Известно, что энергию животные и человек получают за счет окисления сложных органических соединений. В клетках организма сложные вещества распадаются на простые, выделяя энергию, затраченную на их синтез. Организм получает энергию преимущественно за счет гликолиза и дыхания, в процессе которых энергия запасается в виде молекул АТФ. Подавляющее число молекул АТФ образуется при дыхании, поэтому человек и животные без кислорода не могут существовать. Величину полученной организмом энергии принято определять по количеству кислорода, потребленному в процессе дыхания. При больших физических нагрузках интенсивность дыхания значительно усиливается.
Однако способность человека к выполнению работы (нагрузки) в течение дня существенно изменяется при той же интенсивности дыхания. Утром, после хорошего отдыха, человека может выполнить большой объем работы, а вечером он не способен к интенсивной нагрузке. При этом интенсивность дыхания утром и вечером у человека меняется незначительно. Из этого можно сделать заключение о том, что утром у человека имеется резерв энергии, за счет которого он способен к выполнению большего объема работы, а к вечеру этот резерв уменьшается и работоспособность организма резко падает.
Во всех клетках организма протекает огромное количество биохимических реакций, интенсивность которых зависит от величины испытываемой нагрузки. Энергия для таких реакций поставляется молекулами АТФ, которые синтезируются в митохондриях и обеспечивают энергией все реакции, протекающие в клетке. Поэтому ученые давно ведут поиски запасов молекул АТФ в организме, которые могут быть использованы организмом в критических ситуациях, требующих усиления энергообеспечения. Однако все исследования показали, что резервуара, в котором могли бы находится готовые к использованию молекулы АТФ, в организме нет. Все молекулы АТФ находятся в клетках. Но существует возможность передачи этих молекул из клетки в клетку через щелевые контакты.
Щелевые контакты, представляющие щель шириной около 3 микрон между клетками, участвуют в межклеточной коммуникации, позволяя неорганическим ионам и другим малым молекулам прямо переходить из одной клетки в цитоплазму другой, обеспечивая электрическое и метаболическое сопряжение. При помощи коннексонов, соединяющих мембраны соседних клеток, образуется непрерывный водный канал, через который клетки могут делиться с соседними клетками молекулами, если только их молекулярная масса не превышает 1000-1500 /1/. К числу таких молекул относятся молекулы АТФ, масса которых около 500. Это позволяет организму обеспечивать энергией те звенья многоклеточной структуры, которые нуждаются в дополнительной энергии. Такое обеспечение осуществимо при наличии большого количества небольших подвижных клеток, легко проникающих во все точки многоклеточного организма. Установлено, что большинство клеток у ранних эмбрионов сообщается через щелевые контакты, что позволяет развивающемуся организму активизировать различные участки эмбриогенеза без существенного изменения системы кровоснабжения /2/.
Функции клеток, обеспечивающих энергоснабжение интенсивно делящихся клеток, могут выполнять малые лимфоциты, возникающие в период раннего эмбриогенеза. Их количество быстро нарастает в эмбриональный и постнатальный период. В настоящее время принято считать, что лимфоциты в организме выполнят только иммунную функцию, защищая организм при появлении чужеродных антигенов. Однако в этом случае трудно объяснить появление лимфоцитов на ранних стадиях эмбриогенеза, когда эмбрион находится под защитой материнского иммунитета. К тому же количество лимфоидных узелков во всех органах человека начинает снижаться достаточно рано (с 7-16 лет), когда заканчивается формирование основных структур человеческого организма /3/. Однако необходимость иммунной защиты организма человека с возрастом не уменьшается, и с позиции необходимости иммунной защиты такое снижение трудно объяснить.
В настоящее время принято связывать сон с отдыхом клеток головного мозга. Но почему не требуется отдых клеткам сердца, легких, печени. ЖКТ и других органов, которые функционируют круглосуточно? По нашему мнению ночное снижение деятельности клеток головного мозга и мышечной ткани позволяет усиливать деление клеток лимфоидной системы и существенно увеличивать количество лимфоцитов, которые выполняют функции аккумуляторов молекул АТФ, которые усиленно расходуются в дневное время. То есть запас энергии в организме обеспечивает совокупность лимфоцитов, способных через щелевые контакты направить молекулы АТФ клеткам, нуждающимся в дополнительной энергии. Во время отдыха организм снижает кровообращение в головном мозге, мышцах и за счет этого усиливает интенсивность деления клеток лимфоидной ткани, увеличивая количество клеток, обеспечивающих энергетические потребности организма. Таким образом сон (отдых) необходим организму главным образом для пополнения клеток энергоносителей, функции которых выполняют лимфоциты.
