Биоэкономический подход к изучению проблемы экстремального состояния организма человека

Обращение клиницистов к фундаментальным обобщающим кате­гориям мотивируется поиском действенных путей решения практи­ческих задач. Тяжкие раздумья у постели тяжелобольного неизбежно приводят к заключению о необходимости некоего объединяющего подхода к анализу многоуровневого нарушения жизнедеятельности. И подход этот настойчиво ассоциируется с истощением внутреннего термодинамического потенциала, поскольку именно в последнем ви­дится главная движущая сила адаптационного процесса. Каждому опытному врачу известна ситуация, когда, несмотря на все усилия по восполнению ОЦК. устранению критической несостоятельности внешнего дыхания и системной гемоциркуляции. скрупулезную кор­рекцию всех прочих функциональных расстройств и совершенное хирургическое восстановление поврежденных тканей и органов, все-таки не удается добиться устойчивого позитивного развития процес­са. Когда вслед за казалось бы поддающимися лечению осложнени­ями развиваются новые осложнения, присоединяются новые рас­стройства и в итоге неотвратимо надвигается неблагоприятный исход. Обретается понимание, что вдохнуть жизнь в угасающий ор­ганизм такого пациента, перенесшего критическое состояние, обу­словленное тяжелой травмой, возможно лишь путем изысканий в сфере биоэнергетики, а точнее — в сфере термодинамики. Исходная позиция для термодинамической трактовки ключевых моментов патологической программы развивающегося процесса связана с представлением об организме как сложной неравновесной, но глубокоинтегрированной открытой биологической системе, обладающей ограниченным индивидуально детерминированным внутренним тер­модинамическим потенциалом (или достатком). Экстремальная си­туация отличается глубокой разбалансировкой. неупорядоченностью энергоемких метаболических процессов, обеспечивающих функцио­нальный “всплеск” механизмов срочной адаптации. Эта разбалансировка носит аутокаталитический характер. Неизбежность ее в крити­ческой ситуации изначально предопределена неравновесностью биосистемы, которую представляет собой организм. Сама же нерав­новесность, напомним, обусловлена двумя термодинамическими феноменами — энтропией и информацией. Энтропия определяет сте­пень непроизводительного (в отношении заданной функции) рассе­ивания энергозатрат, а термодинамический феномен информации состоит в способности инициировать процессы, связанные с несопо­ставимо большими энергетическими затратами, чем энергия сиг­нального импульса. В случае дезинтеграции, разбалансировки цело­стной биосистемы направленность высвобождаемой внутренней энергии становится все менее контролируемой, что и приводит к срыву согласованного функционирования организма.

Рассматривая проблему с этих позиций, необходимо еще раз под­черкнуть, что ключевая роль в патогенезе травматической болезни должна быть отведена постшоковому периоду. Здесь в полной мере определяются масштабы функционального ущерба, понесенного организмом вследствие травмы, и обозначается “цена” срочной адап­тации. Здесь же осуществляется постепенное переключение функци­ональной доминанты (а следовательно, и сохранившегося энергети­ческого потенциала) на механизмы долговременной адаптации. Здесь же закладываются пусковые механизмы всех последующих рас­стройств вследствие недостаточного энергообеспечения или дисба­ланса функциональных алгоритмов долговременной адаптации.

Трудность анализа развивающихся событий на основе клинико-патофизиологического подхода зависит от отсутствия сопоставимых ко­личественных показателей энергоемкости процессов, осуществляемых на разных уровнях жизнеобеспечения. Именно здесь обращает на себя внимание весьма интересный факт. побуждающий к эмпирическим обобщениям. Трудности в установлении количественных соотноше­ний между различными сопряженными между собой процессами свойственны не только медицине, но и естествознанию вообще. Види­мо. это и послужило основанием для использования В.И.Вернадским еще в 1926 году самого метода эмпирического обобщения. Суть мето­да. как известно, состоит в изучении мотивации и механизмов индук­ции многофакторных неравновесных процессов, опираясь на широкое сопоставление и обобщение фактов, выходящих далеко за пределы конкретной области, в которой ведется научный поиск.

Итак, вернемся к обсуждению экстремального состояния организ­ма человека. Под влиянием сильного внешнего воздействия включа­ются генетически детерминированные механизмы срочной адапта­ции. которые по принципу доминанты привлекают на себя свобод­ный энергетический потенциал, В том случае, если срочные меха­низмы адаптации оказываются несостоятельными, то организм как сложная неравновесная система переходит в крайне неупорядочен­ное. разбалансированное состояние.

