ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК том 74, №11, с. 973-986 (2004)

© Ю.В. Наточин

ФИЗИОЛОГИЯ  И  МЕДИЦИНА

ПОСЛЕСЛОВИЕ К НАУЧНОЙ СЕССИИ "НАУКА - ЗДОРОВЬЮ ЧЕЛОВЕКА"
ОБЩЕГО СОБРАНИЯ РАН И РАМН

Ю.В. Наточин

Наточин Юрий Викторович - академик, советник Российской академии наук

В 2004 г. Президиум РАН провел ряд мероприятий, посвященных 100-летию со дня присуждения Нобелевской премии в номинации "Физиология или медицина" Ивану Петровичу Павлову. Он был первым среди российских ученых, получивших эту премию. Не раз высказывал он и свое отношение к проблеме, вынесенной в заглавие статьи. Вопрос о фундаментальной науке для медицины в наш век быстрого и бурного развития наук о жизни требует обсуждения, поскольку на эту роль претендует ряд наук.

Написать статью о соотношении физиологии и медицины мне казалось важным еще в то время, когда существовало Отделение физиологии РАН, в состав которого входили выдающиеся исследователи-экспериментаторы, занимавшиеся решением фундаментальных проблем медицины, и крупнейшие клиницисты. Они избирались в свое время в Императорскую Академию наук и художеств, Императорскую Санкт-Петербургскую, а затем в Российскую академию наук. Академию наук СССР. В 1725 г., спустя год после создания Петром I Академии наук, академическую кафедру анатомии и физиологии возглавил Д. Бернулли, в 1726 г. к нему присоединился Л. Эйлер. Крупнейшие специалисты в области теоретической и клинической медицины избирались в нашу академию и действительными членами, и членами-корреспондентами: Н.И. Пирогов (1846), Г.А. Захарьин (1885), Н.Н. Петров (1939), Н.Н. Аничков (1939), Г.Н. Сперанский (1943) и многие другие.

В истории академии определяющую роль играло имя, а не необходимость развивать то или иное направление науки. Академия сохраняла автономию, сохраняла известную степень независимости, поддерживая во все времена возможно более высокий интеллектуальный уровень и обеспечивая высшую степень представительства в различных областях науки. Конечно, было несправедливое игнорирование отдельных выдающихся личностей. Многие из них известны, и вряд ли есть необходимость повторять их имена.

Непрестанное взаимовлияние фундаментальных наук и медицины было предопределено и стремлением работать во благо человека, и возможностью постоянного общения специалистов в разных областях знания в стенах академии. Представители современной медицины - члены Отделения физиологии, а теперь Отделения биологических наук РАН - не только внесли большой вклад в разработку проблем наук о живом, но и обеспечили преемственность знаний, реализацию достижений теоретических дисциплин в различных разделах медицины: кардиологии и онкологии, ангиологии и трансплантологии, ряде иных направлений. Взаимосвязь физиологии и медицины имеет столь давние и глубокие корни, что нельзя считать случайным выбор Альфреда Нобеля, указавшего среди номинаций премии его имени физиологию и медицину.

ФИЗИОЛОГИЯ В СИСТЕМЕ НАУК О ЖИЗНИ

Современная физиология - это совокупность физиологических дисциплин. Первые десятилетия XX в. были временем, когда господствовал принцип "разбрасывать камни" и из некогда единой физиологии отпочковался ряд наук - биохимия, биофизика и др. Наступивший век, вероятно, будет иным - временем "собирать камни". Физико-химические методы и подходы, получаемые с их помощью данные имеют первостепенное значение и не могут быть отделены от научного древа физиологии без ущерба для понимания природы процессов, происходящих в организме, понимания механизмов функций органов и систем, функций живых организмов, функций у человека как целого. Речь идет о том, что разгадка природы физиологических явлений невозможна без использования, наряду с классическими физиологическими подходами, методов биофизики и биохимии, молекулярной биологии и генетики, без данных об ультраструктурах, в которых сосредоточены протекающие в живом организме процессы. Следует расшифровать термин "классические" физиологические подходы. Конечная цель физиологического исследования состоит в выяснении механизмов процесса и его регуляции в организме. Для этого применяют эксперименты in vivo (в живом [организме]) и in vitro (в пробирке), электрофизиологические методы, иммуноферментный анализ, дифференциальное центрифугирование, конфокальную микроскопию и многое, многое другое. Классический подход в физиологии подразумевает необходимость оценки явления в организме как целом во всей сложности регуляции данного процесса.

Когда анализируется физиологическое явление, его природа, то для понимания сути процесса используют разные приемы, обычно направленные на ослабление, выключение всей функции или ее компонентов либо, напротив, на усиление, гипертрофию. Тем самым закладываются предпосылки для понимания хода событий от нормы к патологии, в ряду которых следующий шаг - клиника. Цепочка будет неполной, если не попытаться восстановить нарушенную функцию, применив для этого лекарственные средства; отсюда - востребованность фармакологии.

Необходимо учитывать и тот исключительно богатый материал, который повседневно предлагает клиника для физиологического осмысления. Именно в реальной картине жизни выявляется подлинная зависимость и взаимосвязь физиологии, патологии и медицины с безусловным приматом физиологических наук в их широком понимании. Физиология использует многие методы современных наук о жизни для познания физиологических процессов у особи как целого в ее связи со средой, во взаимодействии личности со средой - физической и социальной.

В эпоху анатомических открытий средневековья был очевиден примат морфологии в фундаментальных медицинских науках, в биологии. Ж. Кювье отвергал роль сравнительной физиологии в прогрессе эволюционного учения из-за возможности выполнения сходных функций разными органами. Однако интерес к функциональной стороне явлений непрестанно будоражил мысль. И. Гете выразил соотношение формы и функции: "Funktion ist Form in Tatigkeit gedacht" ("Функция - форма в действии"), передав лаконично образ физиологии.

Как самостоятельная ветвь в системе естественных наук физиология получила права гражданства в XVIII в. Она отделилась от анатомии, и ее задача состояла в анализе механизмов функции, деятельности живых существ. Нет сомнения в том, что и на заре цивилизации, и в эпоху развития точных наук одним из приоритетных направлений творческой активности человека было познание Человека во всем его многообразии, включая механизмы функций его различных систем, все стороны его деятельности. На 32-м Международном физиологическом конгрессе делегаты получили книгу, которую подготовили С. Бойд и Д. Нобл - "The logic of life" [1]. Слова, вынесенные в заглавие книги - "логика жизни", представляют собой перевод китайских иероглифов, обозначающих физиологию. Этому словосочетанию - пониманию сути физиологии как логики жизни - более двух тысячелетий. Слово "физиология" греческого происхождения (physis - природа, logos - учение), в современном звучании - это наука о нормальных жизненных процессах в организме.

Может быть, точнее физиологию представлять как систему наук о физических и химических основах деятельности организмов разного уровня сложности, их регуляции в интегрированной системе. Более чем вековая традиция российской физиологии состоит в стремлении характеризовать функции в целостном организме, что сближает физиологию с ее основным потребителем -клинической медициной. Объектом медицинских исследований является целостный организм. Это хорошо соотносится с основным тезисом отечественной медицины, столь пропагандировавшимся С.П. Боткиным, - лечить надо больного, а не болезнь, то есть речь идет о внимании к организму как целому.

