Григорий Кассиль - Внутренняя среда организма
Совсем недавно удалось получить ряд синтетических препаратов-энкефалинов, влияние которых на физиологические и биохимические процессы отличается более высокой эффективностью, чем действие пептидов, вырабатываемых организмом.
Открытие нейропептидов — один из этапов на пути расшифровки эндокринной функции мозга. Эта сторона деятельности центральной нервной системы вышла из стадии предположений. Она превратилась в стремительно развивающийся раздел науки, имеющий не только теоретическое, но и огромное практическое значение.
Глава VIII. Внутренняя среда центральной нервной системы
Гематоэнцефалический барьер
Для центральной нервной системы постоянство внутренней среды имеет особо важное значение. Нервные клетки, больше, чем клетки других органов, чувствительны к изменениям в составе и свойствах среды, в которой они живут и функционируют. Не случайно природа надежно запрятала головной и спинной мозг в прочный костный футляр и построила сложнейший по своему анатомическому строению защитный механизм для того, чтобы они не подвергались каким-либо неожиданным атакам извне или изнутри. А состав и свойства микросреды отдельных элементов центральной нервной системы регулируются особым защитным приспособлением — гематоэнцефалическим барьером. Со всех сторон мозг окружает цереброспинальная жидкость, состояние которой отличается поразительной устойчивостью и почти не изменяется даже при сравнительно глубоких сдвигах в химизме крови.
«Химические и физические процессы, — говорит английский физиолог Дж. Баркрофт, — связанные с психической деятельностью, столь деликатны по своему характеру, что рядом с ними изменения, измеряемые термометром или водородным электродом, представляются огромными, катастрофическими. Процессы (вероятно, ритмические) столь деликатные, конечно, требуют для своего упорядоченного развития чрезвычайного постоянства среды, в которой они происходят. Как часто я наблюдал на поверхности тихого озера зыбь, образующуюся вслед за плывущей лодкой, следил за правильностью ее образования и любовался узорами, возникающими при встрече двух таких систем зыби. Но для этого озеро должно быть совершенно спокойно, точно так же, как атмосфера должна быть свободна от атмосферных явлений, когда вы наслаждаетесь тонкой передачей симфонии. Предполагать высокое интеллектуальное развитие в среде, свойства которой не стабилизированы, — это значит искать музыку в треске плохой радиопередачи или зыбь от лодки на поверхности бурного Атлантического океана... Постепенно, веками, постоянство внутренней среды регулировалось со все возрастающей точностью до тех пор, пока в конце концов эта регуляция достигла степени совершенства, при которой смогли развиться человеческие способности, и человек смог познавать мир вокруг себя в терминах абстрактного знания.
Каждое столетие, а теперь каждое десятилетие все увеличивается противоречие между полной ничтожностью человека как частицей материальной вселенной и поразительным превосходством, которого достиг его интеллект в понимании вселенной, в которой он живет.
Постоянство внутренней среды, — утверждает Дж. Баркрофт, — является условием или по меньшей мере одним из условий превосходства интеллекта человека над материальными силами природы. А внешним выражением или, быть может, формулой этого превосходства служит мысль Клода Бернара: „Постоянство внутренней среды — залог свободной жизни“»[27].
Гематоэнцефалический барьер не только сохраняет внутреннюю среду мозга от всевозможных колебаний и изменений. Он принимает активное участие в питании головного и спинного мозга и обеспечивает поступление в центральную нервную систему питательных веществ в том количестве, которое необходимо для ее нормальной жизнедеятельности. Надо полагать, что это основная, ведущая роль гематоэнцефалического барьера. Регулируя состав и свойства внутренней среды мозга, барьер защищает его от чужеродных и вредных веществ. А защищая мозг от всяких «химических» случайностей и неожиданностей, барьер регулирует постоянство его внутренней среды.
Одновременно наряду с быстрой «телеграфной» передачей от рецепторов по нервам в центральную нервную систему идут более медленные донесения по сосудам о химическом составе крови, о повышении или снижении содержания в ней продуктов обмена биологически активных веществ (метаболитов, гормонов, электролитов), о появлении угрожающих здоровью и жизни химических соединений, об опасности, о раздражении, о повреждении. Физиологическая информация поступает в мозг не только по нервным путям. Через гематоэнцефалический барьер информация приходит в мозг из общей внутренней среды организма.