Это означает, что переключение функциональной доминанты на метаболические процессы, обеспечивающие чрезвычайно энергоемкую срочную адаптацию в период шока, лишает необходимой энер­гетической поддержки глубокоинтегрированный базисный метабо­лизм. Между тем известно, что согласованная осцилляция различных звеньев этого метаболизма, поддерживаемая метасимпатической ин­нервацией висцеральных органов и сложной, планомерно обновляе­мой системой внутренних биорегуляторов, требует бесперебойного энергообеспечения. От этого зависит стабильная жизнедеятельность. Таким образом, в экстремальной, критической ситуации, когда воз­никает угроза жизни, принцип доминанты распространяется даже на эту, глубокоэшелонированную “тыловую зону обороны” организма. Реализация его состоит в частичной переориентации доли внутрен­него термодинамического достатка, предназначенной для осуществ­ления базисного метаболизма, на обеспечение механизмов срочной адаптации. В результате развивается дискорреляция базисных мета­болических микропроцессов, которая приводит к нарушению алго­ритмов долговременной адаптации в постшоковом периоде. Возра­стает энтропия, метаболические процессы утрачивают последова­тельный детерминизм и хронобиологическую согласованность, мно­гократно прерываются каскадами “флуктуаций”, то есть колебаний перед выбором пути дальнейшего развития. Нарастает дезинтеграция функциональных систем организма, проявляющаяся в клинических признаках полиорганной недостаточности, острого вторичного им­мунодефицита. системных трофических нарушений.

В этих условиях задача сохранения жизни при экстремальном со­стоянии организма сводится к сбережению и рациональному распре­делению общего термодинамического достатка. Однако имеющееся представление об общем термодинамическом достатке (или термоди­намическом потенциале) организма недостаточно конкретно. Оно лишено количественного выражения, инфраструктурной характери­стики. а главное — единого эквивалента внутренних термодинамиче­ских преобразований в ходе жизнедеятельности. Казалось бы, это ис­ключает возможность дифференцированного научного анализа. Но выход может быть найден с помощью метода эмпирического обоб­щения, о котором упоминалось выше. Нетрудно заметить близкую аналогию в постановке задачи с другой, на первый взгляд весьма от­даленной. областью знаний — с экономическими отношениями в со­циальной сфере. Именно в социальной экономике, где все. казалось бы. основано на точных расчетах, имеется основополагающая, но не менее абстрактная категория, чем общий термодинамический доста­ток организма. Эта категория — капитал как мера общественного до­статка. Он также не имеет постоянного единого эквивалента, а полу­чает лишь условное денежное или иное выражение в конкретных процессах обращения и накопления на определенном историческом отрезке времени. Капитал также подвергается внутреннему перераспределению в интересах срочного разрешения критической ситуа­ции. а истощение его в ходе затянувшегося кризиса также неизбеж­но сказывается на инфраструктурах, обеспечивающих стабильность общества как сложной биосистемы. Инфраструктура общественного капитала столь же сложна и так же не поддается конкретному коли­чественному выражению, как и инфраструктура общего термодина­мического достатка организма. И вместе с тем экономическая наука существует. Предметом ее исследовании являются объективные зако­номерности и принципы обращения, воспроизводства, накопления и распределения общественного достатка. Поэтому представляется вполне правомерным для решения сходных задач применительно к переживающему экстремальное состояние организму использовать биоэкономический подход. Как известно, по своим лингвистическим истокам экономика — древнегреческий термин, обозначающий ис­кусство ведения домашнего хозяйства. То есть изначально понятие соотносилось с ведением домашнего (внутреннего) хозяйства. А ко­рень “эко” (дом) в определенном смысле может обозначать любую систему: и семью, и государство, и планету, и конкретный живой организм. Важно, что, несмотря на открытость системы, предполага­ющую ее постоянное взаимодействие с внешней средой, речь идет об искусстве балансирования в целях удовлетворения именно внутрен­них (для системы) интересов в этом взаимодействии.

Следует отметить, что термин “биоэкономика” появился несколь­ко лет назад в экологической литературе. Его приводит Юджин Одум (Eugene P. Odum). автор двухтомного руководства по экологии, под­готовленного им в Университете Джорджии и изданного у нас в стра­не в русском переводе в 1986г. [17]. Автор ссылается на Боулдинга (Boulding. 1966). Джорджеску (Georgescu, 1977) и Кдарка (Clark. 1981). которых считает основоположниками синтеза экономики и экологии. Однако в этих работах речь идет о несколько ином аспекте использо­вания термина. Термином “биоэкономика” предлагается обозначать научную дисциплину, которая должна рассматривать соотношение биологических (природных, нерыночных) и небиологических (антропогенных. рыночных) систем в поддержании всеобщего мирового хо­зяйства. Думается, что использование этого термина при анализе тер­модинамики живого организма имеет не меньше оснований.