На рубеже ХХ-ХХI вв. сменился облик физиологии, сменилось понимание ее роли в системе наук о жизни. В своем крайнем выражении отношение к ней может быть резюмировано следующим образом. Оптимистический подход, который и я разделяю, состоит в том, что интеграционные тенденции в физиологических исследованиях и использование методов молекулярной биологии, биофизики, цитологии (я сознательно использую классические названия наук) приведут к цельному образу каждой из функций с пониманием места и роли химических и физических процессов в ультраструктурах клеток в целостном организме. Пессимистический взгляд на место физиологии в современном естествознании низводит ее до науки, сыгравшей роль в истории естествознания былых времен. Подобный взгляд получил распространение в связи с выдающимися достижениями молекулярной биологии, молекулярной генетики, когда укрепилось представление, что именно эти дисциплины решат основные проблемы биологии и медицины. Не случайно на исследования в области физико-химической биологии были выделены основные финансовые средства, которые предназначены для развития всего комплекса наук о жизни.

Согласиться с ниспровержением физиологии вряд ли можно. Достижения любой из наук о живом приобретают законченный вид, когда становится очевидной их роль в реалиях целостного организма. Именно в этой форме они обретают очертания филигранно отточенного скульптурного образа, и только тогда их способна воспринять та область знания, которую именуют прикладной, в нашем случае - клиническая медицина.

Поскольку физиология - это наука о функциях организмов, прогресс любой другой науки о жизни неизбежно будет способствовать ее обогащению новыми подходами и знаниями. Следует сразу же сказать, что физиология отнюдь не остается в долгу. Современные достижения молекулярной биологии, генетики, биохимии, выяснение строения и синтез различных физиологически активных веществ, клонирование рецепторов открыли новые грани регуляции функций. Однако оказалось, что функции рецепторов, каналов, насосов в изолированном виде и in vivo существенно отличаются. Выяснение механизмов осуществления функции в целостном организме может привнести много неожиданного в картину, нарисованную по данным экспериментов, поставленным не только на изолированных макромолекулах, но даже на клеточных системах или органах in vitro, на культурах клеток.

Можно строить прогнозы будущего науки, ее перспектив, но в области фундаментальных исследований их ценность весьма относительна. Даже после увенчанных Нобелевской премией открытий Дж. Уотсона и Ф. Крика можно ли было дать прогноз того развития молекулярной биологии и генетики, свидетелем которого мы стали? Можно ли было в 60-е годы прошлого века представить себе последствия информационного бума, которые вызвало развитие компьютерной техники, изменившее облик современного мира? В то же время вряд ли оправдан пессимизм или отрицание будущего у физиологии по сравнению с новыми дисциплинами в широкой панораме наук о жизни. Роль физиологии в познании функций живого никогда не уменьшится, а ее значение в понимании природы жизненных явлений в естественно-научном образовании, безусловно, сохранится. В этом контексте любое проникновение в физические и химические основы явлений жизни, функций целостного организма неизбежно приведет к необходимости понимания места, роли и особенностей протекания исследуемых процессов и явлений в целостном организме. Это может явиться основой новых направлений и в самой физиологии. Ее существование предопределено необходимостью познания человеком живых существ и себя самого, а потому будет продолжаться столь долго, сколь долго будет жив человек. Естественно, предстоят изменения внутреннего строения, методического наполнения этого архитектурного сооружения, но его главное назначение останется неизменным - таким, как его сформулировали творцы современной физиологии - И. Мюллер, К. Бернар, И. Павлов.

Естествен вопрос: почему речь идет о физиологии как фундаментальной науке в отношении медицины, а не о генетике, молекулярной биологии, клеточной биологии? Мое объяснение таково. Физиология - наука о функциях целостного организма. Даже однояйцовые близнецы, будучи во всем генетически сходны друг с другом, зачастую по-разному реагируют на один и тот же раздражитель, на одно и то же событие. По имеющимся данным, около 2 млн. американцев страдают шизофренией. Предполагалось, что развитие этого заболевания связано с наследственностью. Исследование роли генетических факторов показало, что при заболевании шизофренией одного из однояйцовых близнецов, вероятность возникновения той же болезни у второго составляет 50% [2]. Так как у них все гены идентичны, то ясно, что другой фактор обусловливает развитие болезни. В поисках причин шизофрении было установлено, что предрасположенность к ней определяется множеством генов. Предполагали, что к шизофрении приводит нарушение передачи нервных сигналов при участии нейротрансмиттера дофамина. В последние годы главную роль стали отводить другому нейротрансмиттеру - глютамату. Один и тот же нейротрансмиттер вызывает разные эффекты, а разные нейротрансмиттеры - одинаковые, в зависимости от того, где приложен их эффект. Недостаток глютамата способствует такому же ослаблению активности нейронов, как и избыток дофамина. Очевидно, что только физиологический анализ позволит понять, где локализовано нарушение и какие пути фармакотерапии следует наметить.

Более того, вряд ли подлежит сомнению факт, что не числом генов, кодирующих белки, а их регуляцией в целостной системе определяется сложность организации живого организма (табл. 1). Число генов, кодирующих белки, приблизительно равное у сорняка и человека, а сложность их организации качественно отлична. Для понимания функции физиологического явления необходима корректная расшифровка всех аспектов деятельности, включая физические основы развертывающихся процессов, их химическое содержание.

Таблица 1. Количество генов, кодирующих белки,
в геномах человека, некоторых животных и растений
(данные "Celera Genomics")

Объект исследования	Число генов
Человек Дрозофила Кольчатый червь Арабидопсис (сем. горчичных)	26588 13000 19000 25000

Одна из задач физиологии - это понимание природы жизненных процессов. Их познание неизбежно требует изучения функций клеток, мембран, передачи сигнала внутри клетки и между клетками. Все эти данные необходимы для выяснения механизмов функций органов, систем, их взаимодействия в конструкциях целостного организма. Очевидно, что исследование этих процессов невозможно без использования новейших методов, в настоящее время прогресс физиологии немыслим без понимания жизненных процессов на молекулярном уровне. В этом отношении исключительная роль принадлежит методам новой биологии, воспринимаемой всей совокупностью биологических дисциплин, в ряду которых находится физиология.

И в наши дни физиология глубоко связана с классической биологией, и это приносит свои плоды для медицины. Выдающиеся открытия в физиологии часто были предопределены удачей в поиске объекта исследования, изучением удачно найденных экспериментальных моделей. Достаточно вспомнить о присуждении Нобелевской премии Дж. Экклсу, А. Ходжкину, Э. Хаксли за исследование ионных механизмов возбуждения и торможения в периферических и центральных частях мембран нервных клеток, а также о роли опытов на гигантском аксоне кальмара в этом открытии. В этой связи нельзя не упомянуть о работах, выполненных на биологических станциях, особенно морских. На Неаполитанской станции, основанной А. Дорном в 1870 г., работали многие российские биологи и физиологи. В начале XX в. исследования здесь проводил Л.А. Орбели, что, по-видимому, привело его к занятиям сравнительной физиологией, а затем и к разработке проблем эволюционной физиологии. Зоофизиология, сравнительная физиология, онтогенетическая физиология не только неотъемлемые части современной физиологии, но и источники развития ее фундаментальных разделов, а также направлений, представляющих интерес для прикладной физиологии и медицины, например, экологической, космической и авиационной физиологии, возрастной физиологии и клинической.

