скачать книгу бесплатно
Такое прогнозирование на основе вероятностной структуры прошлого индивидуального опыта мы назвали вероятностным прогнозированием предстоящих событий. Оно не является абсолютно достоверным, а лишь указывает, с какой степенью вероятности можно ожидать наступления того или иного события.
Под вероятностным прогнозированием мы понимает способность сопоставлять поступающую через анализаторы информацию о наличной ситуации с хранящейся в памяти информацией о соответствующем прошлом опыте и на основании этого сопоставления строить предположения о предстоящих событиях, приписывая каждому из этих предположений ту или иную степень достоверности. В любой деятельности человек предвидит наиболее вероятные возможности дальнейшего развития событий, включая наиболее вероятные результаты собственных действий» к.ц.
(Фейгенберг И. М., Видеть – предвидеть – действовать. – М.: Знание, 1986._160 с.)
Концепция «Опережающего возбуждения» О. С. Адрианова (1987)
[цитата обширная; внутри текста моих комментариев нет]:
«Способность животных к прогностической деятельности, как и другие сложные поведенческие акты (перенос опыта, образная память), по своему характеру не могут быть автоматизированными формами поведения, поскольку они обнаруживаются обычно с первого же предъявления раздражителя и в новой для животного обстановке. Наряду с этим каждый из этих актов несомненно имеет свою специфику и, видимо, свою структурную организацию
В повседневной жизни как человека, так и животных различные автоматизированные (чаще условнорефлекторные) и неавтоматизированные проявления высшей нервной деятельности реализуются при тесном функциональном взаимодействии разных уровней мозга, обеспечивая приспособление к данным условиям существования. Каждый поведенческий акт представляет собой как бы сплав реакций, требующих избирательного внимания, и протекающих без него автоматизированных реакций. Таким образом, речь может идти лишь о преобладании тех или других реакций и о формах отношений между ними по типу как синергизма, так и антагонизма.
Неавтоматизированные формы поведения возникают на новые сигналы, и для их восприятия особо значимым является корковый уровень сенсорных систем, хотя одновременно увеличивается поток возбуждений во всех структурах, к которым адресуются эти новые раздражители.
Мозговая организация различных проявлений высшей нервной деятельности не может быть приурочена лишь к какому-то одному уровню мозга: нельзя думать, что за его высшим отделом – корой большого мозга – закреплены лишь неавтоматизированные (а у человека разумные) формы психической деятельности, а за более глубоко расположенными структурами – только автоматизированные, чувственно невоспринимаемые. Программирование и реализация тех и других форм поведения обязательно предполагают определенную динамику взаимодействия различных территорий как в пределах одного этажа, так и разных этажей, или уровней, головного мозга между собой [Адрианов О. С., 1978].
Среди многочисленных исследований высшей нервной деятельности немалое место занимает изучение проблемы структурной организации сложных форм поведения, имеющих в своей основе определенные условнорефлекторные механизмы. Особое внимание при этом обращается на роль в осуществлении поведенческих реакций различных ассоциативных образований мозга как коркового, так и подкоркового уровней.
Клинические и прежде всего нейропсихологические [Лурия А. Р., 1966,1970] обследования человека, а также экспериментальный анализ условнорефлекторного поведения выявили большое значение ассоциативных структур головного мозга в сложных проявлениях высшей нервной деятельности. Именно ассоциативные структуры мозга – лобные, теменные, височные отделы коры большого мозга, а также хвостатое ядро и ассоциативные таламические ядра проходят в ряду млекопитающих сложный путь эволюционного развития, резко увеличиваясь в объеме и совершенствуясь в своей нейронной организации. Особого развития эти структуры достигают у человека». к.ц.
Ассоциативные системы мозга обеспечили человеку способность к экстраполяции и экстраполяционному поведению – поведению на основе предвидения и прогноза.
В более общем смысле экстраполяция – перенос выводов, сделанных относительно какой-либо части объектов или явлений, на всю совокупность данных объектов или явлений, а также на их другую какую-либо часть.
Адрианов: «Возможность такого опережения возникла в процессе длительной фиксации в мозге у высших животных следов афферентных возбуждений в сопоставлении с текущими нервными процессами, возникающими в результате той или иной реакции организма, осуществляемой в данный момент. Эта способность таким образом использует аппарат памяти. Она – одно из наиболее совершенных адаптивных приспособлений организма к условиям среды.
