной цепью, производящей аденозинтрифосфат (АТФ) – аккумулятор и переносчик энергии.
Как в цитозоле, так и в митохондриях энергия производится в процессе окислительно-восстановительных реакций, которые протекают с участием дегидрогеназ и никотинамида-дениндинуклеотида (НАД) в окисленной (НАД+) или восстановленной (НАДН) форме.
Энергия возникает в процессе отделения от окисляемой молекулы атомов водорода. Энергия в виде атома водорода и двух электронов, которая переносится на НАД+ с образованием НАДН, называется восстанавливающим эквивалентом.
Митохондрии снабжают клетку энергией не только в форме АТФ, но и в форме восстанавливающих эквивалентов посредством НАДН, который используется для восстановительных синтезов в цитоплазме. Однако внутренняя мембрана митохондрий является непроницаемой для НАД+ и НАДН. Поэтому для переноса восстанавливающих эквивалентов между митохондриями и цитозолем должен использоваться так называемый субстратный челнок — соединение, окисление которого сопровождается высвобождением восстанавливающих эквивалентов, а восстановление – его присоединением. Субстратный челнок должен легко проникать через митохондриальную мембрану и восстанавливаться или окисляться на внутренней и внешних сторонах мембраны, перенося тем самым восстанавливающий эквивалент через мембрану.
Поскольку митохондриальная мембрана проницаема для этанола и ацетальдегида, таким субстратным челноком служит обратимое превращение «этанол – ацетальдегид», катализируемое НАД-зависимой алкогольдегидрогеназой (АДГ) по обе стороны мембраны. Такой челнок характерен не только клеткам млекопитающих, он функционирует также в клетках дрожжевых грибов и некоторых простейших.
В митохондриях окислительные реакции с выделением энергии происходят в процессе функционирования цитратного цикла — цепи биохимических реакций, в которых исходный субстрат ацетил-КоА окисляется до СО 2 с выделением энергии в форме восстанавливающих эквивалентов. Эта энергия поступает в систему цитохромов (сложных белков) и в дыхательную цепь, где и происходит синтез АТФ – универсального переносчика энергии, которая используется в различных энергетически-зависимых реакциях в клетке. Особенно высокая потребность в АТФ имеет место в нейронах мозга, где энергия используется для поддержания электрохимических градиентов, обеспечивающих передачу нервных импульсов. Дефицит, даже незначительный, АТФ в нейронах мозга приводит к целому ряду компенсаторно-восстановительных процессов, в первую очередь – к актуализации тяги к алкоголю.
В митохондриях ацетил-КоА преобразуется в ацетат, который в последующем с помощью ацетальдегиддегидрогеназы превращается в ацетальдегид; в дальнейшем из ацетальдегида под влиянием алкогольдегидрогеназы образуется ЭЭ. Это циклическая внутриклеточная реакция. Алкогольдегидрогеназа присутствует не только в гепатоцитах печени – её там больше всего, но, кроме того, она содержится в клетках всех тканей, включая нейроны мозга.
Именно внутриклеточный ЭЭ можно считать истинно эндогенным этанолом (ИЭЭ).
2. Внеклеточный ЭЭ – ЭЭ межклеточной жидкости, ЭЭ спинномозговой жидкости, ЭЭ лимфы, ЭЭ крови. Концентрация ЭЭ в крови и печени составляет 0,003-0,015 %. У взрослого здорового человека содержание ЭЭ в организме составляет от 2 до 20 г. (по теоретическим расчётам, основанным на экспериментальных данных). Как естественный метаболит ЭЭ обнаруживается в поте, моче и всех других выделениях организма.
3. Одной из фракций внеклеточного этанола является «условно эндогенный этанол», синтезируемый в результате микробной ферментации сахара в нижнем отделе ЖКТ. Он абсорбируется слизистой оболочкой и поступает в воротную вену, а затем – в печень.
В последние годы значительное внимание в механизмах действия этанола на центральную нервную систему уделяют гамма-аминомасляной кислоте (ГАМК), являющейся главным тормозным медиатором в мозге, и ГАМК-ергической системе. Исследователи предполагают, что активность тормозящей системы ГАМК обусловлена некоторыми биохимическими и поведенческими эффектами воздействия этанола. Ряд работ демонстрирует, что этанол влияет на способность ГАМК связываться со специфическими рецепторами и изменяет метаболизм медиатора, повышая синаптическую передачу нервного импульса в ГАМК-ергических нейронах. Установлено, что один из подтипов рецепторов ГАМК, ГАМКА-рецептор, связан с открытием каналов для ионов хлора.
Внеклеточный алкоголь воздействует на ГАМК А -рецептор, вызывая вход в клетку отрицательно заряженного иона хлора – токсического для клетки.
Участие ЭЭ в регуляции обмена энергии в организме. Организм человека вырабатывает бóльшую часть энергии следующим образом. Основным источником энергии для живых существ является окисление пищевых веществ, а точнее атомов водорода, имеющих электрон, обладающий запасом свободной энергии. Энергию электрона, входящего в атом водорода, организм «отбирает» у него и «присваивает себе» в процессе движения атомов водорода по «дыхательной цепи» цитохромов и преобразует её в энергию химических связей в молекулах АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты). В начале дыхательной цепи атом водорода, в конце — атом кислорода. Когда водород отдаст всю свободную энергию своего электрона, он выходит из дыхательной цепи и соединяется с атомом кислорода, в результате образуется молекула воды. Процесс окисления атомов водорода, идущий одновременно с образованием макроэргических связей в молекулах АТФ, называется окислительным фосфорилированием. Это основной источник энергии в организме человека.