Не могу не обратить внимания на то, что открытия, имеющие исключительное значение для физиологии и медицины, далеко не всегда были отмечены Нобелевской премией в этой номинации [3]. Достаточно вспомнить, что в 1901 г. первую премию по физике получил В. Рентген за открытие "лучей, которые носят его имя". В 1955 г. премии по химии был удостоен В. дю Виньо за работы по биохимически важным сернистым соединениям, прежде всего за синтез полипептидного гормона, в частности, окситоцина, вазопрессина; премию по химии 2003 г. разделили П. Агри и Р. Маккинон за открытие молекулярной структуры аквапоринов и калиевых каналов биологических мембран. Эти факты упомянуты, чтобы подчеркнуть основную идею: физиология ассимилирует данные и методы многих наук во имя решения своих проблем - познания функций и механизмов их регуляции, а также с целью использования полученных знаний в медицине.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕДИЦИНЫ

Обсуждая соотношение физиологии и медицины, коснусь мыслей И.П. Павлова о взаимосвязях этих наук. Несколько штрихов из биографии Павлова, имеющих прямое отношение к рассматриваемой проблеме. В 1875 г. он окончил Санкт-Петербургский университет, а 25 сентября того же года был вначале зачислен на второй курс Медико-хирургической академии, и лишь когда сдал экзамен по анатомии (оценка, полученная в университете, не учитывалась), 29 декабря 1875 г. был переведен на третий курс [4]. Это был осознанный выбор, как пишет в автобиографии Павлов, он не собирался стать врачом, но считал важным иметь степень доктора медицины, чтобы быть вправе занять кафедру физиологии.

Павлов рассматривал физиологию как основу медицины. 29 июня 1895 г. во вступительной лекции в курсе физиологии, который он читал в Военно-медицинской академии (бывшая Медико-хирургическая академия), он дал предельно ясную формулировку: "Точное физиологическое знание, знакомство с функциями органов и взаимной связью этих функций, т.е. хорошая привычка физиологически думать, явится драгоценным пособием к чисто медицинскому знанию, ведя вас по цепи явлений до исходного пункта" [5, т. 5, с. 11]. Эту мысль разделяли и клиницисты: в 1924 г. С.С. Зимницкий писал: "Клиника внутренних болезней есть прикладная физиология человека" [6, с. 7].

Многие годы Павлов стоял во главе Общества русских врачей в Санкт-Петербурге и постоянно демонстрировал значение физиологии как фундамента медицины. 7 октября 1893 г. он сказал: "Между теоретической и практической медициной устанавливается равноправный и взаимополезный союз, который является основой прогресса медицинской науки, - и бесспорно, что общество, усвоившее себе такой взгляд, стоит на верной дороге" [7, с. 30].

Не перестает удивлять творческая интуиция Ивана Петровича. Во второй половине XX в. произошла революция в естествознании в связи с открытиями, приведшими к развитию молекулярной биологии и молекулярной генетики. А за полвека до этого, 23 октября 1897 г., Иван Петрович в речи "Памяти Р. Гейденгайна" на заседании Общества русских врачей в Санкт-Петербурге сказал: "Нашу современную органную физиологию... можно считать предвестницей последней ступени в науке о жизни - физиологии живой молекулы" [7, с. 255]. И вновь обращу внимание читателя: Павлов говорит не о "живой молекуле", а о "физиологии живой молекулы"!

В 20-е годы прошлого века Павлов начинает исследования в области генетики высшей нервной деятельности. Кстати, ему принадлежит идея установить памятник Г. Менделю. В Колтушах бюст аббата воздвигнут на аллее перед зданием института, где работал Павлов. В 30-е годы он настаивал на необходимости создания в медицинских институтах кафедры медицинской генетики. Научная интуиция вела Павлова к построению новой физиологии, тесно связанной с достижениями биологии, в том числе генетики. В 1923 г. он пишет письмо в Президиум Академии наук в поддержку создания условий для развития сравнительно-физиологических исследований при участии своего ученика Е.М. Крепса (в последующем академика). Им была организована физиологическая лаборатория на Мурманской морской биологической станции, он внес болыцой вклад в развитие эволюционной физиологии и биохимии, а результаты его исследований нашли применение в клинической и гипербарической медицине.

В научной среде принято с уважением относиться к терминам, обязательно использовать их в том смысле, которое соответствует авторскому замыслу. При необходимости назвать новое явление следует предложить новый термин, но, с другой стороны, вряд ли заслуживают уважения случаи, когда изобретаются новые названия существующих наук или разделов науки в попытке стать их основателями. Эти рассуждения необходимы для того, чтобы вновь вернуться к утверждению, что именно физиология является фундаментальной медициной. В наше время некоторые считают такое суждение устаревшим, стало несовременным рассматривать физиологию как фундамент медицины. Между тем речь идет не столько о термине, сколько о сути явления, о сути дискуссий, которые возникают в научном сообществе и отзвуки которых были слышны и в выступлениях на недавней научной сессии Российской академии наук и Российской академии медицинских наук.

МЕТОДЫ СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИОЛОГИИ

Развитие науки неразрывно связано с возможностью общения, обмена идеями и результатами. Объективным критерием состояния физиологии может служить анализ журнальных статей. Он позволяет очертить разнообразие методов, используемых для решения задач физиологии, смены приоритетов в ее истории и современный облик.

Первым специализированным периодическим изданием, в котором публиковались результаты физиологических исследований, был "Archiv fur Anatomy, Physiologie und wissenschaftliche Medizin"; его издание начал С. Рейл в Германии в 1795 г. Почти четверть века спустя во Франции под редакцией Ф. Мажанди начал выходить журнал, посвященный только физиологии. В России издание специального физиологического журнала впервые осуществил И.П. Павлов весной 1917 г. Это был "Русский физиологический журнал им. И.М. Сеченова", который регулярно выходит по сей день. Ему уже более 80 лет, и на протяжении этого времени он менял название на "Физиологический журнал СССР им. И.М. Сеченова", в наши дни - на "Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова". При знакомстве с его содержанием, а также с содержанием современных зарубежных физиологических журналов - "Journal Physiology" (Лондон), "American Journal Physiology", "European Journal Physiology" - можно видеть широкий набор исследовательских методов, применяемых для решения физиологических задач в интересах медицины. Среди этих методов - электрофизиологические, нокаут отдельных генов, методы аналитической химии, электронно-микроскопические методы с использованием антител к мембранным рецепторам, рентгеновский микроанализ, конфокальная микроскопия и многие другие. Труднее сказать, какие не используются методы, разработанные в смежных науках, чем те, которые применяются в физиологических исследованиях. Последние отличаются постановкой задачи: разнообразные подходы используются для оценки механизма функции и способов ее регуляции, выяснения причин нарушения функции.

Современная физиология немыслима без методов практически всех естественных наук, но для нее они не самоцель, а способ познания функции. Продемонстрирую применение методов и подходов нескольких наук на примере изучения механизма поддержания постоянства осмотического давления крови при участии почек (табл.2).