Это упреждение является электрофизиологическим отражением опережающего возбуждения, подготавливающих организм к изменению характера своей деятельности. Естественно, что в построении такого рода программ участвует мозг в целом и, очевидно, различные системы организма. В этом отношении был прав А. А. Ухтомский (1950), когда называл мозг совокупностью «калейдоскопически сменяющихся органов предупредительного восприятия, предвкушения и проектирования среды».
Процессы «опережающего возбуждения» имеют место уже на уровне различных сенсорных систем – этих своеобразных ворот, через которые поступает в наш мозг разнообразная информация о событиях внешнего и внутреннего мира.
В наше время многие факты указывают на то, что в сложных проявлениях интегративной деятельности судьба процессов восприятия и переработки информации в анализаторных системах отнюдь не жестко преформирована их структурой. Эта «подвижность» сенсорных систем связана скорее всего с выработанной в процессе длительного приспособления установкой на более адекватное для каждой поведенческой ситуации восприятие и оценку биологического значения раздражителя.
Формирование процессов опережающего возбуждения в интегративно-пусковых структурах (моторной, орбитальных областях коры) имеет, очевидно, преимущественное отношение к их основному виду деятельности – программированию и непосредственному обеспечению ответной реакции.
Особенно следует подчеркнуть, что это опережающее возбуждение отнюдь не имманентно, оно всегда образуется на следах от предшествующего им раздражителя или сопутствующей ему реакции. Это замечательное свойство нейронов мозг к формированию опережающего возбуждения, очевидно, является одним из важнейших нейрофизиологических механизмов адаптации организма к будущим событиям [Адрианов О. С., 1973]. Эта адаптация может быть достигнута путем обучения как на системном, так и на нейронном [Рабинович М. Я. 1975; Котляр Б. И., 1986] уровнях, на основе выработки условных рефлексов.
Таким образом, состояние, названное «опережающим возбуждением», имеет в своей основе условнорефлекторную природу и оно реализуется на приобретенных в течение обучения памятных следах.
Так, Э. А. Костандов (1977) экспериментально показал, что под влиянием отрицательных эмоций как у здоровых, так и у психически больных людей существенно изменяется восприятие внешних раздражителей – повышается порог их осознания и увеличивается зона действия неосознаваемых стимулов и их роль в реакции на внешнюю среду. В таких случаях эмоционально значимые внешние стимулы, по-видимому, еще до своего опознания повышают возбудимость лимбических структур, важная роль которых в эмоциональных реакциях достаточно очевидна.
Взаимодействие двух основных форм церебральной активности – жестких, генетически детерминированных и вероятностных, приобретенных – имеет своим «структурным эквивалентом» две формы организации мозга: с одной стороны, достаточно жесткие, врожденные конструкции мозгового каркаса и составляющих его блоков, а с другой – гибкие изменчивые конструкции, которые подвержены пластическим изменениям в зависимости от вовлечения организма в тот или иной вид деятельности (О. С. Адрианов, 1977, 1983). Эти формы опираются на достаточно подвижные, пластические перестройки синаптической и субсинаптической организации мозга.
Можно полагать, что структуры, функционально близкие к формациям, критически вовлеченным в организацию пространственного и временного прогнозирования, включаются в обеспечение различных этапов и сторон последнего на основе стохастического, вероятностно детерминированного принципа. Это подтверждает одно из положений нашей концепции [Адрианов О. С.,1977, 1980] о системно—структурной организации интегративной деятельности. В соответствии с этим положением важнейшей особенностью работы мозга как целого является присутствие в каждой из его систем (проекционных, ассоциативных, лимбико-ретикулярных, интегративно-пусковых) свойств и признаков других систем, направленных прежде всего на обеспечение основной, генетически детерминированной для данной системы или структуры мозга функции» к.ц.
(Адрианов О. С., Молодкина Л. Н., Ямщикова Н. Г. Ассоциативные системы мозга и экстраполяционное поведение. АНМ СССР.– М.: Медицина, 1987, 192 с.:ил.)
Knutson & Owens (2003):
«Мышечные реакции на ноцицептивное воздействие также могут быть заучены и сохранены в мозжечке. Kottke предположил, что движение основано на обработке энграмм мозжечка, которые приобретаются в процессе обучения. Болезащитный рефлекс (nocifensive reflex) может быть условным рефлексом, и было показано, что мышечные реакции на ноцицептивный раздражитель усваиваются мозжечком и в нем же хранятся. Энграммы, возникающие на уровне рефлексов, содержат коды для возбуждения и торможения соответствующих мышц. Такие данные подтверждают гипотезу о том, что мозжечок заучивает индуцированные мышечные болезащитные реакции на острую дисфункцию суставов, что может быть причиной относительно постоянного паттерна смещений.