Еще в 1885 г. выдающийся немецкий микробиолог Пауль Эрлих установил, что некоторым красящим веществам, введенным в кровь, путь в мозг закрыт. Но лишь во втором десятилетии нашего века Гольдман поставил опыт, блестяще подтвердивший наблюдения Эрлиха. Он ввел белому кролику в вену полуколлоидную синюю краску, трипановый синий. На вскрытии оказалось, что весь организм животного целиком пропитан краской. Трипановый синий проник во все органы — в мышцы, печень, легкие, почки, кишки. Одни ткани содержали больше краски, другие — меньше, но краска не проникла в мозг животного.
На своем пути она встретила преграду, препятствие, которое помешало ей попасть в нервные клетки или в жидкость, омывающую головной и спинной мозг, хорошо известную и врачам, и больным, — цереброспинальную жидкость.
Многие исследователи в разных лабораториях проверяли этот классический опыт. Но все это были отдельные наблюдения. Теорию гематоэнцефалического барьера создала Л. С. Штерн. В течение всей жизни она со своими учениками и сотрудниками разрабатывала эту проблему. Вместо трипанового синего животным вводили разнообразные вещества — краски, соли, лекарства, гормоны, яды. В последние годы стали вводить радиоактивные изотопы.
В настоящее время установлено, что одни вещества свободно переходят из крови в центральную нервную систему, другие почти полностью задерживаются барьером, третьи проникают в минимальных количествах и могут быть открыты в мозгу и цереброспинальной жидкости лишь в виде следов.
Гематоэнцефалический барьер защищает центральную нервную систему от всевозможных чужеродных, ядовитых веществ, проникших в кровь и способных повредить, отравить, разрушить необычайно чувствительные нервные клетки головного и спинного мозга. Барьер как бы стоит на страже мозга, не пропуская из крови различные яды, которые могут оказаться для него смертельными. Такие яды нередко появляются в организме при многих заболеваниях или случайно попадают в ток крови, например, при отравлениях.
Конечно, наивно думать, что гематоэнцефалический барьер, как и все гистогематические барьеры, является непреодолимой преградой, плотно закрытой бронированной дверью, отделяющей центральную нервную систему от общей внутренней среды. Непроницаемость его относительная и зависит в значительной степени от количества и концентрации находящихся в крови веществ, от состояния организма, от внешних воздействий и ряда других причин, обусловленных раздражениями, поступающими из внешней или внутренней среды. В каких-то незначительных количествах все введенные в кровь вещества проникают в центральную нервную систему и могут быть обнаружены с помощью чувствительных методов исследования.
Обширный экспериментальный материал, накопленный в лабораториях и клиниках разных стран, показывает, что гематоэнцефалический барьер имеет первостепенное значение для всей деятельности головного и спинного мозга. Даже незначительные изменения в составе окружающей мозг цереброспинальной жидкости или небольшие колебания в поступлении кислорода или питательных веществ к клеткам мозга оказывают подчас решающее влияние на их состояние.
Барьер как бы оберегает мозг человека и животных от всевозможных случайностей, создает для нервных клеток постоянные и неизменяющиеся условия, не пропускает в нервную систему различные яды, которые могут оказаться для нее губительными. Если бы в животном организме не было гематоэнцефалического барьера, центральная нервная система стала бы игрушкой неожиданных и случайных изменений в ее внутренней среде. Из сложного комплекса защитных сил организма выпало бы важнейшее звено. Ядовитые продукты, образовавшиеся в процессе обмена веществ и почему-либо необезвреженные организмом, беспрепятственно проникали бы в мозг и отравляли его клетки. Центральная нервная система была бы легко доступна для бактерий и их токсинов, а также для всех других чужеродных веществ, тем или иным путем попавших в организм.
Точная и бесперебойная работа нейронов, умственная деятельность, психика, настроение, здоровье и болезнь нередко зависят от функционального состояния гематоэнцефалического барьера.