Таблица 2. Компоненты системы осморегуляции, их функции и дисфункции

Компоненты системы	Функция	Дисфункция
Осморецептор Нейрон супраоптического ядра Кровь, вазопрессиназа Почка,V2-рецептор Почка, аденилатциклаза Почка, фосфодиэстераза цАМФ Почка, аквапорин 2 Почка, клубочковая фильтрация Накопление осмолитов в мозговом веществе почки Кровоток, мозговое вещество почки Число нефронов Концентрация Са-ионов в крови Концентрация катехоламинов в ткани Простагладин Е2	Восприятие осмоляльности, сигнал в мозг Секреция вазопрессина Разрушение вазопрессина Взаимодействие с вазопрессином Образование цАМФ Разрушение цАМФ Увеличение водной проницаемости Объем жидкости для мочеобразования Создание осмотического градиента Удержание осмотического градиента Эффективность противоточной системы Регуляция реакции клеток на вазопрессин Изменение реакции клеток на вазопрессин Снижение реакции клеток на вазопрессин	Ареактивность, полиурия Уменьшение секреции, полиурия Увеличение активности, полиурия Дефект, полиурия Снижение активности, полиурия Угнетение фермента, олигурия Дефект, полиурия Снижение, дефект осмотического концентрирования Снижение, дефект осмотического концентрирования Увеличение, нарушение осмотического концентрирования Снижение, дефект осмотического концентрирования Увеличение, снижение ответа на вазопрессин Увеличение, снижение ответа на вазопрессин Изменение секреции, полиурия, олигурия

Смежные науки

Аналитическая химия, биоорганическая химия, биофизика,
биохимия, генетика, гистология, математика,
молекулярная биология, физика, цитология

Жажда возникает, когда теряется вода и повышается осмоляльность крови. Человек утоляет жажду несколькими глотками воды, в это же время в почке усиливается всасывание воды в канальцах, чтобы сохранить на постоянном уровне осмотическое давление крови, общую концентрацию в ней растворенных веществ. Это очень важно для удержания в стабильном состоянии объема каждой клетки организма. В отделах мозга, в ряде внутренних органов имеются осморецепторы - клетки, чувствительные к изменению концентрации веществ в крови, и они сообщают информацию в мозг, в гипоталамус. В стандартной ситуации нейроны супраоптического ядра синтезируют антидиуретический гормон, он поступает в заднюю долю гипофиза и из нее секретируется в кровь. Всасывание воды в канальцах почки зависит от концентрации в крови этого нонапептидно-го гормона - аргинин-вазопрессина, в норме его концентрация у человека очень мала и составляет около 10^-12 М/л. В последние годы удалось установить последовательность молекулярных процессов, обеспечивающих в клетках почечных ка-нальцев повышение осмотической проницаемости. На первоначальном этапе антидиуретический гормон взаимодействует с V2-рецептором на поверхности клеточной мембраны, на конечном -увеличивается проницаемость клеточной мембраны для воды благодаря тому, что происходит встраивание в мембрану клетки почечного ка-нальца водного канала - аквапорина 2 [8]. В процессе экономии воды для организма участвуют различные почечные структуры, для осмотического концентрирования мочи необходим нормальный уровень кровотока, клубочковой фильтрации, должное число нефронов и многие иные факторы (см. табл. 2). В результате больше всасывается воды в кровь и восстанавливается водный баланс.

Физиологические исследования позволяют понять парадоксальные ситуации, например, увеличение обратного всасывания воды в канальцах почки при увеличении мочеотделения у пациентов с осмотическим диурезом или ночным энурезом. Рассмотрим принцип работы почки при образовании мочи. Вначале в просвет канальца из плазмы крови в результате ультрафильтрации поступает безбелковая жидкость, затем в канальцах из нее всасываются в кровь все необходимые организму вещества и большая часть воды, а выводится то, что не нужно организму. Казалось бы, в случае увеличения мочеотделения всегда должно уменьшаться всасывание воды в канальцах. Все верно... но при ночном энурезе у детей наблюдалась необычная картина: ночью возрастало мочеотделение, но одновременно, как правило, усиливалось всасывание осмотически свободной воды в канальцах почки. (Термин "осмотически свободная вода" в физиологии обозначает химически чистую воду, не связанную с какими бы то ни было веществами.) После многочисленных исследований удалось понять механизм этого физиологического парадокса: в одной из частей почечного канальца секретируются физиологически активные вещества - аутакоиды, которые угнетают всасывание из канальца в кровь ионов Na⁺, К⁺ и Сa⁺⁺, благодаря чему большие объемы жидкости поступают в собирательные трубки. На их клетки действует вазопрессин, при протекании по собирательным трубкам большего объема жидкости больше всасывается из них воды в кровь, но и больше ее выделяется почкой [9].

Расшифровать механизм описанного выше парадоксального явления и наметить эффективную схему лечения [10] помогло не только использование данных о молекулярных механизмах действия гормона вазопрессина и аутакоидов, но и знание физиологических основ работы почки. Аналогичная ситуация возникла и при расшифровке симптома никтурии, которая беспокоит многих пожилых людей. Эти примеры приведены только для того, чтобы убедить читателя в очевидной для меня истине: физиология ассимилирует достижения многих наук и строит фундамент для медицины, основанный на понимании механизмов функций и дисфункций организма человека и животных.

Недооценка роли физиологии в построении здания современной медицины вредна и для развития науки, и для прикладного использования ее достижений, будь то медицина или решение задач безопасности страны. В последние годы в Российской академии наук много делается для создания преград на пути биотерроризма [11], необходимость этих мер очевидна и заслуживает всемерной поддержки. Но и в этом случае физиологические подходы имеют важное значение, прежде всего для того, чтобы учитывать реакцию особи как целого. Так, недавно была показана возможность трансформации вируса оспы мышей, которая приводила к 100%-ному летальному исходу, однако у этого штамма исчезла контагиозность. Взаимодействие исследуемого агента и организма, особенность его ответа на воздействие относятся к сфере физиологии, которая изучает на разных уровнях, включая молекулярный, реакцию особи как целого.

Стремясь уйти от излишне субъективной оценки того, что следует отнести к прогрессу физиологии минувших десятилетий, стремясь избежать упрека не только в предвзятости оценки, но и в истинной предвзятости, следует избрать по возможности более объективный критерий достижений физиологии. Им могут служить исследования в области физиологии и медицины, отмеченные Нобелевской премией. Такой стратегический подход позволяет обрисовать облик современной физиологии, акцентировать внимание на точках ее роста, сути достигнутого прогресса и взаимодействия со смежными дисциплинами, но с сохранением физиологии как науки в ее современном понимании.

ФИЗИОЛОГИЯ И ВЫСШЕЕ МЕДИЦИНСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Разностороннее образование, обширные знания в области фундаментальной науки - важное условие в системе подготовки врача. В одной из повестей Д. Гранин процитировал древнюю поговорку: "Врач не может быть хорошим врачом, если он только врач". При постановке диагноза, назначении лечения врач должен владеть точными физиологическими знаниями, пониманием особенностей отклонения от нормы молекулярных процессов обеспечения функций, что поможет назначить пациенту адекватную фармакотера-пию. Огромное значение имеет творческая интуиция. Перефразируя слова, которыми начинается "Анна Каренина" - "Все счастливые семьи похожи друг на друга, каждая несчастливая семья несчастлива по-своему", - можно сказать, что здоровые люди похожи друг на друга по физиологическим механизмам работы их функциональных систем, но каждый болеет по-своему. Используя современные знания, врач способен раскрыть механизмы индивидуальных реакций. Физиологическая реакция может быть сравнима с разветвленной химической реакцией, в которую вовлечены многие компоненты. Они обнаруживают себя с течением времени и определяют конечный результат самой реакции. Павловский метод физиологического анализа функций в целостном организме является нитью Ариадны в поиске верного диагноза и лечения.

Сказанное требует разнообразия подходов в осуществлении единого государственного стандарта медицинского образования. Не нужно ни доказывать, ни обосновывать мысль о том, что во многовековой истории высшего образования существовал высокий стандарт подготовки врачей, в наше время требования выросли еще более. Особенностью медицинского образования всегда было стремление не к узкопрофессиональному подходу, а к широкому образованию, которое мог дать только университет, где под одной крышей работают представители самых разных областей знания. В соответствии с идеей Петра Великого в Санкт-Петербурге была основана Академия наук и при ней учреждены университет и гимназия. В положении, рассмотренном 22 января 1724 г. на заседании Сената, имеется примечательный пункт об открытии четырех факультетов, "а имянно: 1 - феологии, 2 - юриспруденции, 3 - медицины и 4 -филозофии" [12, с. 36, 37].