Существует множество доказательств того, что эффект повреждения механорецепторов сустава может вызвать потерю ощущения положения сустава (потерю кинестезии)».
(Knutson GA, Owens EF. Active and passive characteristics of muscle tone and their relationship to models of subluxation/joint dysfunction: Part II. J Can Chiropr Assoc. 2003;47 (4):269—283).
(Энграмма – след памяти на протоплазме организма, оставленный повторным воздействием раздражителя).
Комментарий Я. Ю. Попелянского (2003):
«В общетеоретическом плане важно оградить мышление врача от огульного понимания „компенсаторных сил организма“. В момент или часы острого заболевания не только нервные, но и соматические клетки записывают разнообразные энграммы боли, эмоций и соматических расстройств. То, что травма завершилась выживанием, не означает, что при рецидивах болезни целесообразно „рестимулировать“ эти комплексы энграмм (скажем, в форме болевых стимуляций)».
Попелянский Я. Ю. Ортопедическая неврология (Вертеброневрология): Руководство для врачей. – 3-е изд., перераб. И доп. – М.: МЕДпресс-информ, 2003. – 672 с., ил.
Все вышесказанное авторами можно выразить более просто: мозг способен «обучиться» заранее эффективно распознавать ноцицептивный (болевой) сигнал, и будет упреждающе сигнализировать (опережающее возбуждаться) до фактического приближения к порогу повреждения ткани. Сформировав список условных сигналов, «сцепленных» с болью, мозг каждый раз будет генерировать боль при встрече с одним из таких условных сигналов.
Матрица «боли»
В нейроматриксе часто выделяют «матрицу боли» как отдельную структуру, в которой постоянно фиксируют «корковый» ответ на ноцицептивный стимул.
Схема структур, участвующих в обработке ноцицептивного сигнала.
К корковым отделам, в которых фиксируются вызванные потенциалы мозга на ноцицептивный («болевой») стимул относятся: первичная (S1), вторичная (S2) соматосенсорная кора, островок (insula) и передняя часть поясной извилины (АСС). Фокус в том, что в коре головного мозга нет коркового представительства ноцицептивных нейронов. Они неравномерно «разбросаны» в вышеуказанных зонах и как бы «вкраплены» в корковые структуры, имея обширные связи с близлежащими нейрональными структурами. «Болевые» нейроны интегрированы в эти структуры и являются их неотъемлемой частью. Данные нейроны не являются строго специфичными по отношению к боли, – они полимодальны. То есть, они будут реагировать не только на ноцицептивный («болевой») сигнал от нижележащих структур, но также будут активироваться при стимулах (визуальных, слуховых), которые несут потенциальную угрозу организму. К таким стимулам относятся все новые или необычные стимулы, которые могут нести потенциальную опасность. Также данный тип нейронов будет активироваться при наблюдении за повреждающим стимулом/фактором (или при прослушивании событий о повреждающем/вредоносном событии/факторе). Здесь даже уместно сказать и об эмпатии. Данный тип нейронов будет «сочувствовать» другому человеку, если данному человеку причинен вред. Особенно, если это близкий человек или родственник. Наверное, многие сталкивались в жизни с данным феноменом. Часто случается, что при просмотре какого-либо видеоматериала человек видит, как участник сюжета падает или получает травму, то по телу смотрящего «пробегает» хорошо осознаваемая «чувствительная» волна. Это нейроматрикс распознал внешний повреждающий стимул и, на всякий случай, проверил целостность собственного «подконтрольного» организма на предмет возможного повреждения. У особо впечатлительных личностей сцены насилия могут вызвать реальную боль при сопереживании пострадавшему. Поэтому такое зрелище может запечатлеться в памяти навсегда, поскольку было закреплено сильным эмоциональным компонентом.
