ПРЕДИСЛОВИЕ

 

 

Проблема кислородного обеспечения сердца является одной из самых актуальных в медицине и физиологии. Связано это с тем, что ишемическая болезнь сердца, в основе которой лежит недостаточное снабжение сердечной мышцы кислородом, по-прежнему остается широко распространенной в наиболее развитых странах. По-видимому, одной из причин того, что эта проблема до сих пор все еще далека от полного решения, является недостаточное изучение деятельности здорового сердца в нормальных условиях. По мере изучения множества "кислородных" отклонений от нормы и связанных с ними патологий все более возникает потребность понять: "Что же такое норма? Какой критерий заложен Природой в основу нормы, а следовательно, и здоровья?" Иными словами, необходимо иметь исходные, теоретические "точки отсчета" при тех или иных нарушениях деятельности сердца. Следует отметить, что современные определения нормы в значительной степени расплывчаты. Большая медицинская энциклопедия определяет норму как "условное обозначение равновесия организма, отдельных его органов и функций в условиях внешней среды" [БМЭ, 1961, т. 21, с. 138]. В другом издании БМЭ высказывается представление о норме как "оптимуме функционирования и развития человека" [БМЭ, 1981, т. 17, с. 196]. В этих определениях не указывается критерий, по которому норма может быть однозначно установлена.

Нормой обычно принято считать совокупность величин наиболее важных параметров, которые, как установлено из практики, соответствуют здоровому организму. Однако представляется затруднительным общий анализ деятельности организма как совокупности его органов и тканей, поскольку отсутствует общий критерий их сопряжения в единое целое. На пути к этой цели существуют значительные трудности. Это прежде всего связано с дроблением изучаемых объектов организма на все более мелкие элементы. Естественно, что при движении в таком направлении теряется значительная часть информации. (Например, если некую систему представить как 1+1, где "+" - связь, объединяющая две единицы в единое функциональное целое, то при дроблении системы "+" исчезает.) Как иронически писал Бернард Шоу, ситуация в научном мире идет к тому, что исследователь будет знать "все ни о чем и ничего обо всем". Как противовес редукционисткому методу в современной науке возникает обратное, интегративистское течение, т.е. системный подход к объекту., подразумевающий "сборку" объекта из ранее изученных частей. Академик В.А.Энгельгардт писал по этому поводу: "Главенствующим должен стать вопрос: каким образом возникает сложное из простого, какие силы тут вступают действие, каковы закономерности этого процесса, как создаются новые качества в результате прогрессивного усложнения, с переходом к новым, более высоким уровням организации" [Энгельгардт, 1970]. Для этого методологического направления В.А.Энгельгардт предложил наименование "интегратизм". Понятие интеграции неразрывно связано с системным подходом, который приобретает в настоящее время огромное значение (особенно в биологии). В этом плане большой теоретический интерес для биологов представляют работы Ю.А.Урманцева [Урманцев, 1974, 1978]. В разработанном Ю.А.Урманцевым варианте общей теории систем (ОТС) впервые введены понятия "объект", "объект-система" и "закон композиции (организации)". "Объектом" признается любой предмет мысли, т.е. предметы объективной и субъективной реальности, и не только вещи, но также качества, свойства, отношения, процессы и т.д. Соответственно, "объект-система" – это единство, созданное определенного сорта "первичными" элементами+связывающими их в целое отношениями+ограничивающими эти отношения условиями (законом композиции). Исходя из этого определения системы, в качестве "элементов" в рассматриваемых нами сердечных системах могут быть те или иные параметры архитектоники и гемодинамики, а также кислородного обеспечения. В учении Ю.А.Урманцева впервые в определение системы введен аспект организации - "закон композиции", что значительно расширяет возможности исследователя. Необходимо отметить, что организации в биологических науках чаще всего не уделяется должного внимания. До сих пор организация живого объекта многими биологами чаще всего принимается как некая данность, которая не подлежит изучению.