Вполне естественно, что. обсуждая биоэкономический подход к изучению проблемы экстремального состояния, основанный на по­нятии об общем термодинамическом достатке организма, хотелось бы прежде всего дать конкретное исчерпывающее определение этого понятия. Однако для клинициста сформулировать такое определение оказывается столь же сложным, как для специалиста по социальной экономике представить четкое, однозначное, не вызывающее дискус­сии толкование понятия об общественном богатстве того или иного социума, определить ею количественное выражение и целом и по отдаллнным структурам.

Нетрудно проследить аналогию, если заменить оазисную катего­рию суждении и вместо экономического достатка социума (то есть капитала) иметь в виду общий термодинамическим достаток организ­ма человека. Прежде всего и понятии об общем термодинамическом достатке организма, также как в понятии об общественном капита­ле. усматривается двойственность. С одной стороны, термодинами­ческий достаток прямо пропорционален потенциальной энергии. накапливающейся в результате активного функционирования орга­низма как сложной открытой системы, но. с другой стороны, он не менее зависим от рационального распределения энергетического потенциала при различных режимах жизнедеятельности. Процесс жизнедеятельности организма в не меньшей степени, чем процесс обращения и воспроизведения общественного капитала, подвержен динамической изменчивости. Эта изменчивость определяется зако­номерностями функциональной доминанты, реализация которых осуществима лишь на основе целенаправленных многоуровневых термодинамических преобразований. И в этом отношении, видимо, вполне допустимо говорить об обращении общественного капитала как о своеобразном метаболизме социума. Правомерность такого сопоставления подтверждается тем. что термин “обращение” подра­зумевает не только распределение и последовательное прохождение капитала через инфраструктуры социума, но и цепь его превращении (что соответствует лингвистическому смыслу понятия “метаболизм”), согласно известной формуле “деньги — товар — деньги”.

Избирательное приоритетное энергообеспечение тех сфер метабо­лизма. от которых в данный момент зависит сохранение жизни в экс­тремальной ситуации и наблюдающееся в этом случае торможение, а затем — разрушение других функциональных алгоритмов, также соот­ветствует экономическим преобразованиям в социуме. Оно заставляет отчетливо видеть угрозу пагубных последствий для дальнейшей жиз­недеятельности организма возрастания или длительной пассивности внутренних функциональных механизмов. Отсюда важность проведе­ния в экстремальной ситуации тех корригирующих мероприятий, которые создают условия для воспроизведения в сопряженных функ­циях принципов экономической целесообразности.

Исходя из высказанных положении, можно сформулировать глав­ную цель биоэкономического подхода и наметить шли его практиче­ской реализации при оказании медицинской помощи и в лечении тяжелораненых на воине и пострадавших при массовых катастрофах. Цель биоэкономического подхода применительно к задачам экстре­мальной медицины (в широком смысле этого понятия) состоит в оп­исании внутреннего термодинамического баланса организма на основе принципов, вытекающих из сложившихся представлении о физиологическом смысле происходящих в нем процессов и о связан­ных с ними энергозатратах. Это имеет особое значение в наиболее ответственные периоды жизненного цикла, связанные с экстремаль­ным состоянием организма и многоплановыми нарушениями, соста­вляющими последействие экстремального состояния. Использование биоэкономического подхода к теории экстремального состояния сложных биосистем, ориентированного на концепцию травматиче­ской болезни, открывает новые направления исследований по улуч­шению исходов тяжелой травмы. Можно полагать, что в будущем этот подход получит распространение и в других областях теоретиче­ской и практической медицины. Однако уже сейчас, руководствуясь биоэкономическим подходом, можно выделить несколько важных положений, от которых зависит эффективность профилактических и лечебных мероприятий при возникновении экстремального состоя­ния организма.

1. Новое убедительное обоснование получает требование раннего начала лечебных мероприятии при тяжелой травме с непременным включением интенсивной инфузионной терапии, а при наличии ус­ловий — и гипербарической оксигенации. Это важно не только для профилактики и лечения травматического шока как такового, но и для предотвращения срыва долговременной адаптации в постшоко­вом периоде, от которого зависит вся патологическая программа травматической болезни, риск осложненного его течения. С биоэко­номических позиции убедительно подтверждается эмпирически уста­новленное правило “золотого часа”, после которого даже самые ин­тенсивные мероприятия утрачивают эффективность. Следовательно. возникает насущная потребность в соответствующем оснащении передовых этапов медицинской эвакуации и в обеспечении их под­готовленным медицинским персоналом.