У данного типа «болевых» нейронов нет прямой зависимости силы ответа (реактивности) от силы и длительности активации «входящим» ноцицептивным сигналом. Самой важной характеристикой данного типа нейронов является сила их активации, зависящая от ЗНАЧИМОСТИ для организма ЛЮБОГО входящего потенциально УГРОЖАЮЩЕГО сигнала. Поэтому активация данных нейронов имеет прямую зависимость от контекста и насколько угрожающая для организма (по мнению нейроматрикса) ситуация. Нейроматрикс постоянно проводит сверку входящих сигналов и соотносит их с окружающей средой, насколько сигнал согласуется с накопленным опытом или противоречит ему. Любой входящий сигнал будет оцениваться на основе имеющихся на данный момент «знаний» о значимости стимула. Поэтому часть ранее не встречаемых потенциально опасных стимулов могут быть не «распознаны». Причем оцениваться будут как внешние сигналы, так и внутренние, генерируемые памятью. При обнаружении «подозрительного» сигнала нейроматрикс переходит в режим «ориентировочной реакции»; другими словами, «настораживается». В таком режиме повышается фокус слежения за потенциально угрожающим стимулом с целью предупреждения получения вреда. Поскольку сигнал может быть как условно «болевой», так и не болевой (зрительный, слуховой, воспоминания, проприоцептивные сигналы с мышц или любой другой тип), то вполне понятно, почему нейроматрикс может генерировать боль и без участия ноцицептивных стимулов. Иногда он может просто «вспомнить» о таких событиях и сгенерировать боль. То есть, подать сигнал опасности и «намекнуть» владельцу, что пора проявить активность с целью избежать дальнейшего вреда для организма. Прежде всего, это связано с тем, что сигналы обрабатываются и кодируются единым «потоком» без разделения на составляющие. Таким образом, входящие сигналы по отношению друг к другу выступают как условные. Так проще запоминать и хранить информацию. Если боль была привязана к сильному эмоциональному стрессу или какому-либо значимому для организма «не болевому» сигналу, то достаточно воспроизвести этот «триггер» (не болевой, но значимый условный сигнал), чтобы вызвать боль. Чем чаще шло подкрепление одного сигнала другим, тем легче вызвать условную реакцию на условный сигнал.
Сгенерировав сигнал опасности, нейроматрикс активирует переднюю часть поясной коры. Данная зона обозначается как моторно-лимбическая кора и считается «Центром действия». Данная зона коры отвечает за эмоциональную значимость боли, координирует выбор и планирование наиболее целесообразных стратегий поведенческих и двигательных реакций на угрожающие события, проводит оценку последствий действий. Другими словами, данная зона отвечает за принятие решения действовать (побуждение/порыв к действию «urge to move»). Также активация данной зоны связана с возбуждением и двигательной активностью, связанной с поведением избегания (avoidance behaviors); отвечает за внимание, мотивацию, ожидание задач, обнаружение ошибок, модуляцию эмоциональных реакций, имеет влияние на вегетативную нервную систему, регулируя кровяное давление и частоту сердечных сокращений в ответ на стресс.
Вся проблема в том, что данная кнопка/клавиша «Побуждение к действию» должна «включиться», передать команду на двигательные исполнительные центры мозга и «выключиться». То есть, после активации данной зоны должен произойти двигательный акт, задача которого уйти от потенциально травмирующего стимула/или травмирующего фактора и сохранить целостность организма. У людей с хронической болью данная «кнопка» постоянно активирована, что может говорить о том, что после ее активации не было выполнено охранительное действие. В матрице боли постоянно звучит сигнал тревоги о потенциально угрожающих стимулах и «требование» выполнить соответствующую команду. Можно сравнить с залипанием клавиш на клавиатуре, приводящим к некорректной работе компьютера. Не выполненная охранительная программа (избегание) для организма всегда выступает как стресс.
Melzack объединил теорию нейроматрикса и теорию стресса Ганса Селье. Боль нельзя рассматривать без учета влияния иммунной и эндокринной систем на функционирование мозга и организма в целом. Иммунная, эндокринная и нервная системы работают в виде единого структурно-функционального блока, взаиморегулируя друг друга, обеспечивая гомеостаз внутренней среды организма.
Как известно, для обеспечения жизнедеятельности необходимо поддерживать гомеостаз. Стресс – это состояние, вызванное внешними или внутренними факторами (стресс-факторами), которое грозит нарушением гомеостаза. Ганс Селье установил, что при действии неспецифических факторов (холод, жара, чрезмерная физическая нагрузка, интоксикации) реакция на повреждение не зависит от вида действующего фактора, и что физиологическая реакция организма будет иметь схожие черты. К физическим, химическим и другим «классическим» раздражителям также добавились и такие более эволюционно молодые факторы как психо-эмоциональные перегрузки, депрессия, социально-экономические проблемы и др. Если физическая травма или достижение порога вероятного повреждения ткани (или критический сдвиг в гомеостазе) сопровождались психо-эмоциональным стрессом, то между этими двумя травмирующими факторами устанавливается сенсорно-моторно-лимбическая связь – они выступают по отношению друг к другу уже как условные сигналы. Пару-тройку повторений и мы получим уже условную реакцию (по Павлову и Фордайсу). В дальнейшем достаточно воспроизвести любой из сигналов, чтобы рефлекторно вызвать его «условного напарника». Проблема в том, что условные сигналы могут формироваться перекрестно, объединяясь в группы и конгломераты, втягивая и другие условно «безобидные» сигналы. Запуская один, можно воспроизвести всю последовательность условных реакций как по цепи.
Согласно теории функциональных систем П.К.Анохина, пусковым фактором формирования психоэмоционального стресса являются «конфликтные ситуации», когда нет возможности достичь положительных для субъекта результатов в решении биологических или социальных проблем. Если эмоциональный стресс длительный, то может произойти срыв в наиболее уязвимых механизмах саморегуляции, в результате чего нарушается функция звена системы с формированием устойчивого метаболического патологического процесса. Для нивелирования последних еще не выработан адекватный комплекс адаптивных мер, компенсирующих вред от данного раздражителя и организм действует по «стандартной схеме» со стандартным комплексом реакций (выброс катехоламинов).
Стресс-системы
Основными действующими звеньями стресс-системы являются гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ось и вегетативная нервная система, которые взаимодействуют с ЦНС (нейроматриксом), периферическими органами и тканями. Стресс-система получает и объединяет большое количество нейросенсорных, лимбических, гематологических сигналов, различными путями поступающими в ее центры. Вследствие активации нейроматрикса происходят физиологические и поведенческие реакции, развивается стресс-синдром. При нормальных условиях данные изменения выполняют адаптивные функции и способствуют выживанию. Меняется поведение: возникает возбуждение, повышается внимание, бдительность, возникает обезболивание, одновременно тормозятся вегетативные функции. Ситуация требует неотложного действия. Классическая реакция «дерись или беги». В мозг поступила команда на реализацию защитной реакции. Но, как часто бывает в жизни, в физическом плане «двигательной ответной реакции» не происходит по различным «объективным» причинам, хотя гормонально организм уже «горит» и требует активного действия.
Биологическое последствие хронического стресса через гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую ось
Хронический стресс приводит к избыточной выработке кортизола – гормона стресса. Помимо различных функций, он также влияет на иммунные реакции, что, в конечном итоге, может вызывать замедление или плохое заживление ран. При превышении нормы, кортизол приводит к расщеплению мышечной ткани, заодно подавляя синтез коллагена, способствуя ослаблению соединительной ткани. Также стоит добавить быструю утомляемость, нарушение сна, бессонницу. Хронический стресс с повышенным кортизоловым «фоном» как раз говорит о том, что программа «дерись или беги» хронически не отрабатывается и организм находится в стадии «хронической интоксикации кортизолом».
Куда «бежать» с работы, если квартира в ипотеку, а машина в кредит? Как «драться», если вышестоящее руководство бить нельзя, а если и можно, то куда потом «бежать»? «Сгорают» люди на работе, параллельно накапливая различные хронические заболевания по той простой причине, что в современной жизни для обеспечения и поддержания жизнедеятельности уже практически не требуется участие мышечной системы. Мышечная работа выполняется на минимально критическом уровне, который не может обеспечить достаточный уровень обменных процессов и адекватного взаимодействия иммунной, эндокринной и нервной системы. При нарушении работы в одной из них лавинообразно начинаются проблемы в двух других, ставя под угрозу поддержание гомеостаза и здоровья в целом.
Такое действие/программа как «дерись» и/или «беги» может быть выполнена только скелетно-мышечной системой. Словесные пререкания не в счет. Как известно, любая мышечная работа (особенно это касается средних и интенсивных нагрузок) сопровождается микроповреждениями в мышечных и связочных структурах в силу несовершенства моторного контроля и во многом зависит от физических свойств самой ткани. Поэтому организм обладает эндогенными (внутренними) системами обезболивания, которые вызывают аналгезию, связанную с реализацией защитной программы «дерись или беги». Данный феномен позволяет, несмотря на фактические повреждения ткани, выжить в стрессовой ситуации (уйти от преследования или выжить в бою с противником), достичь безопасного места обитания и сохранять необходимую активность до полного заживления поврежденной ткани.