Интегратизм предполагает "сборку" объект-системы из ранее изученных частей. Естественно, что в основе такой сборки должны лежать экспериментальные данные. Однако большинство биологических объектов по причине их исключительной сложности чаще всего изучены очень "мозаично" в силу технических и методологических трудностей. Вследствие этого невозможно произвести достаточно полный и глубокий системный анализ многих живых систем. Сердце человека и млекопитающих по причине значительной "вертикальной" (иерархия сердечных систем) и "горизонтальной" (множество параметров деятельности) изученности представляется не только наиболее подходящим объектом для "сборки", но также и "полем поиска" для выявления не только своих собственных, "сердечных", но и общих законов и принципов организации биосистем. В настоящей монографии представлена последовательная "сборка" системы кислородного обеспечения сердца человека и млекопитающих, имеющей огромное значение для нормальной деятельности сердца и, в конечном счете, всего организма.

Следует отметить, что существующие к настоящему времени модели кислородного обеспечения сердца страдают существенными недостатками. Так в монографии Е. Вейбеля [Weibel, 1984], написанной как учебное пособие для студентов Гарвардского университета в США, использованы устаревшие концепции А. Крога транспорта кислорода в тканях. В современном учебнике по физиологии, изданном в Штуттгарте в 1999 г. под редакцией известного специалиста по транспорту кислорода Г. Тевса [Thews et al., 1999], анализ транспорта кислорода также производится по модели Крога. В этих книгах не представлены новейшие открытия в области кислородного снабжения органов, в частности, то, что кислород поступает в ткани не только из капилляров, но также из артериол и венул [Duling et al., 1979; Иванов и др., 1979]. В других более "продвинутых" моделях [Grunewald, Sowa, 1978] не представлено сопряжение кислородных параметров с параметрами архитектоники и гемодинамики снабжающих микрососудов, что не позволяет определить "стоимость" потребляемого кислорода.

В настоящей монографии потребление кислорода анализируется с точки зрения  его "цены", т.е. затрат энергии, крови и сосудистого материала на доставку единичного объема кислорода к месту потребления. Сборка производилась по направлению "от простого к сложному" (от "простой" системы к все более сложным). На каждом этапе  "вхождения" рассматривалось сопряжение множества архитектонических, гемодинамических и кислородных параметров некоторой сердечной системы по отношению к ее функции. В результате системного подхода была установлена энергооптимальная основа функционирования всех рассматриваемых систем, начиная от эритроцита и кончая системой кислородного обеспечения сердца в целом. Была выявлена основа включения "простых" систем в более сложные – принцип оптимального вхождения. Сущность этого принципа заключается в том, что всякая из сердечных систем, совместно образующих сложную кардиосистему, включается в последнюю оптимальным образом, вследствие чего сложная система исполняет свою функцию с минимальным расходом энергии и живого вещества. Таким образом, по нашему мнению, выявлен энергооптимальный критерий организации отдельных сердечных систем  и всего сердца в целом в норме. Принцип оптимального вхождения имеет место как в условиях покоя, так и в условиях физической нагрузки (гипертензии). Этот принцип установлен для здорового интактного сердца половозрелых млекопитающих, проживающих при нормальных параметрах окружающей среды (нормоксия, нормокапния, нормотермия, отсутствие стрессовых ситуаций и т.д.).

Организация системы гемокислородного обеспечения сердца рассматривалась в следующей последовательности. В 1 главе производился анализ энергооптимальности общих кислороднесущих компонентов коронарного русла (эритроцит, кровь, сосуд с движущейся кровью) по мере их усложнения. Во 2 главе рассматриваются оптимальные условия движения крови на транспортном участке, на котором отсутствует газообмен между кровью и тканью. Раздельно рассматриваются генерации сосудов эластического и мышечного типа. В 3 главе анализируются оптимальные условия гемодинамики и диффузии кислорода в последовательности обменных прекапиллярных генераций артериол. В 4 главе анализируется оптимальное сопряжение архитектонических, гемодинамических и кислородных параметров со структурными элементами сердечных клеток (кардиомиоцитов).