Идея создания при академии университета, в котором должен быть медицинский факультет, знаменовала переход от медико-хирургических школ с узкопрофессиональным обучением, тоже созданных по указу Петра 1 от 25 мая 1706 г., - к университетскому образованию врачей. Современному университетскому медицинскому образованию присуща широкая палитра как естественно-научных дисциплин, включая физику, химию и биологию, так и гуманитарных, без которых немыслимо становление врача. Естественно, большое время должно отводиться собственно клиническим дисциплинам.

В последние годы волею судьбы я смог в учебном процессе при преподавании одних и тех же дисциплин сопоставить стандарты требований в области фундаментальной науки в академическом институте и классическом университете. Противоречие между двумя этими формами деятельности очевидно. Исследователь может добиться успеха в узкой сфере профессиональной деятельности, педагог должен глубоко знать все разделы излагаемого курса. Об этом 21 октября 1900 г. написал И.П. Павлов в предисловии к учебнику "Физиология человека" Р. Тигерштедта ( 1901 ):

"Огромное большинство учебников представляет сбор, склад многочисленных отдельных фактов и всевозможных, имеющихся в науке, мнений. Едва ли может быть большой толк от такого изложения. Начинающий, - а учебники и пишутся прежде всего для них, - теряется в массе фактов и решительно не знает, на чем остановиться и чего, хотя для начала, придерживаться. Среди леса подробностей, ускользает главное, и мысль остается без дела. Учебник проф. Тигерштедта написан иначе. Автор обо всем составляет личное мнение, приводя и обсуждая факты как за, так и против... Наконец, как хорошо продуманный труд учебник этот во многих местах прямо изумляет простотою изложения" (цит. по [5, т. 6, с.  163,164]).

Павлов сочетал интенсивную исследовательскую работу в лаборатории с постоянно читаемым им курсом физиологии на кафедре Военно-медицинской академии. С тех пор прошел почти век, изменилось содержание физиологии, но осталось прежним ее значение в медицинском знании, медицинском образовании. Безусловно, требуется иное содержание, иное качество учебников по курсу физиологии в вузах, они должны включать достижения всего комплекса наук о жизни, но преподаватель обязан дать современные представления о механизмах каждого из процессов, протекающих в живом организме. В попытке осуществить такой курс некоторые авторы учебников и руководств меняют название предмета изложения. В ряде случаев учебник физиологии для медицинских вузов называют "Физиология человека", хотя очевидно, что основу составляют данные исследований на животных, но адаптированные к пониманию функций у человека. Один из лучших американских учебников по физиологии "Физиологические основы медицинской практики", изданный под редакцией иностранного члена РАН Дж. Уэста, выдержал более десяти изданий, начиная с 1937 г., в нем более 1300 страниц [13]. Другой учебник по физиологии человека, изданный под редакцией Р. Грегера, иностранного члена РАН, и У. Виндхорста, имеет подзаголовок - "От клеточных механизмов к интеграции" [14], в нем более 2500 страниц. Оба учебника отражают основную тенденцию развития наук, относящихся к медицине как к прикладному знанию. Их содержание хорошо сопоставимо с основной идеей этой статьи, касающейся места и роли физиологии в современной науке.

В нашей стране медицинское образование обеспечивают в основном медицинские институты (в настоящее время большинство из них стали университетами или академиями). Лишь в нескольких классических университетах существуют (или в 1990-е годы были открыты) медицинские факультеты. Что может дать для медицинского образования открытие новых факультетов в таких крупных университетах страны, как Московский и Санкт-Петербургский? По моему мнению, это начинание благотворно скажется на развитии медицинского образования в стране. Речь идет не об изменении количества врачей в стране (наборы на медицинские факультеты классических университетов очень малы и не должны возрастать), положительные сдвиги ожидаются в содержании учебного процесса, структуре и качестве образования.

Сходство образовательного стандарта отнюдь не означает тождества содержания курсов. Этому утверждению вполне отвечает мысль В. Шкловского: "В параллелизме важно ощущение несовпадения при сходстве" [ 15, с.  23]. Более глубокая подготовка в области фундаментальных наук, развитие физиологического подхода к анализу клинических ситуаций имеет важное значение в образовании современного врача.

МЕДИЦИНА - НАУКА И ИСКУССТВО

Как я уже говорил, одна и та же болезнь, одно и то же нарушение функции внешне могут иметь неодинаковые проявления у разных пациентов -каждый болеет по-своему. Удел клинициста уловить эти особенности. Многоликость явления присуща не только медицине, патологии, она находит отражение и во многих других случаях. Примером может служить перевод одной и той же строки с иностранного языка на русский, который зависит не только от дарования переводчиков, но и от разного видения, использования разных оттенков значений слов и их сочетаний. Для иллюстрации этой мысли приведу несколько переводов одного стиха из сонета Шекспира. Выбор пал на 118-й сонет из-за его "близости" теме статьи: в сонете упоминается слово drug - лекарство:
 

But thence I learn and find the lesson true,  Drugs poison him that so fell sick of you [16].

Итак, привожу тот же самый стих в переводе Игн. Ивановского, С.Я. Маршака, Н.В. Гербеля (публикация 1996 и 2003 гг.), А.М. Финкеля:

Я понял: если ты причина бед, Лекарства мне приносят только вред [16]; Но понял я: лекарства - яд смертельный Тем, кто любовью болен беспредельной [17]; Но в яд губительный лекарство превратится  Тому, чья вся болезнь в любви к себе таится [18]; Но опыт мне сказал, что - яд тому лекарство,  Кто для тебя прошел ступени все мытарства [19]; Но коль тебя болеть заставил рок, Лекарство яд, как учит мой урок [20].

Другой пример - скульптура. Неуловимое и осязаемое, близкое по теме, но отличающееся не столько в деталях, сколько в передаче образа, ощущения, души и духа... Эти мысли возникают, когда радуешься, глядя на скульптурные портреты, созданные Огюстом Роденом, Камиллой Клодель, Анной Голубкиной. И Клодель, и Голубкина - ученицы одного мэтра, они долго работали с Роденом, рожденные талантом каждого из них скульптурные образы роднит сходство чувств в облике их героев, но мы отличаем почерк каждого Мастера. Сказанное применимо к творчеству врача - работе его мысли, образам, возникшим у него на основе ощущений, интуиции, умению по едва уловимым признакам-симптомам определить болезнь и наметить пути ее лечения.

Медицина уникальна единением науки и искусства в широком понимании значения этих слов. Физиология как фундаментальная наука и отпочковавшиеся от нее в конце XIX - начале XX в. биохимия и биофизика дали клиницистам методы, помогли разработать подходы для диагностики и целенаправленного лечения многих заболеваний. Искусство клинициста состоит в том, чтобы на основе данных обследования пациента, интуиции, тонкой и точной оценки часто невидимых неискушенному глазу отличий от нормы создать индивидуальный образ формы патологии у данного пациента, разработать индивидуальный способ лечения. Выдающийся клиницист прошлого века С. С. Юдин (судьба подарила мне возможность быть его учеником) высказал очень важную мысль: "Нет границ между истинной наукой и творческими исканиями художника" [21, с.  82]. В книге "Размышления хирурга", написанной в период заточения на Лубянке, он писал:

"Ни в одной отрасли человеческой деятельности, не соединяется столько различных специальных свойств, как в хирургии. Тут нужны четкость и быстрота пальцев скрипача и пианиста, верность глазомера и зоркость охотника, способность различать малейшие нюансы цвета и оттенков, как у лучших художников, чувство формы и гармонии тела, как у лучших скульпторов, тщательность кружевниц, вышивальщиц шелком и бисером ..." [21, с.  17, 18].

