Николай Амосов - Раздумья о здоровье

Рассмотрим до предела упрощенную схему клетки. Вверху изображены “органы управления”— ДНК, состоящая из генов, и рибосомы; ниже — “рабочие элементы”, тоже условно поделенные на “специфические” и “обеспечивающие” структуры, которые выполняют соответствующие функции. Толстыми стрелками с надписями обозначены внешние “входы” и “выходы”, тонкими — прямые и обратные связи между элементами.

Деятельность клетки сводится к многочисленным химическим реакциям, каждая из которых протекает под действием своего белка-фермента. Белки синтезируются, “печатаются” в рибосомах по матрицам — образцам РНК, которые получаются путем копирования одного гена с ДНК. Говорят: один ген — один белок. Таким образом, в генах содержится набор “моделей” для всех видов белков-ферментов клетки, а кроме того, масса специальных генов — “инструкций”, призванных управлять, то есть включать и останавливать синтез тех или иных белков в зависимости от деятельности клетки в данный период. Например, для деления клетки нужны одни белки, для захвата пищи или переваривания ее — другие. “Неработающие” гены заблокированы. Они включаются в действие по сигналам, идущим от “рабочих” элементов (смотри стрелку “запрос на синтез”), а также от регулирующих систем организма, действующих через специфические гормоны.

В каждой клетке организма есть полный набор генов для всех видов его клеток, который сформировался еще в яйцеклетке при ее оплодотворении. В нем закодированы все белки-ферменты и все “инструкции”: как развиваться плоду, как вырасти взрослому, как должен действовать каждый вид клеток в процессе жизни человека.

“Главная” деятельность клетки, служащая нуждам целого организма, осуществляется ее “специфическими” рабочими элементами. Объем, или количество, функции, например, сила сокращения мышечного волокна, определяется тремя факторами: интенсивностью внешнего раздражителя, массой “наработанного” ранее фермента и наличием энергии, поставляемой “обеспечивающими” структурами. Для всех их на схеме показаны стрелки и надписи. “Обеспечивающие” элементы работают под воздействием “специфических”: производят по их запросам энергию в виде активных фосфорсодержащих молекул АТФ из глюкозы, аминокислот и жирных кислот, получаемых из крови.

Биохимики установили интересный факт: все живые белки закономерно распадаются на простые молекулы с постоянной скоростью. Величина ее определяется как “период полураспада”. Для белков сердечной мышцы он равен примерно 30 дням. Это значит, что из 200 граммов белка через 30 дней останется только 100, еще через 30 дней 100 / 2 = 50и так далее, если за это время не синтезируются новые молекулы.

Новый белок “нарабатывается” в рибосомах по “моделям”, снятым с гена в ответ на “запросы” от “рабочих элементов” при регулирующем воздействии гормонов. Чем напряженнее работает каждая молекула белка-фермента и чем больше этих молекул," то есть чем больше масса белка в “рабочем элементе”, тем выше “запрос”, тем больше синтезируется новых молекул белка. Так осуществляется баланс белка: одни молекулы распадаются в количествах тем больших, чем больше масса, а на их место синтезируются другие — в количествах, зависящих от интенсивности функции и от уже имеющейся массы. В то же время предел максимальной функции прямо определяется количеством белка.

Важно уяснить два типа процессов, протекающих в клетке, а соответственно и в организме, состоящем из многих клеток. Первый — тренировка. Если внешний раздражитель сильный, он заставляет функционировать все молекулы “рабочих” элементов с максимальным напряжением, от них идет максимальный “запрос на синтез” в ДНК-рибосомы, и они так же максимально синтезируют новый белок. “Старый” белок при этом продолжает распадаться с постоянной скоростью. В результате при большой нагрузке синтез обгоняет распад, и масса белка возрастает. Соответственно возрастает и мощность функции. Самый простой пример — тренировка спортсмена: чем больше нагрузка, тем больше возрастает мышечная масса и соответственно увеличивается поднимаемый тяжелоатлетом вес.

Второй процесс: детренированность. Предположим, что внешний раздражитель резко ослабляется, соответственно падает функция и уменьшается “запрос на синтез” новых молекул. В то же время наработанная ранее при большой функции масса белка продолжает распадаться с прежней скоростью. Распад обгоняет синтез, суммарная масса белка уменьшается (атрофия), и соответственно уменьшается возможность функции. Спортсмен бросил тренироваться, мышцы у него “растаяли”, и он уже не может поднять даже половину того веса, который поднимал ранее.

Эти механизмы тренировки и детренированности белковых рабочих структур универсальны для всех клеток: мышечных, нервных или железистых — и для всех их функций. В частности, именно детренированность определяет развитие многих болезней, когда орган не в состоянии справиться с возросшей нагрузкой.

Клетка живет по своим программам, заданным в ее генах. Она очень напоминает современный большой завод, управляемый хорошим компьютером с гибкими программами, обеспечивающими выполнение плана при всех трудностях. Если условия среды становятся для клетки неблагоприятными, то функции ее постепенно ослабляются, и наконец замирает сама жизнь.

На схеме показаны характеристики функциональной структуры клетки при разных уровнях тренированности. Кривые отражают изменение “специфической” (“главной” для целого организма) функции клетки в зависимости от силы внешнего раздражителя.

Над верхней кривой для самой тренированной клетки обозначены три режима: нормальный, форсированный и патологический. Что это такое? Названия говорят сами за себя. Нормальный режим обеспечивает среднюю интенсивность деятельности клетки, он устойчив и не ограничен во времени. Все химические реакции хорошо сбалансированы и не напряжены. На кривых мы видим линейную зависимость между силой раздражителя и возрастанием функций.

Форсированный режим временно обеспечивает повышенную функцию ценой снижения КПД и расходования запасов энергии. В сложном организме он вызывается действием особых веществ — активаторов, чаще всего гормонов. Деятельность его ограничена резервами энергии.

Патологический режим — это уже болезнь, и об этом особый разговор.

В чем выражается здоровье клетки? Это выполнение программ жизни: питание, рост, специфические функции, размножение. “Уровень здоровья”— это интенсивность проявления жизни в нормальных условиях среды, которая определяется тренированностью структур клетки. Есть и другое определение: