Автономные системы

Оригинал статьи "Autonomic systems".

Исторически такие функции, как разум, эмоции и инстинкт, были связаны с определенными нервными структурами, и было нежелание думать, что сознание, как и инстинкт, может быть основано на "рефлексах". В конечном итоге это привело к идее автономной нервной системы, которая вырабатывает эмоции и регулирует функции организма, в то время как "центральная нервная система" была центром сознательного мышления, восприятия и поведения.

Наши отдельные клетки обладают определенной степенью автономии, состоящей в способности ощущать свою ситуацию, интегрировать стимулы и действовать адаптивно. Их поведение является разумно адаптивным. Клетки, составляющие нервную систему, обладают этой базовой способностью к сложной адаптивной интеграции, но они также выполняют специализированную роль связующего звена между клетками, а также между клетками и окружающей средой.

Интеграция организма является наиболее полной, когда энергия каждой клетки оптимальна. "Вегетативную нервную систему", включающую нервы, которые тесно связаны с различными органами и тканями, проще всего понять как систему интеграции и оптимизации энергии во всем организме.

Этот взгляд предлагает новые способы понимания дисбаланса в этих нервных функциях и заболеваний, которые развиваются в условиях дисбаланса, например, астмы, поликистоза яичников, симптомов менопаузы, некоторых кожных заболеваний, рассеянного склероза, болезней сердца и опухолей.

Каждый орган имеет свою собственную нервную сеть, и кора головного мозга настраивает каждую систему в соответствии с адаптивными потребностями организма.

Когда каждая клетка функционирует оптимально, а организм адаптирован к окружающей среде, практически нет необходимости во вмешательстве "веществ-передатчиков".

Такие люди, как Уолтер Кэннон и Вильгельм Райх, популяризировали идею автономной нервной системы, но они всего лишь систематизировали идеи, которые развивались с начала века. Их взгляды были контекстом, в котором развивалась идея Селье о стрессе.

Анатомические компоненты нервной системы, которые были названы симпатической (“сражайся или беги”, адренергической) системой и парасимпатической (“вегетативной”) системой, по-прежнему являются важными факторами физиологического мышления, и, несмотря на большую сложность, которая выросла вокруг них, по-прежнему существует тенденция отождествлять системы с полярностями настроения или эмоций. Идея полярностей полезна, но она легко приводит к ошибке.

(Симпатическая система включает в себя цепочку ганглиев вдоль позвоночника, и ее функции включают расширение зрачков и ускорение сердцебиения. Парасимпатическую систему также называют кранио-сакральной системой из-за расположения ее ганглиев, и среди ее функций - замедление сердцебиения и сужение зрачков. Однако, несмотря на несколько десятилетий исследований, действия “симпатических" и “парасимпатических” нервов в большинстве органов до сих пор не поняты.)

Если “адреналиновая сторона” нервной системы отвечает за реакции на боль и угрозу, реакции страха и ярости, то противоположная сторона, как правило, наделяется такими атрибутами, как спокойствие и удовольствие, и тот факт, что эти противопоставления часто справедливы, привел к созданию атмосферы, в которой адренергические реакции рассматриваются как “плохие”, а противоположные реакции - как “хорошие". Когда адреналин был идентифицирован как агент симпатической нервной системы, начался поиск "противоположного” агента парасимпатической системы. Гистамин был ранним кандидатом, до того, как было обнаружено, что ацетилхолин является основным парасимпатическим агентом. Такому взгляду на гистамин способствовала более старая идея о “трофических нервах”, которые легко отождествились с парасимпатической системой. Когда ацетилхолин был идентифицирован как передатчик или агент парасимпатической системы, он, как правило, приобретал многие качества, включая “трофические” функции, которые возникли на основе идеи парасимпатической системы, но акцент на ацетилхолине привел к общему пренебрежению связями гистамина и тучных клеток, которые производят его в большом количестве , с вегетативной нервной системой. (Текущая тенденция, по-видимому, подчеркивает тесную интеграцию функции тучных клеток с нервной функцией.) Оксид азота недавно был идентифицирован как еще один парасимпатический "передатчик”. Оксид азота и гистамин являются очень важными факторами при дегенеративных воспалительных заболеваниях, но их связь с парасимпатической нервной системой придает им ауру доброжелательности.

Я думаю, полезно сравнить вегетативную нервную систему с гипофизом не только потому, что некоторые гормоны гипофиза называются “трофическими” гормонами (например, лютеотропные, адренокортикотрофные), но и потому, что их важные адаптивные функции сами по себе могут быть причиной серьезных проблем. Избыток тиреотропного гормона, например, вызывает дегенерацию и развитие рака в щитовидной железе, и животные, лишенные гипофиза, но имеющие щитовидную железу, живут дольше, чем интактные животные.

Если рабов часто морили голодом и избивали, они не очень продуктивны, живут недолго и могут взбунтоваться. Более продуктивны здоровые работники, работающие ради общей цели, которую они понимают. Клетки, которые хорошо заряжены энергией, выполняют свои функции с минимальными сигналами, но обездоленные клетки, которые приходится заставлять функционировать, скорее всего, неожиданно умрут, или будут размножаться ненадлежащим образом, или изменят свою идентичность.

Профессора часто производят сильное впечатление на своих студентов, но, особенно в технических или научных областях, они обычно делают это, контролируя дискурс, чтобы исключить радикальные расспросы. То, чего они не знают, “не является знанием”. Под давлением “получения профессионального образования” студенты ценят организующие принципы и мнемонические приемы, но это придает традиционным способам систематизации знаний огромную силу, которая на практике гораздо важнее, чем простые экспериментальные результаты. (Эксперименты, которые не признают господствующие метафоры, почти повсеместно рассматриваются недопустимо, не подлежит публикации.)

Некоторые очевидные вопросы о вегетативной системе обычно игнорировались или сводились к минимуму физиологами. Если "стресс” является стимулом, который заставляет симпатическую систему повышать свою активность, то что является стимулом для повышения активности парасимпатической системы? Чем объясняется относительный баланс между двумя сторонами системы или их дисбаланс? Тот факт, что ответы не очевидны, оставил вопросы в основном психиатрам и психологам. Вильгельм Райх, который пытался дать ответы в терминах эволюционных взаимодействий между организмом и окружающей средой, обнаружил, что этот вопрос привел его к исследованию психосоматических заболеваний, сексуального подавления, рака и фашизма, что привело к катастрофическим результатам для него самого.

Китайская медицина была знакома со многими функциями вегетативной нервной системы в то время, когда западная медицина была организована вокруг “гуморов”. Современным "западным“ людям легко понять, что ”ветры" и принципы горячей и холодной китайской традиции являются метафорами, но они неохотно замечают, что их собственная система выросла в рамках очень похожих традиционных метафорических полярностей.

Успех даже хорошей метафоры может заставить людей пренебрегать деталями, которые могли бы поддержать более полное и точное изображение реальности.

Современная наука изобилует плохими метафорами, потому что система образования не терпит критического отношения. Потенциально хорошая метафора (например, предположение Вернадского о том, что организм - это “вихрь атомов”) могла бы развеять многие плохие метафоры, но нынешняя организация науки движется в другом направлении: коммерческие интересы создают культуру, в которой их метафоры заменяют традиционную науку, в которой было определенное количество честных интеллектуальных исследований.

Говоря о сознании, сне, стрессе, биологических ритмах, старении и энергии, я часто акцентировал внимание на эффективном использовании кислорода для выработки энергии митохондриями, то есть клеточном дыхании. Каждая ситуация требует особого вида адаптации, и каждый вид адаптации требует особого распределения клеточной и органической активности с ее поддержкой местной дыхательной активности.

В адаптирующемся организме происходит активная местная саморегуляция, например, когда активированная ткань вырабатывает повышенное количество углекислого газа, который расширяет кровеносные сосуды, доставляя больше кислорода и питательных веществ к ткани. Но распределение возбуждения и гармоничное уравновешивание ресурсов и деятельности организма достигается за счет действий коры головного мозга, воздействующей на подчиненные нервные сети, регулируя многие факторы, связанные с производством и использованием энергии.

На уровне митохондрий адреналин и ацетилхолин оказывают несколько различное действие. (Метаболические исследования с изолированными митохондриями настолько далеки от нормального состояния клетки, что их результаты являются не более чем намеком на то, что может происходить в клетке.) Ацетилхолин, по-видимому, изменяет пропорцию используемого топлива (увеличивая окисление альфа-кетоглутарата с образованием углекислого газа) и повышает эффективность энергосбережения (фосфорилирование с образованием АТФ), так что требуется меньше кислорода, в то время как адреналин увеличивает скорость потребления кислорода (и окисления сукцината). Это соответствовало бы концепции Ф. З. Меерсона о парасимпатической функции как одной из систем, ограничивающих стресс.

На уровне всей клетки, органа и организма парасимпатическая функция ограничивает потребление кислорода различными способами, включая уменьшение кровотока. Ацетилхолин, подобно гистамину и серотонину, активирует гликолиз, превращение глюкозы в молочную кислоту, которая обеспечивает энергией в отсутствие кислорода.

Эффекты небольшого количества адреналина и большого количества адреналина сильно различаются, при этом высокая концентрация адреналина снижает эффективность фосфорилирования. При напряженном сердце этот эффект избытка адреналина может быть фатальным, особенно когда он сочетается с ускорением свертывания крови адреналином, высвобождением жирных кислот и часто кальция, а также сужением кровеносных сосудов.

Семьдесят лет назад казалось, что автономный контроль кровеносных сосудов зависит от нервных волокон, которые их сужают, и других волокон, которые заставляют их расширяться, но эта идея долгое время не работала.

С тех пор, как я заметил, что студенты в нашей лаборатории физиологии, которые пытались использовать адреналин для оживления своих крыс, не добились успеха, я задумался о телевизионных шоу, в которых адреналин дают пациентам с проблемами сердца. При некоторых состояниях адреналин действительно усиливает кровообращение в сердце, но экстремальный стресс, похоже, не входит в число этих состояний.

Избыток серотонина, гистамина, ацетилхолина и полиненасыщенных жирных кислот, как и избыток адреналина, может вызывать спазмы коронарных артерий наряду с нарушениями митохондриального дыхания. При стрессе эти вещества почти наверняка присутствуют в избытке. (Антисеротониновые препараты эффективны при различных проблемах с сердцем и других дегенеративных заболеваниях.)

Повышая выработку молочной кислоты и потерю углекислого газа, чрезмерная нервная стимуляция (особенно избыток ацетилхолина, гистамина и серотонина) может вызвать целый ряд проблем, включая генерализованное сужение сосудов и системный алкалоз, а также повышенную внутриклеточную щелочность. Такой метаболический паттерн характерен для многих видов стресса, включая рак. (В другом месте я называл этот паттерн “относительной гипервентиляцией”.) Метаболические эффекты, вероятно, объясняют некоторые ”парадоксальные" эффекты вегетативных агентов.

Когда питание и функция щитовидной железы, освещение, атмосферное давление и другие условия благоприятны, вегетативные передатчики (например, ацетилхолин, гистамин, серотонин, адреналин), гормоны гипофиза и другие “сигнальные вещества” поддерживаются в безопасных пределах.

Поскольку вещества, выделяемые различными клетками под влиянием вегетативных нервов (например, гистамин и серотонин), стимулируют деление клеток, повреждения, приводящие к образованию тромбов и сосудистым спазмам, также стимулируют образование новых кровеносных сосудов - процесс, необходимый для адаптации тканей к длительному стрессу.

Эти агенты, вызывающие стресс, надлежащим образом включены в “вегетативную” (парасимпатическую) нервную систему, поскольку они способствуют вегетации, то есть распространению вещества.

Адреналин и симпатические нервы выполняют противоположную функцию - сдерживают деление клеток, а также противодействуют провоспалительным функциям этих парасимпатических агентов.

Эстроген имеет тенденцию смещать вегетативный баланс в парасимпатическую сторону, в сторону от симпатической / адренергической. Напоминая, что стресс, гипотиреоз и старение повышают активность ароматазы в различных тканях, вызывая местную выработку эстрогена, и что связанный с тканями эстроген остается на высоком уровне у женщин в постменопаузе, несмотря на более низкий уровень эстрогена в сыворотке крови, стоит рассмотреть влияние эстрогена на различные компоненты так называемой автономной нервной системы.

Одна инъекция эстрогена может вызвать значительное увеличение количества симпатических нервов в яичниках. В период менопаузы происходит аналогичное “вторжение” симпатических нервов. Поликистоз яичников (который встречается после менопаузы еще чаще, чем до, и некоторые исследования выявили это заболевание у 20% женщин в пременопаузе) реагирует на эстроген выработкой фактора (ов) роста нервов и отрастанием большого количества новых симпатических нервов. Хотя гиперэстрогения, связанная с синдромом поликистозных яичников, имеет много вредных последствий, вторжение в яичник адренергических нервов, по-видимому, защищает его от развития рака.

Парасимпатические нервы, гормоны гипофиза и тучные клетки активизируют работу яичников. Количество тучных клеток в яичниках увеличивается под действием гормонов гипофиза (включая тиреотропный гормон) и эстрогена (Джайсвал и Кришна, 1996). Эстроген является наиболее мощным из этих гормонов, заставляющим клетки выделять гистамин. Чрезмерный рост симпатических нервов в поликистоз яичников приводит к снижению количества и активности тучных клеток, возможно, в качестве защитной адаптации к чрезмерной стимуляции со стороны многих провоспалительных факторов. Тучные клетки необходимы для разрыва фолликулов, поэтому их подавление предотвращает овуляцию.

Нервная система тесно вовлечена в контроль роста тканей, и утверждалось (Р. Э. Кавецкий рассмотрел этот вопрос в своей книге, подчеркнув роль депрессии в развитии рака), что рак является результатом снижения активности симпатических нервов или беспрепятственного действия парасимпатической системы. То, что стресс играет определенную роль в развитии рака, признано научным сообществом, но прямое участие нервной системы в регуляции клеточного метаболизма, клеточного деления и других процессов, которые являются центральными для ракового состояния, либо категорически отрицается, либо просто игнорируется.

Хотя уже много лет известно, что тучные клетки являются распространенным компонентом опухолей, только недавно антигистаминные и другие противовоспалительные препараты были признаны ценными методами лечения рака. Весь вопрос о роли нервов в развитии опухоли и физиологии был затуманен мистикой “изначально плохой раковой клетки”.

При болезни Альцгеймера были сделаны большие инвестиции в доктрину о том, что лекарства, стимулирующие функцию холинергических (образующих ацетилхолин) нервов, восстановят утраченные умственные функции или, по крайней мере, замедлят прогрессирование заболевания. Успех антихолинергических препаратов в лечении ряда дегенеративных заболеваний головного мозга, вероятно, ставит в неловкое положение компании, чьи препараты, усиливающие холинергию, не очень успешны. Для них удобно, что эти бывшие “антихолинергические” препараты теперь называются антиэксайтотоксическими или антиглутаматергическими препаратами. Серьезного конфликта в терминологии нет, поскольку холинергические процессы (подобно серотонинергическим процессам) тесно связаны с эксайтотоксическим повреждением нервов. Холинергические препараты, вероятно, будут продаваться до тех пор, пока их патенты будут эффективны, а затем о них тихо забудут.

Современная концепция фармакологии, в которой рецепторы и передатчики включают или выключают функции, превратилась в непродуктивную и опасную схоластику. Никто никогда не сможет успешно подсчитать количество ангелочков-передатчиков, танцующих на различных участках молекул-рецепторов. Функциональное “значение” рецептора или передатчика меняется в зависимости от обстоятельств, и эффект активации конкретного нерва зависит от окружающих условий и от предшествующих состояний. Каждая клетка адаптированно интегрирует стимулы.

Если ни один рефлекс не является просто механическим и врожденным, то все рефлексы условны. (М. Мерло-Понти выступал против обоснованности самой концепции рефлекса из-за этой условности.) Концепция П. К. Анохина о “Акцепторе действия” (описанная в моей книге “Разум и ткани”) дает представление, в котором мы можем видеть “заданные точки” для относительно "автономных" рефлексов как отражения общих потребностей организма. Локальные тканевые рефлексы, органные рефлексы, спинномозговые рефлексы и т.д. изменчивы в зависимости от их энергетических ресурсов и в соответствии со способом, которым они организованы под влиянием коры головного мозга и окружающей среды.

Реальность сложнее, чем воображает философия фармацевтической промышленности, но решения проблем могут быть намного проще, если мы будем мыслить в терминах энергетической поддержки, а не чрезмерно конкретизированных вмешательств фармакологов. При гипотиреозе обычно наблюдается избыток адреналина / норадреналина, серотонина, гистамина и некоторых гормонов гипофиза. Коррекция функции щитовидной железы может немедленно устранить многие проблемы, но особенно когда дефицит энергии вызвал анатомические изменения (например, перераспределение кровеносных сосудов и тучных клеток), важно сделать окружающую среду благоприятной во многих отношениях, насколько это возможно.

При поликистозе яичников, симптомах менопаузы, артрите, стенокардии, рассеянном склерозе, некоторых видах деменции, мигрени и эмфиземе облегчение, достигаемое простым улучшением клеточной энергии, может быть быстрым и полным. Предположительно, аналогичный процесс биологической реорганизации вовлечен в случайную спонтанную регрессию опухолей.

Хотя я не думаю, что вегетативная нервная система с ее симпатическим и парасимпатическим отделами существует в том виде, в каком ее традиционно представляли, эта идея может быть полезной, если мы подумаем об использовании лекарств и других факторов способами, которые имеют тенденцию “успокаивать гиперактивную вегетативную нервную систему”.