Есть кажущееся отличие физиологического опыта и клинического подхода. В физиологическом эксперименте, безусловно, должна в конечном счете быть выявлена закономерность, воспроизводимая и подтвержденная достаточно большим числом наблюдений, значением статистической достоверности. Внутренняя противоречивость стратегии поведения физиолога и клинициста состоит в том, что условия физиологического опыта должны быть предельно чисты, стандартны, постоянны, кажущиеся "ненужными" детали по возможности исключены, но при этом их не только надо заметить, но и не упустить, проанализировать их значение, ибо они часто очень ценные. Клиницист должен уделить внимание как форме патологии, так и индивидуальности течения процесса болезни.

Приведу пример (а их в научной жизни много), как в физиологическом эксперименте деталь может иметь принципиальное значение. Это один из примеров, связанных с работой нашей лаборатории в последние годы. На рубеже 60-х годов прошлого века в практику физиологических лабораторий вошел новый объект исследования молекулярных механизмов действия антидиуретического гормона (АДГ) - мочевой пузырь амфибий. В США использовались для этих целей жабы Bufo murinus [22], в нашей стране - лягушки Rana temporaria [23]. Как на том, так и на другом объекте началу опыта предшествовал достаточно длительный контрольный период, когда мочевые пузыри находились в растворе Рингера, чтобы снизилась проницаемость их мембран для воды, установилась нормальная низкая осмотическая проницаемость мембран, они стали одинаковым образом реагировать на добавление стандартной концентрации АДГ. Такая форма эксперимента была необходима, поскольку в некоторых случаях наблюдалась довольно высокая исходная проницаемость стенки пузыря для воды, как будто бы в растворе Рингера уже присутствовал АДГ, хотя никакого гормона не добавляли.

Стандартное объяснение напрашивалось само собой: гормон мог быть привнесен от животного вместе с мочевым пузырем - либо гормон мог быть в крови сосудов, либо во внеклеточной жидкости, либо, наконец, быть связан с соответствующими рецепторами на поверхности плазматических мембран клетки. Такое предположение диктовало очевидный способ экспериментальной проверки этих возможностей: несколько раз последовательно сменить раствор Рингера и отмыть следы АДГ, сохранившиеся в растворе, или в ткани и клетках, либо в ином, неучтенном нами виде. Результат опыта был столь же непредвиденным, как и его следствие: чем большее число раз сменяли раствор Рингера у серозной оболочки мочевого пузыря на свежий, тем более высокой становилась проницаемость клеток эпителия для воды. Слабоводопроницаемые мембраны эпителия становились все более проницаемы для всасывания воды по осмотическому градиенту, как будто в чистом физиологическом растворе было растворено большое количество АДГ [24, 25].

Не продолжая рассказа о следствиях этого увлекательного, почти детективного эксперимента, скажу лишь, что он позволил выявить функциональную роль еще одного уровня функциональных регуляций, в частности, в почке, мочевом пузыре и других осморегулирующих органах [26]. Оказалось, что клетки непрестанно секретируют н окружающую их околоклеточную среду физиологически активное вещество, оно активно в концентрации 10^-12  М/л, это вещество - аутакоид, который непрерывно снижает проницаемость мембран для воды [8]. Важно, что нам удалось показать роль аутакоидов в патологии, выяснить их физиологическое и клиническое значение, наметить способы лечения патологических состояний, обусловленных измененной секрецией аутакоидов и названных нами аутакоидозами [27].

Дифференциация наук, которая была столь явной тенденцией XX столетия, сменяется в наше время на интеграцию знаний, использование данных многих ветвей фундаментальной науки для понимания природы человека, вовлечения в процесс познания широкого круга биологических дисциплин. Выдающимся достижением XX в. стала трансплантация органов - клиническое воплощение одного из многих достижений физиологии, в свое время бывших лабораторными упражнениями физиологов. Речь идет об опытах В.П. Демихова по пересадке органов. Они нашли реализацию в казавшихся еще недавно фантастическими достижениях по пересадке сердца и почек, печени и костного мозга, дарующей исстрадавшимся людям многие годы жизни. Осуществление не менее фантастических проектов с использованием стволовых клеток, экстракорпорального оплодотворения и в итоге - лечения бесплодия стало былью. В клинической медицине сохраняют значение принципы, основанные на данных фундаментальной науки. Сказанное выше хорошо соотносится с мыслью В.Я. Данилевского, что исходя главным образом из физиологических соображений современная медицина рассматривает больного человека не как механический комплекс здоровых и больных органов, но как цельную личность.

РОЛЬ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ НАУКИ В ПОСТАНОВКЕ ДИАГНОЗА

Диагностический процесс включает клиническое обследование. Оно начинается с расспроса, осмотра, изучения состояния отдельных систем, применения дополнительных методов исследования [28]. Это позволяет выявить симптомы, на основании которых определяется диагноз. Иногда обнаруживается ряд симптомов, их совокупность -синдром, когда симптомы объединены общим патогенезом. Таковы этапы к постановке диагноза и выработке стратегии лечения. Однако при этом нередко забывают о физиологии.

Естественный вопрос: почему забывают о науке, значение которой для медицины, по моим представлениям, неоспоримо? Без физиологического анализа нет глубокого и разностороннего подхода к диагностике, а потому и к следствиям, ибо за постановкой диагноза необходимо назначить лечение. Роль физиологических данных и подходов заключается в том, чтобы помочь врачу не только понять, какая функциональная система страдает, но и установить причину болезни пациента. Постоянно, когда речь идет о развитии науки, обращают взоры на Запад, "нет пророка в своем отечестве". Сошлюсь и я на зарубежный опыт: о значении физиологии в подготовке врачей в США можно судить по учебнику "Физиологические основы медицинской практики" [13].

Журнал "Вестник РАН" не предназначен для анализа симптомов и синдромов, однако мне хотелось приоткрыть для специалистов в других областях знания логику постановки диагноза, необходимость использования методов и достижений разных наук, и прежде всего физиологии, для решения актуальных проблем медицины. Недоумение вызывает сложившаяся ситуация, когда большой пласт явлений природы, подвластный только физиологическому анализу, уходит из обсуждения, физиология оказывается вне круга фундаментальных наук, призванных решать вопросы здоровья человека, медицины. Эта статья и написана в попытке объяснить мою точку зрения, найти союзников в стремлении восстановить баланс наук в нашей академии.

Попытаемся понять логику постановки диагноза врачом, назначение им лечения, адекватного заболеванию у данного пациента, уяснить роль физиологических наук в повседневном занятии клинициста. Для обсуждения я выбрал симптомы, которые ясны каждому читателю. На двух примерах попытаюсь показать, данные сколь большого числа наук требуются для расшифровки механизма заболевания, постановки диагноза, назначении не симптоматического, а патогенетического лечения. Объясню значение этих терминов. В первом случае речь идет об устранении симптома, во втором - причины, вызвавшей симптом. При высокой температуре больному можно дать аспирин и снизить ее, а можно устранить причину повышения температуры. При тяжелом кашле можно воспользоваться лекарством, снижающим чувствительность центра в нервной системе, который ответственен за кашель. Патогенетическое лечение будет состоять в том, чтобы устранить причину кашля. Больному рекомендуется принять антибактериальные вещества, например, антибиотики, которые исключат причину бронхита, и кашель прекратится, температура нормализуется.