2. Приобретает биоэкономическое обоснование и другой путь профилактики опасных последствии тяжелой травмы: воспроизведение искусственного гипобиоза в целях максимального ограничения энер­гозатрат на поддержание жизнедеятельности в экстремальном состо­янии. Торможение корковых центров, не затрагивающее централь­ную регуляцию компенсаторных механизмов, сопутствующее шоку. воспроизводит естественный защитный механизм, реализуемый по­средством гипобиоза. Но этого недостаточно. Нужен более глубокий искусственный гипобиоз, но достигаемый не каким-либо грубым воздействием (например, общей гипотермией или применением ме­дикаментов. подавляющих наряду с метаболическими и регуляторные процессы), а способный обеспечить снижение интенсивности висцеральных функций при полной сохранности всех внутренних интегративных связей в органпзме. Принципиальная возможность искусственного создания такой формы гнпобиоза не вызывает сом­нении. но рациональная методика его воспроизведения нуждается в специальной разработке.

3. Согласно теории доминанты, в ответ на сильное раздражение в организме одномоментно включается множество функциональных алгоритмов. Среди них далеко не все обеспечивают реакцию срочной адаптации, выполняя в ней строго определенную роль. детерминиро­ванную физиологической целесообразностью. Как правило, активи­руются и наиболее стабильные безусловно-рефлекторные проявле­ния. не имеющие прямой связи с функциональной доминантой. определяемой характером раздражителя. На это есть указания в ра­ботах основоположника теории доминанты А.А.Ухтомского. Данный факт приобретает особое значение в свете второго начала термодина­мики. Он являет собой классический пример непроизводительного рассеивания (диссипации) энергии, сопровождающегося резким воз­растанием энтропии. В этой связи в соответствии с принципом эко­номической целесообразности перспективна разработка особых методов тренировки в ходе подготовки специалистов, деятельность которых связана с высоким риском экстремальных ситуаций. Важно. чтобы тренировка была ориентирована на неспецифическую адапта­цию. обеспечивала устранение эффекта “рассеивания” энергии. отработку, так сказать, “рафинированных” алгоритмов адаптацион­ной реакции и повышение их коэффициента полезного действия (КПД), но не была связана с каким-либо одним раздражителем, спе­цифичным по своему характеру и режиму воздействия. В последнем случае нарабатываемые алгоритмы также приобретают специфич­ность и в случае экстремального воздействия иного характера как бы “обкрадывают” энергообеспечение функциональных механизмов неспецифической адаптации.

Примером такого явления может служить одно из наших наблю­дений. В 1991 году в клинику поступил с тяжелой сочетанной авто­дорожной травмой хорошо тренированный спортсмен — футболист 33 лет (б-й Н.А.Н. и. б. № 9975). Он удивительно стойко перенес острый период травматической болезни. Это вызвало удовлетворение и надежду у родственников и врачей. Однако с конца второй недели на фоне интенсивного контроля и лечения в течении травматической болезни наступил критический перелом, в результате которого раз­нилась глубокая разбалансировка иммуногенеза и анаболизма, что и послужило причиной неблагоприятного исхода, несмотря на все предпринимавшиеся усилия. Надо полагать, что организм спортсме­на. приспособленный к преодолению относительно кратковремен­ной физической перегрузки, за которой обязательно следовал пери­од покоя (отдыха), оказался не в состоянии противодействовать дли­тельному патологическому процессу.

4. Внеэкономический подход определяет хирургическую тактику при тяжелой сочетанной травме в постшоковом периоде. Эмпириче­ски эта тактика утвердилась в клинике военно-полевой хирургии уже на протяжении ряда лет. Теперь, с обозначенных выше позиций, она может быть обоснована теоретически. Хрупкая самоорганизация ал­горитмов долговременной адаптации, возникающая после переклю­чения функциональной доминанты с высоко энергоемких срочных компенсаторных механизмов, действовавших в период шока. на устойчивую адаптацию, не выдерживает новой агрессии, в какой бы форме она не проявлялась — в виде хирургического вмешательства или травматичной транспортировки по плохим дорогам. Повторный “всплеск” срочных реактивных механизмов ведет к срыву долговре­менной адаптации со всеми многоплановыми последствиями такого срыва. Поэтому хирургическая тактика при тяжелой сочетанной травме исходит из следующих принципов. Неотложные операции включаются в комплекс противошоковых мероприятий. Ранние срочные оперативные вмешательства, направленные на предотвра­щение грозных осложнений травмы, целесообразно выполнят вскоре после выведения из шока, не позднее 2—3-го дня. пока еще действу­ют срочные компенсаторные механизмы, подкрепляемые интенсив­ной заместительной и корригирующей терапией. Все остальные опе­рации следует отложить до конца второй—третьей недели, когда, как показывает клинический опыт. стабилизируются процессы долговре­менной адаптации и значительно снижается угроза развития после­операционных осложнений.