В основе механизма обезболивания при двигательной активности лежит эффект прямого влияния первичной моторной коры (М1) на подкорковые структуры, непосредственно влияющие на восприятие боли, ее модуляцию и аналгезию (обезболивание). Во—первых, первичная моторная кора (М1) активирует антиноцицептивную систему мозга, которая включает в себя такие структуры как околопроводное серое вещество (ОСВ – PAG) и ростральный вентромедиальный мозг (РВМ – RVM). Во-вторых, тормозные (ГАМК—эргические) нейроны первичной моторной коры напрямую подавляют (ингибируют) активность ядер таламуса (центральные входные ворота), избирательно блокируя сигналы, идущие в соматосенсорную систему, включая и ноцицепцию. Так оно и понятно. Когда речь идет о том, чтобы «уносить ноги и спасать свою шкуру», то в приоритете будут только те сигналы с периферии, которые могут обеспечивать выживаемость особи. Прислушиваться к тому, где чешется, свербит или болит в данном случае неуместно и чревато более серьезными последствиями. Например, увечьем или смертью. Поэтому моторная кора глушит все входящие сигналы, не имеющие значимости для каждой конкретной ситуации, т.е. целенаправленно проявляет избирательность.
Антиноцицептивные системы
К эндогенным антиноцицептивным (обезболивающим) системам относятся:
– опиоидэргическая;
– нитроэргическая;
– серотонинэргическая;
– норадренергическая;
– эндоканнабиоидная;
– цитокиновая противовоспалительная.
Данные системы настолько мощные, что в разгар боя солдаты не всегда замечают наличие серьезных ранений, а спортсмены могут показать достойный результат вопреки полученной травме. Но не стоит радоваться раньше времени. Данные «противоболевые» системы работают только в том случае, если на протяжении длительного времени поддерживался адекватный уровень физической активности. У людей, ведущих малоподвижный образ жизни, данные системы практически не работают. Это во многом объясняет трудности лечения таких пациентов, когда, казалось бы, адекватная медикаментозная терапия должна была бы подействовать, но результат лечения нестойкий или вообще отсутствует. Неловкое движение, легкая нагрузка, незначительный стресс, и боль и недееспособность возникает заново. Люди, ведущие малоподвижный образ жизни, кандидаты номер один на переход острой боли в хроническую. И прежде всего это связано с очень сложными взаимоотношениями между иммунной системой и ноцицептивной системой. Баланс про, – и противовоспалительных цитокинов во многом будет определять скорость перехода острой боли в хроническую.
Как я уже сказал выше, любая физическая деятельность сопровождается микроповреждением тканей. В ответ на повреждение живой ткани организма возникает процесс воспаления. За разъяснением обратимся к специалистам.
Каратеев А. Е. и др. (2016):
«Воспаление – цикличный процесс, возникающий в ответ на повреждение живой ткани организма; он включает системную, а также локальную гуморальную и клеточную реакции, направленные на устранение травмирующего фактора, удаление разрушенных в результате повреждения клеток и элементов межклеточного матрикса (МКМ).
Воспаление всегда сопровождает патологию человека и рассматривается как ее важнейшее проявление; однако исходно, от природы – это защитный, приспособительный механизм, без которого невозможны восстановление поврежденной ткани и защита макроорганизма от чужеродной генетической информации. Более того, элементы воспалительной активности (в частности, локальная активность клеток макрофагального ряда) естественным образом сопутствуют нормальной жизнедеятельности живой ткани. Ведь клетки и МКМ постоянно испытывают негативное действие внешних факторов, вызывающих их постепенное разрушение. Так, структуры опорно-двигательного аппарата – кости, мышцы, связки, суставной хрящ и синовиальная оболочка суставов – подвергаются механическому стрессу при физических нагрузках и под воздействием гравитации, что приводит к их постепенному «изнашиванию». Высокая организация живого организма не предполагает значительного репаративного потенциала у специализированных клеток: серьезное нарушение их структуры неизбежно запускает программу клеточной гибели – апоптоз. Процесс восстановления поврежденных тканей происходит путем замены клеточных элементов новыми специализированными клетками, источником которых являются предшественники соответствующей клеточной линии, обладающие способностью к контролируемому делению. Однако эффективная репарация возможна лишь на «чистом фоне» – после удаления клеточного детрита и деградировавшего межклеточного вещества. Функцию утилизации клеточного «мусора» выполняют резидентные клетки макрофагального ряда – потомки моноцитов периферической крови или находящихся в ткани эмбриональных клеток, такие как макрофаги синовиальной оболочки, купферовские клетки печени, клетки Лангергансаэпидермиса, остеокласты, клетки микроглии нервной ткани и др. Макрофаги разрушают погибшие клетки и элементы МКМ с помощью активных форм кислорода, органических кислот и различных ферментов (важнейшую роль здесь играют матриксные металлопротеиназы – ММП), а затем фагоцитируют и «переваривают» оставшийся биологический субстрат. Это действие, которое постоянно незримо сопровождает жизнедеятельность органов и тканей, является прообразом клинически значимой воспалительной реакции, «воспалением в миниатюре». Если же повреждение значительно, а выраженность микробной инвазии или степень разрушения ткани явно превышает адаптивные возможности резидентных макрофагов, развивается локальная, а затем и системная воспалительная реакция». к.ц.
(Каратеев А. Е., Каратеев Д. Е., Давыдов О. С., Боль и воспаление. Часть 1. Патогенетические аспекты., Научно-практическая ревматология. 2016 (54) 6:693—704)
Итак. Любое повреждение ткани сопровождается выработкой и выбросом резидентными («приписанными» к данному типу ткани) клетками цитокинов – медиаторов (посредников) межклеточного взаимодействия, участвующих в формировании защитных реакций организма и регуляции нормальных физиологических функций.
К цитокинам относят интерфероны, колониестимулирующие факторы, хемокины, трансформирующие ростовые факторы, фактор роста опухолей, интерлейкины и другие эндогенные медиаторы.
Цитокины принимают участие в регуляции:
– защитных реакций организма на местном и системном уровне;
– процессов регенерации тканей;
– различных отдельных физиологических функций;
– эмбриогенеза, закладки и развития органов.
Они способны проявлять биологическую активность как дистантно (на расстоянии – эндокринно), при межклеточном контакте (паракринно), также стимулировать свои же клетки (аутокринно). Это своеобразный «химический язык», с помощью которого клетки общаются друг с другом и с целыми системами организма.
Цитокины
В первую очередь цитокины регулируют развитие местных защитных реакций в тканях с участием различных типов клеток крови, эндотелия, соединительной ткани и эпителия, путем формирования типичной воспалительной реакции с ее классическим проявлением (гиперемией, развитием отека, болевого синдрома, нарушением функции).
Пусковым («стартовым») цитокином является фактор некроза опухоли (ФНО—альфа), который эффектом домино запускает выброс интерлейкинов – 1, 6, 8 с развитием последующих биохимических каскадов.
Ключевым провоспалительным цитокином является интерлейкин-1 (IL-1), который обеспечивает общий «сигнал тревоги», означающий, что настало время задействовать все резервы организма и перестроить работу всех систем для борьбы с патогеном или повреждением.
Провоспалительные цитокины семейства IL-1 (альфа и бета) в норме активируют защитные реакции, но способны вызвать неконтролируемое развитие воспаления и повреждение тканей. При хронических стрессах, тяжелой физической нагрузке, аутоиммунных и инфекционных заболеваниях отмечается увеличение их выработки. В случае развития хронических воспалительных процессов генетически обусловленная повышенная продукция интерлейкинов семейства IL-1 ведет к более выраженным симптомам воспаления и более тяжелому течению патологического процесса. Можно сказать, что в данном случае интерлейкин -1 выполняет не защитную функцию, а участвует в патогенезе заболевания и ведет к хронизации процесса.
Для нашей темы важно то, что под влиянием IL-1 происходит катаболизм белков мышечной ткани с последующей миомаляцией (ферментативным расплавлением некротизированной мышечной ткани). Под влиянием IL-1 клетки соединительной ткани увеличивают синтез коллагена. Итогом репарации могут быть гипертрофические или келоидные рубцы, формирование которых связано с повышенным образованием грануляционной ткани. Другими словами, мышечная ткань замещается соединительной или фибротизируется. IL-1 в высоких концентрациях также обусловливает резорбцию кости и хряща.
Повышенная концентрация IL-1 в межпозвонковом диске усиливает выработку протеолитических энзимов (матриксных металлопротеиназ и аггреканаз), которые разрушают матрикс пульпозного комплекса и белок аггрекан, от содержания которых зависит тургор диска и его амортизационные функции. Опосредованно индуцирует гипералгезию.
Интерлейкин – 6 (IL-6) активирует защитные реакции, регулирует развитие иммунного ответа, самоограничивая воспалительный ответ за счет подавления продукции ФНО-альфа и ИЛ-1, одновременно регулируя провоспалительную и противовоспалительную активность, таким образом, способствуя как развитию, так и разрешению острой воспалительной реакции. Интересной особенностью данного цитокина является то, что он подавляет действие фактора некроза опухоли – альфа (ФНО) – одного из главных цитокинов, избыток которого приводит к выраженной периферической и центральной синситизации (повышении болевой чувствительности). Но при хронических воспалительных процессах ИЛ-6 наоборот усиливает патологический процесс, проявляя провоспалительные свойства. Способен переводить воспаление из острой фазы в хроническую.