Начну с обыденной ситуации, с которой читатель встречается постоянно. При периодическом диспансерном наблюдении врач прежде всего дает направление для анализа крови и мочи. Выберем из всего длинного перечня пунктов анализа два: объем выделяемой почкой жидкости и ее осмоляльность, осмотическое давление. Избыточное выведение почкой жидкости может определяться увеличением потребления воды или изменением ее выведения почками, в сутки эта величина у пациентов может достигать 25 л. Требуется решить альтернативу: жажда, желание пить воду - это следствие неадекватного возбуждения нервного центра в мозгу по неизвестной причине или результат потери избытка жидкости почкой? Причинами интенсивной потери жидкости могут быть различные варианты диабета (а их более 20 форм!). Выберем одну из форм - несахарный диабет, его причина либо в неспособности нейронов секретировать вазопрессин в кровь, либо в отсутствии реакции клеток канальцев почки на этот гормон. Его функция в том и состоит, чтобы способствовать всасыванию воды в канальцах почки.

Перейдем к физиологическому анализу механизмов только одного из перечисленных состояний, связанному с действием вазопрессина - антидиуретического гормона. У пациента полиурия, какие причины могут лежать в основе этого состояния? Возможен генетический дефект нейросекреторных клеток супраоптического ядра в мозгу, когда нарушена секреция вазопрессина (по химическому строению - это пептид, состоящий из девяти аминокислот). Возможно токсическое, травматическое, воспалительное повреждение клеток мозга, секретирующих гормон. Но и при полностью нормальной работе этих клеток вазопрессин может не образовываться, если нарушена функция осморецепторов. Эти чувствительные структуры реагируют на изменение осмотического давления в крови, концентрацию в ней осмотически активных веществ и передают информацию в нервные центры. Если рецепторы нечувствительны (ареактивны), если повреждена их связь с нервными центрами, то сигнал не достигает супраоптического ядра в мозгу - нейрогипофиза, и гормон в должных количествах не поступает в кровь. Вазопрессина не будет в крови, почка лишится действия гормона, и вода не будет всасываться в нужных количествах - большие объемы жидкости будут удаляться почкой из организма. Это вызовет чувство жажды.

Физиологический анализ показывает (и тому есть как данные экспериментов, так и клинические примеры), что может нормально функционировать система регуляции, происходить секреция антидиуретического гормона (вазопрессина) в кровь, но десятки литров жидкости в сутки (!) все же будут удаляться почкой из организма. В этом случае одной из причин может быть дефект V2-рецептора, на который должен влиять вазопрессин. Рецептор встроен в плазматическую мембрану клетки канальца и находится на поверхности клеток собирательных трубок почек. В норме он взаимодействует с поступающим из крови во внеклеточную жидкость вазопрессином и запускает цепь реакций в клетке, что в конечном счете приводит к увеличению проницаемости ее мембран для воды. Реакция с гормоном не произойдет, если нарушена структура или функция V2-рецептора, если в клетке ферменты быстро разрушают вторичный мессенджер, образующийся в результате стимуляции V2-рецептора, наконец, при дефекте водного канала мембран этой клетки - аквапорина 2 [29]. Возможными причинами ареактивности клеток могут быть генетический дефект рецептора гормона, белка водного канала, действие токсических веществ на клетки канальцев. Уменьшение всасывания ионов в почечных канальцах повлечет за собой усиление экскреции солей, последнее вызовет потерю воды, осмотически связанной с этими ионами.

Приведу список состояний, связанных с повышением (полиурия) и снижением (олигурия, анурия) мочеобразования:

Полиурия

Амилоидоз почки Беременность (высокая активность вазопрессиназы в сыворотке крови) Всасывание транссудатов, экссудатов Гидронефроз (периодическая полиурия) Дипсогенная полиурия Дистрофический энтероколит при заболеваниях сердца Несахарный диабет Нефрогенный несахарный диабет Осмотический диурез (введение в вену глюкозы, маннита, мочевины) Пеллагра Первично-сморщенная почка

Период схождения отеков Пиелит Психогенная полиурия Сахарный диабет Сморщенная почка Спру Стадия скрытой декомпенсации при декомпенсации сердечно-сосудистой системы (никтурия) Туберкулез почки (в начальной стадии) Ятрогенная полиурия

Олигурия

Застойная почка Неукротимая рвота Острый гломерулонерфит Отравление сулемой, висмутом, свинцом, мышьяком Диарея

Сердечная декомпенсация Тяжелая кровопотеря Усиленное потоотделение Уремия Эклампсия

Анурия

Закупорка почечной артерии Конечная стадия почечной недостаточности Некроз почки

Опухоли, камни в мочевыводящих путях Рефлекторная анурия Травма почки (тяжелая)

Еще один важный пункт в анализе мочи - суммарная концентрация всех растворенных в ней веществ, осмоляльность мочи. Снижение способности к образованию мочи с осмоляльностью выше 1000 мосм/кг воды (эта функция характерна для почки здорового взрослого человека) нарушается при многих патологических процессах в почке [30]:
 

Аналгетическая нефропатия Амилоидоз мозгового вещества Амилоидно-сморщенная почка Ареактивность осморецепторов Гидронефроз Гипертиреоз Гиперпаратиреоз Гипокортицизм Гиперплазия предстательной железы Гипотермия Диабетический гломерулосклероз Кальциноз почки Малобелковая диета Микрокистоз Множественная миелома Несахарный диабет Нефроангиосклероз Нефросклероз Обильное питье Осмотический диурез Острая почечная недостаточность (восстановительный период)

Острый некроз канальцев в диуретической фазе Первичная полидипсия Первичный альдостеронизм Постобструктивная уропатия Поликистоз почки Почечнокаменная болезнь Почечная недостаточность (ранние стадии) Прием диуретиков (фуросемид, этакриновая кислота и др.) Прием антагонистов V2-рецепторов, клонидина, лития, метоксифлурана, простагландина Е2, фенотиазина, хлорпромазина, этанола Психогенная полидипсия Сахарный диабет Сдавление мочевыводящих путей опухолями Синдром Кушинга Серповидноклеточная анемия Трансплантированная почка Хронический пиелит Хронический пиелонефрит Хроническая почечная недостаточность Уменьшение клубочковой фильтрации Шок Дизэлектролитемии

Гораздо реже выявляется постоянно повышенная осмоляльность мочи. Она связана с такими патологическими процессами, как гипертермия, ограничение питья, острые инфекционные заболевания, повышенная секреция или инъекция вазопрессина, стресс, синдром неадекватной секреции антидиуретического гормона. На последнем случае остановлюсь особо. Как уже отмечалось, в норме антидиуретический гормон (вазопрессин) образуется в гипоталамусе и секретируется в кровь в задней доле гипофиза. Однако описаны состояния у человека, когда этот гормон начинает секретироваться в кровь при метастазах опухолей в легкие. Мы наблюдали такую картину при острой пневмонии у детей; выявлено усиление секреции вазопрессина при менингите, энцефалите и других заболеваниях. Так что по изменению осмоляльности мочи иногда удается обнаружить заболевания различных органов и систем, наметить адекватное лечение.