ЭЭ является регулятором активности этого процесса. При дефиците этанола в организме процессы энергообразования тормозятся и снижается уровень функциональной активности всех клеток, особенно нервных. У здоровых людей этого не бывает. При сильном напряжении (стрессе), количество ЭЭ резко снижается.
Поступающий в ЖКТ экзогенный алкоголь из кровяного русла быстро проникает в клетку, диффундирует в митохондрии и следует путём эндогенного алкоголя, но в обратном направлении. Эти реакции обратимы, они одновременно идут как в направлении «алкоголь-ацетальдегид», так и в направлении «ацетальдегид-алкоголь», когда клетка нуждается в энергии. В результате окисления одной молекулы этанола в митохондриях дыхательная цепь получает энергию, достаточную для синтеза 17 молекул АТФ.
Способность алкоголя быстро восстанавливать энергетическое обеспечение вносит соответствующий вклад в неосознанную пагубную потребность человека употреблять алкоголь при ощущении физической и умственной усталости.
При возрастании количества принятого алкоголя начинают превалировать фармакологические эффекты, биохимические основы которых активно исследованы наркологией.
При отравлениях алкоголем непосредственной причиной смерти является остановка тканевого дыхания вследствие блокады ферментов, участвующих в этом процессе. Этанол нарушает движение водорода (электрона) по дыхательной цепи навстречу кислороду, то есть не даёт возможности кислороду участвовать в процессе тканевого дыхания. Конечный результат алкогольного отравления такой же, как при отравлении тканевыми ядами и удушении.
Суммируя известные данные о свойствах и эффектах эндогенного этанола, можно сказать следующее: эндогенный этанол, как незаменимый фактор обмена веществ, принимает непосредственное участие в поддержании энергетических потребностей организма.
Духовно-нравственные потребности человека могут быть отражены на биологическом уровне качеством работы системы поддержания энергетических потребностей. Духовнонравственные потребности личности неотделимы от социальных целей и напрямую связаны с уровнем индивидуального развития личности и зависят от её характера (свойств его натуры), целеустремленности.
Таким образом физиологические эффекты функционирования эндогенного этанола в некотором роде определяются характером «духовности» индивида.
У «творческой» личности основная масса эндогенного этанола будет энергетически подпитывать те структуры, которые принимают участие в процессе творчества. То есть этанол у таких личностей, в первую очередь, будет принимать участие в регуляции процессов торможения и возбуждения головного мозга, деятельности полушарий головного мозга, восприятия, обработки и передачи знаний и информации, подержания высших созидательных психических функций.
У лиц противоположного характера (не привыкших обдумывать свои действия, живущих «как все») этанол будет подпитывать деструктивные эффекты как на биологическом, так и на социальном уровнях.
Принимая экзогенный этанол в расчёте на его помощь творчеству, «творческая» личность малыми дозами активизирует те структуры, которые принимают участие в процессе творчества. Но при этом такая личность наносит непоправимый ущерб творческому процессу в будущем, поскольку огрубляет восприятие мира. К тому же с каждым следующим «вливанием ради творчества» экзогенного этанола требуется больше и больше. Именно поэтому многие деятели сферы искусства и науки, прибегая к употреблению экзогенного этанола, становятся алкоголиками. Но, огрубляя своё мировосприятие, они, как правило, так и продолжают считать себя гениальными, но «не понятыми». Оттого пьют ещё больше.
В последние годы в разных странах, в том числе и в России, дискутируется вопрос о пользе алкогольных изделий. Особый вклад в учение о «пользе» алкоголя вносят как раз «творческие» личности — работники сферы культуры и медицины. Современникам напоминают об известной с древних и средних веков энотерапии — системе лечения ряда заболеваний разными винами. История медицины знает периоды употребления чистого спирта в качестве самостоятельного «лекарства». Общеизвестно культурно принятое употребление алкоголя при простудных заболеваниях, его назначение во время войн и конфликтов при травматическом шоке и стрессах, особенно при недостатке других лекарственных средств.
Некоторые лекарственные препараты изготавливают на спиртовых растворах. Все эти факты (скорее — мифы) связаны с тем, что экзогенный и эндогенный этанолы имеют одну и ту же химическую формулу. Поэтому в отличие от наркотиков, которые являются лишь аналогами вырабатываемых организмов нейромедиаторов — этанол вообще не различают по химическому составу, и многие (в первую очередь врачи) считают его полезным, раз он вырабатывается самим организмом. Иначе говоря, раз этанол является естественным эндогенным метаболитом человека — считается, что его происхождение (внутреннее или внешнее) не столь важно, и якобы в лечебных целях он полезен в небольших дозах при приёме извне.
Это — опасное заблуждение.
Помимо этого можно предполагать, что эндогенный этанол, как и экзогенный, активирует высвобождение норадреналина и дофамина из предсинаптических структур в лимбических отделах и в среднем мозге, то есть в отделах центральной нервной системы, относящихся к системе эмоциональной “награды” мозга и регулирующих эмоциональное состояние и мотивационные процессы. Вероятно, именно поэтому снижение концентрации эндогенного этанола (при старении, голодании, авитаминозах, стрессах и т.п.) индуцирует у несознательных граждан потребность в употреблении алкогольных напитков. К тому же известно, что определённые физические упражнения (связанные с психотехниками), музыка, психотерапия могут усилить выработку эндогенного этанола, с чем и связан эффект создания «хорошего настроения».
Автор ВП СССР
Первая редакция: 6 ноября — 2 декабря 2005 г.
Уточнения и добавления: 4 — 6 декабря 2005 г.
Вторая редакция: 21 мая 2006 г., 24 августа — 3 октября 2008 г.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 172; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!