Экспериментальные данные свидетельствуют о снижении числа лимфоцитов в тимусе и селезенке утром и вечером, что не связано с выполнением иммунных функций, но может быть объяснено увеличением энергетических запросов организма. Наши исследования показали, что любой вид стресса, который требует усиления энергозатрат, сопровождается снижением числа клеток в тимусе и селезенке. При этом лимфоциты из тимуса и селезенки направляются к клеткам, испытывающим наибольшие энергетические проблемы. Таким образом, существуют весомые предпосылки, чтобы рассматривать лимфоидную систему как структуру, предназначенную для энергообеспечения клеток организма.
Известно, что продолжительность сна в онтогенезе существенно изменяется. Новорожденные находятся в состоянии сна почти постоянно, за исключением времени приема пищи, а старые люди спят сравнительно мало, причем сон у них очень не глубокий. Такая эволюция сна может объясняться энергетическими потребностями организма. Дети спят значительно дольше, поскольку нуждаются в большом запасе энергии для обеспечения ростовых процессов. Новорожденные дети почти вся энергию организма расходуют для обеспечения усиленного деления клеток (на ростовые процессы), поэтому период активности у них минимален. По мере снижения интенсивности ростовых процессов ребенок увеличивает энергозатраты на движение и познавание окружающего мира. Увеличение подвижности детей, детские игры, учеба, половое созревание требуют значительных затрат энергии, поэтому детский организм много времени уделяет сну, продолжительность которого постепенно уменьшается. Прекращение ростовых процессов совпадает с окончательным формированием организма (получением свидетельства зрелости) и позволяет весь запас энергии расходовать на жизнедеятельность. После достижения 40-летнего возраста у человека наблюдаются снижение способности к большим физическим нагрузкам, уменьшение подвижности. Это связано со снижением запаса энергии в организме. Снижение происходит по причине снижения интенсивности пролиферативных процессов и объема физических нагрузок за счет меньшей подвижности организма. Снижение запаса энергии ведет к уменьшению времени, необходимого для формирования запаса энергии и люди начинают жаловаться на плохой сон, возникают проблемы бессонницы. В настоящее время бессонницу принято связывать с какой-то патологией организма, однако это может объясняться гиподинамией и отсутствием ситуаций, требующих больших затрат энергии. В период интенсивной физической нагрузки и во время болезни сон у человека на время восстанавливается, но затем он снова ухудшается. Старческая бессонница как и уменьшение продолжительности ночного сна могут являться результатом снижения энергетического запаса организма. Происходит это за счет меньшего воспроизводства лимфоцитов за время ночного отдыха человека. Человек в старческом возрасте переходит на режим кратковременного, но более частого отдыха. Такой режим характерен для мелких млекопитающих, которые не отличаются большой выносливостью и нуждаются в частом кратковременном отдыхе для пополнения энергетического резерва.
В глубокой старости запас энергии может стать таким маленьким, что человек без отдыха не сможет преодолеть лестничный пролет или пройти квартал улицы. Это особенно характерно для больных, у которых значительная доля энергии расходуется на репарацию нарушений, связанных с течением болезни. Известно, что более здоровыми и энергичными людьми являются пожилые люди, занимающиеся физическим трудом. Если в молодости значительный запас энергии в организме поддерживался за счет интенсивной пролиферации клеток, то есть независимо от воли человека, в пожилом возрасте, когда пролиферация резко снижена, запас должен поддерживаться сознательно за счет большего объема физических нагрузок. Поэтому физические нагрузки являются залогом здорового образа жизни.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж. И др. Молекулярная биология клетки.Т.2: Пер. с англ. - М.: Мир, 1993. С. 481.
- Gaveney S. The role jg gap junction in development /Annu. Rev. Physio., 47, 318-335, 1985
- Сапин М.Р., Этинген Л.Е. Иммунная система человека. - М.: Медицина, 1996.- 304 с.