Рассмотрим еще один понятный многим пример. У пациента повышено артериальное давление. Функционально это означает, что объем крови в сосудах не соответствует емкости сосудистого русла, необходимо уменьшить объем жидкости в сосудах или расширить сосуды, либо выполнить оба действия. Следует выяснить причину гипертензии у пациента: сужен ли просвет сосудов или возрос объем находящейся в них крови. Тонус сосудов снижается под действием различных эндогенных регуляторов - ангиотензина II, адреналина, норадреналина, вазопрессина, эндотелина и др. Для лечения в каждом из перечисленных случаев надо применять разные и весьма активные фармакологические препараты. Свое слово в понимании этих проблем сказали специалисты в области биохимии, молекулярной биологии, физико-химической биологии. Они установили химическое строение перечисленных выше физиологически активных веществ, структуру рецепторов, с которыми они взаимодействуют. Генетический анализ позволил выявить, активация каких генов причастна к развитию гипертонической болезни. Но остается открытым важный для пациента вопрос: что лежит в основе развития болезни, какие процессы и сочетание каких факторов определяют сдвиги в системе регуляции в данном случае, что вызвало подъем артериального давления у него, а не у среднестатистического пациента? Следовательно, понимание природы заболевания включает сопоставление большого числа сведений из ряда научных дисциплин, но только их физиологический анализ поможет раскрыть причину дисфункции, локализовать ее, что обеспечит врачу путь к разработке адекватного лечения. Только совместные усилия представителей многих наук, входящих в комплекс наук о жизни, позволят проникнуть в тайны жизни Человека, его здоровья и болезни.

Признание многоуровневой организации системы регуляции (нервный импульс ® секреция гормона ® взаимодействие с рецептором клетки ® перестройка работы клетки) сочетается с многообразием физиологически активных веществ, действующих на одну и ту же клетку (медиаторы нервной системы, гормоны, аутакоиды, ионы). Каким же образом клетка, совокупность клеток в тканях, органах и системах находят тот единственный верный ответ, который обеспечивает оптимальные условия жизни особи в ее взаимоотношениях с внешней средой? Вторая половина XX столетия ознаменована крупными достижениями в познании молекулярных основ жизни, в текущем веке нас еще ждет проникновение в тайны системной организации биологических объектов.

Медицина гетерогенна, клиническая медицина сосуществует с профилактической медициной. Удел врача, его предназначение не только в том, чтобы лечить, но и в том, чтобы предупредить болезнь, поэтому столь важное значение имеет профилактическая медицина. Большое развитие получила прикладная физиология, позволившая выяснить резервные возможности различных систем организма. Вряд ли можно разделить заслуги физиологии и медицины в освоении человеком космического пространства и глубин Мирового океана [31,32].

Физиологические подходы позволяют на каждом уровне развития науки синтезировать факты в мозаичное панно, на котором будет представлена структура системы регуляций различных функций в целостном организме. Попытаюсь передать читателю мое видение этого образа, но на языке не эмоций, а строгого научного знания. "Медицинские проблемы" у пациента возникают, когда исчерпаны резервы, когда функция превращается в дисфункцию. Это может быть итогом дисплазий, нарушения соотношения типов клеток, клеток и межклеточного вещества, сдвига в ходе химических реакций и изменения концентрации какого-либо из химических соединений, нарушения работы того или иного гена и образования зависимого от него белка, изменения концентрации ионов в межклеточной жидкости и обусловленного этим скачка трансмембранных электрических потенциалов. Совокупное использование методов различных наук позволяет построить физиологические представления и модель процессов, протекающих в организме. На основе физиологических конструкций устанавливается диагноз и намечается путь обоснованного лечения. Все сказанное дает основание утверждать, что физиология была и остается фундаментальной наукой в отношении медицины. Это нашло адекватное решение в постановлении научной сессии "Наука - здоровью человека" Общего собрания РАН и РАМН: "Важными направлениями исследований следует считать изучение механизмов регуляции и управления функциями организма в норме и патологии". Хочется надеяться, что мнение физиологов будет услышано.

ЛИТЕРАТУРА

1. Boyd C.A.R., Noble D. The logic of life. Oxford: Oxford University Press, 1993.

2. Джэвитт Д., Койл Д. В глубь расщепленного сознания // В мире науки. 2004. № 4.

3. Чолаков В. Нобелевские премии. Ученые и открытия. М.: Мир, 1986.

4. Самойлов В .0., Мозжухин А.С. Павлов в Петербурге-Петрограде-Ленинграде. Л.: Лениздат, 1989.

5. Павлов И.П. Полное собр. соч. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1952.

6. Зимницкий С.С. Болезни почек (Брайтова болезнь). Казань, 1924.

7. Павлов И.П. Избр. труды. М.: Медицина, 1999.

8. Наточин Ю.В. Новое о природе регуляций в организме человека // Вестник РАН. 2000. № 1.

9. Natochin Yu.V., Kuznetsova A .A. Defect of osmoregulatory renal function in nocturnal enuresis // Scand. J. Urol. Nephrol. 1999. V. 33. Suppi. 202.

10. Natochin Y.V., Kuznetsova A.A. Nocturnal enuresis: correction of renal function by desmopressin and diclofenac // Pediatr. Nephrol. 2000. V. 14. № 1.

11. Спирин A.C. Современная биология и биологическая безопасность // Вестник РАН. 1997. № 7.

12. Уставы Академии наук СССР / Ред. Скрябин г.К. М.: Наука, 1975.

13. Best and Taylors Physiological basis of medical practice/ Ed. West J.B. Baltimore, London: Williams & Wilkins, 1985.

14. Comprehensive human physiology. From cellular mechanisms to integration / Eds. Greger R. Windhorst U. Berlin: Springer, 1996.

15. Шкловский В. О теории прозы. М.: Сов. писатель, 1983.

16. Шекспир У. Сонеты. СПб.: Тесса, 2001.

17. Шекспир У. Сонеты. СПб.: Азбука-классика, 2003.

18. Шекспир У. Сонеты. М.: Летопись, 1996.

19. Шекспир У. Сонеты. СПб.: Кристалл, 2003.

20. Шекспир У. 333 сонета. Симферополь: Реноме. ЛИРа, 2001.

21. Юдин С.С. Размышления хирурга. М.: Медицина, 1968.

22. OrloffJ., Handler J. The similarity of effects of vaso-pressin, adenosine 3', 5'-phosphate (cyclic AMP) and theophylline on the toad bladder // J. Clin. Invest. 1962. V. 41. P. 702-709.

23. Наточин Ю.В. Механизм увеличения проницаемости мочевого пузыря травяной лягушки под влиянием питуитрина // Физиол. журн. СССР им. И.М. Сеченова. 1963. Т. 49. С. 526-531.

24. Natochin Yu.V., Parnova R.G., Shakhmatova E.I. et al. AVP-independent high osmotic water permeability of frog urinary bladder and autacoids // Eur. J. Physiol. 1996. V. 433. P. 136-145.

25. Komissarchik Y.Y., Snigirevskaya E.S., Shakhmatova E.I, Natochin Y.V. Ultrastructural correlates of the antidiuretic hormone-dependent and antidiuretic hormone-independent increase of osmotic water permeability in the frog urinary bladder epithelium // Cell Tissue Res. 1998. V. 293. P. 517-524.

26. Наточин Ю.В. Архитектура физиологических функций: тот же фундамент, новые грани // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2002. № 2.

27. Наточин Ю.В., Кузнецова A.A. Ночной энурез как проявление аутакоидоза // Терапевт, архив. 1997. №12.

28. Myхин H.A., Моисеев B.C. Пропедевтика внутренних болезней. М.: Геотар-мед, 2002.

29. Yamamoto Т., Sasaki S. Aquaporins in the kidney: emerging new aspects // Kidney Int. 1998. V. 54. P. 1041-1051.

30. Наточин Ю.В. Почка. Справочник врача. СПб.: Изд-во СП6ГУ, 1997.

31. Газенко О.Г., Григорьев А.И., Егоров А.Д. Физиологические эффекты действия невесомости на человека в условиях космического полета // Физиология человека. 1997. № 2.

32. High pressure biology and medicine / Ed. Bennett P.B., Dernchenko 1., Marcquis R.E. Univ. Rochester press, 1998.
 
 

---

---

Ноябрь 2004