5. Перенесенное организмом критическое состояние, сопровожда­ющееся глубокой разбалансировкой базисного метаболизма, требует длительного восстановления и чревато опасностью отдаленного пос­ледействия. Такое последействие долго может оставаться скрытым и проявиться уже после периода реконвалесценции в виде бурно про­грессирующего развития так называемых эндогенных заболеваний метаболического (к примеру, атеросклероз), эндокринного или онко­логического плана. Эту связь нередко можно установить путем тща­тельного и целенаправленного сбора анамнеза больных. Примером может служить следующее наблюдение.

В 1993 году в одну из терапевтических клиник академии поступил больной курсант 21 года (б-й Л.И.М и. б. -№ 11038/528-93), у которо­го системное онкологическое заболевание прогрессировало настолько быстро, что было распознано уже на этапе генерализаци. Установле­но. что два года назад он перенес тяжелую сочетанную травму, сопро­вождавшуюся угрозой жизни. Ведущим повреждением была травма груди, сопровождавшаяся множественными переломами ребер, уши­бом левого легкого и органов средостения. После комплексною обсле­дования в клинике, включавшего биопсию увеличенного внутрибрюшинного лимфоузла, установлен диагноз: тератобластома левого яич­ка с метастазами в лимфатические узлы брюшной полости. IV-Б ста­дия, постцитостатическая энтеропатия, хронический пиелонефрит правой почки, хроническая почечная недостаточность I степени.

При целенаправленном анализе многие врачи могут привести по­добные примеры из своей практики.

6. Биоэкономический подход к анализу причин дезинтеграции жизнедеятельности организма, переживающего экстремальное состо­яние вследствие тяжелой сочетанной травмы, обосновывает сдержан­ное отношение к использованию в подобной ситуации так называе­мых “нетрадиционных биоэнергетических” методов лечения. В пос­ледние годы эти методы получили неоправданно широкое распро­странение. не учитывающее малоизученную специфику их действия. Зачастую они подкрепляются вульгарными, далекими от науки суж­дениями о возможности направления в больной организм мощного потока позитивной биологической энергии. На самом же деле. как свидетельствует термодинамика, полная утилизация организмом по­ступающей энергии в заданных целях исключается. Даже если допу­стить возможность внешнего субъективного биоэнергетического воз­действия на организм, то речь может идти лишь об информационном сигнале. Причем последний, попадая в разбалансированную нерав­новесную биосистему, способен инициировать процессы непредска­зуемой направленности. На практике это связано с высоким риском неблагоприятных последствий.

7. Внеэкономический подход определяет принципы функциональ­ного мониторинга с целью превентивного, упреждающего, лечения последствий и осложнений экстремального состояния, что способст­вует наиболее рациональному использованию термодинамического потенциала организма в противоборстве с травматической болезнью. Этот подход утверждает дискретный характер процесса жизнедеятель­ности, зависящий от смены состояний организма. Состояния разде­ляются каскадами флуктуаций, которые в свою очередь порождаются бифуркациями тенденций развития каждого из многочисленных эле­ментарных процессов сложной биосистемы. Задача мониторинга со­стоит в поэтапном распознавании совокупного клинического образа (или хотя бы профиля) конкретного состояния организма с иденти­фикацией в нем признаков, отражающих тенденции дальнейших пре­образований этого образа и вероятность развития тех или иных ос­ложнении в течении травматической болезни. Исследования по соз­данию системы функционального мониторинга, базирующегося на указанных принципах, были отражены в четвертой главе книги.

Использование биоэкономического подхода для решения теорети­ческих и практических задач экстремальной медицины показывает его перспективность. Думается, что в последующем биоэкономический подход получит более широкое распространение и послужит ос­нованием для выделения биоэкономики в качестве самостоятельной отрасли физиологии и общей патологии.