В обычных условиях содержание его низкое, и в сыворотке крови при отсутствии воспаления этот цитокин практически не определяется. Поскольку может синтезироваться мышечными клетками, его также относят к классу миокинов, т.е. цитокин, выделяемый мышцами при физической работе. У людей, которые ведут пассивный образ жизни, одноразовая физическая нагрузка может вызвать увеличение продукции ИЛ—6 в десятки раз. Оказывает катаболическое действие на мышечные белки и вызывает саркопению – возрастное атрофическое дегенеративное изменение скелетной мускулатуры, приводящее к постепенной потере мышечной массы и силы. У людей, ведущих активный образ жизни, количество синтезируемого ИЛ-6 при развитии заболевания значительно ниже по сравнению с обычными людьми. Гиперпродукция IL-6 ведет к патологии, связанной с развитием аутоиммунных и воспалительных процессов. Часто «не дружит» с клетками нервной системы. Высокие уровни коррелируют со снижением когнитивных способностей, ухудшением физической работоспособности, астенией, развитием сердечнососудистых, неврологических и онкологических заболеваний.
Часть циркулирующего ИЛ-6 продуцирует жировая ткань. Поэтому, адипоциты и макрофаги жировой ткани рассматриваются как основные источники повышения концентрации ИЛ-6 в крови при ожирении и сахарном диабете 2 типа. Жировой сальник вырабатывает от 10 до 35% базового уровня циркулирующего ИЛ-6.
Провоспалительные цитокины могут самостоятельно активировать ноцицептивные («болевые») клетки как на периферии, так и центрально. Т.е. боль будет присутствовать и без фактического повреждения ткани.
Противостоит им основной противовоспалительный цитокин – интерлейкин-10 (IL-10). Он является ингибитором (производит угнетающее действие) клеточного иммунитета, подавляет продукцию провоспалительных цитокинов, предотвращает дифференцировку моноцитов (клетки-предшественники) в тканевые макрофаги тип М1 («провоспалительный») и апоптоз (гибель клеток). Показывает противоболевое действие.
К другим противовоспалительным цитокинам относятся: антагонист рецептора ИЛ-1, ИЛ-4, ИЛ-6, ИЛ—11, ИЛ—13.
Любое повреждение ткани сопровождается выработкой провоспалительных цитокинов и хемокинов, сигнальных медиаторов, привлекающих в зону повреждения клетки иммунной системы, что сопровождается иммунной реакцией и инфильтрацией зоны повреждения моноцитами/макрофагами, от которых зависит удаление мертвых и поврежденных клеток тканей и стимулирование репарации и заживления.
Макрофаги («большие пожиратели») – специализированные клетки в организме человека, способные к активному захвату и перевариванию бактерий, остатков погибших клеток и других чужеродных или токсичных для организма частиц. Макрофаги присутствуют практически в каждом органе или ткани, где они выступают в первой линии иммунной защиты от патогенов и играют важную роль в поддержании гомеостаза.
Совокупность всех типов клеток в организме, выполняющих роль макрофагов, представляет собой систему мононуклеарных фагоцитов.
В иммунном ответе все начинается и заканчивается фагоцитозом. Макрофаг является уникальной клеткой, потому что способен не только поглощать и убивать микробы, но и способен продуцировать большое количество биологически активных веществ, являясь, таким образом, регулятором межсистемных, межклеточных и клеточно-матриксных взаимоотношений в очаге повреждения. Система фагоцитирующих клеток помимо агрессивной функции уничтожения реализует и репаративную функцию, способствуя ограничению воспаления и отграничения очага воспаления.
Макрофаги в периферических тканях находятся в неактивном состоянии (М0), но могут быстро реагировать на действие стимулов окружающей среды. При повреждении или воспалении ткани они быстро активируются и увеличивают выработку цитокинов, хемокинов и других медиаторов воспаления, которые, в свою очередь, способствуют привлечению в зону поражения других макрофагов или их предшественников – моноцитов. Если неактивный макрофаг активируется при контакте с активированным Т-лимфоцитом хелпером 1 типа, то развивается реакция классического типа. Макрофаг специализируется в фенотип М1, начинает вырабатывать большое количество активных форм кислорода (АФК), оксида азота (NO), интерлейкина Ил-12, ИЛ-23 и провоспалительных цитокинов Ил-1, Ил—6 и ФНО-альфа. Другими словами, М1 – это макрофаг, отвечающий за воспаление.
