Людина — не хімічний робот

Навчання 26 серпня 2022 Перегляди: 47

Ілюстрація з французького видання книги Рене Декарта «Людина», 1729 рік

Гортаючи новини в Інтернеті, я натрапив на статтю, що починалася наступним абзацем: «Граф Каліостро так і не зумів розгадати формулу любові. Хоча, на думку вчених сучасності, весь її секрет криється в простій арифметичній дії і являє собою не що інше, як складання воєдино гормонів фенілетиламіну, окситоцину та ендорфіну «.

Подібні твердження вже давно не викликають у мене ні сміху, ні обурення, тому що журналісти — вони такі. Це їхня робота — обрамляти рекламні площі цікавими текстами. Якщо замітка «зі світу науки», то вона повинна містити просте твердження на кшталт «відкритий ген агресії», або «у людини тільки три потреби», або, як в даному випадку, що любов — просте складання трьох гормонів. Нескладну схему легко засвоїти, і замітку читач пробіжить очима до кінця, заодно вбираючи супутні рекламні оголошення.

Але нещодавно я зустрів аналогічну картинку в соціальній групі «Я — вчитель біології!». Як показує пошук, вона широко розійшлася по соцмережах. А вчитель біології все-таки повинен ставити перед собою іншу мету — не розважати учнів, а формувати у них таке уявлення про навколишній світ, яке відповідає думці вчених фахівців. Думка ж це така, що людина (і інші тварини) — не хімічний робот, що регуляція функцій, особливо емоцій, процес дуже складний, який залежить не тільки від концентрації певних хімічних речовин, але і від того, в яких місцях організму ці речовини знаходяться.

Залежність стану і настрою людини від гормонального фону, схема взята з соціальної групи «Я — вчитель біології!»

А ця схема геть ігнорує принцип компартментальності живих систем. Наш організм — не мішок, в якому булухаються різні хімікалії. У нас є різні органи, кожен з них відокремлений від інших. У кожному органі безліч клітин різних типів, і кожна клітина має свою стінку. А всередині клітини є безліч компонентів — органелл. І кожна з органел знову-таки відокремлена від інших і від заповнюючої клітку рідини спеціальною мембраною, яка пропускає тільки ті речовини, які треба пропустити. Та ще для входу і виходу речовин з органели є роздільні хвіртки. Страшно уявити, що буде, якщо зруйнуються мембрани лізосом. Втім, нічого страшного, клітина просто помре, відбудеться її лізис, розчинення.

Навіть кров, струм якої об’єднує всі органи і тканини організму, різна по хімічному складу в кожному органі. Точніше, клітини кожного органу, що оточують кровоносні капіляри, являють собою бар’єр, який пропускає суворо певні речовини. Багато хто чув про гематоенцефалічний бар’єр (вчителі біології напевно знають про нього), який не пропускає в мозок певні речовини. Аналогічними бар’єрами відгороджені від струму крові і тканини інших органів: серця, легенів, насінників та інших. Тому говорять про гістогематичні бар’єри, одним з яких є бар’єр гематоенцефалічний.

Ось тому перелік речовин на наведеній схемі не просто помилковий, а біологічно неправдивий. Адже там в один ряд поставлені і гормони, і нейромедіатори. А ці групи речовин принципово різні за своєю участю в регуляції функцій організму.

Гормони секретуються в кровотік і, розносяться кров’ю по всьому організму і можуть впливати на роботу всіх органів і тканин. Є і локальні гормони, вони секретуються в міжтканеву рідину і впливають на відносно невеликі групи сусідніх клітин. На відміну від гормонів, нейромедіатори виділяються в синаптичну щілину — місце контакту двох нейронів. Деякі нейромедіатори, наприклад фенілетиламін, виводячи з синапсу, можуть змінювати властивості мембран сусідніх нейронів, але не більше віддалених органів і тканин. Таким чином, ставити в один ряд нейромедіатор ацетилхолін і гормон тироксин безграмотно і антинауково.

Ще один порок, що розбирається нами перерахування в тому, що норадреналін, дофамін (на схемі він названий «допаміном», мабуть, в результаті перекладу з англійської, в якому «фосфор» пишеться через «p» — phosphorus; у вітчизняній науковій літературі все ж прийнято написання через «ф»), серотонін позначені просто як компоненти «гормонального фону». Адже ці речовини можуть бути і нейромедіаторами, і гормонами, і функції їх залежать від того, чи виділяються вони в конкретній синаптичній щілині або ж надходять у кров як гормони. Норадреналін, наприклад, виділяється як з мозкового шару надниркових, так і з закінчень нейронів симпатичної нервової системи на капілярах. В обох випадках він потрапляє в циркулюючий кровотік і діє як гормон, його концентрація відображає активність симпатичної нервової системи. Але в мозку норадреналін працює нейромедіатором. Тому мозок і відокремлений гематоенцефалічним бар’єром, щоб периферичний норадреналін не дезорганізував роботу норадреналінових синапсів. Відповідно, вміст норадреналіну в крові ніяк не пов’язаний з активністю норадренергічних нейронів у мозку.

Погано вже сама назва схеми: «Залежність стану від»…. Залежність буває різною. На якісь стани організму гормони можуть впливати, як, наприклад, всі стероїдні гормони (естрадіол, прогестерон, тестостерон). Стероїди вільно проходять через гематоенцефалічний бар’єр. Чим вища їх концентрація в крові, тим більше цих гормонів виявляється в нервовій тканині і тим сильніше їх потенційний ефект. Наприклад, коливання рівня прогестерону в крові протягом менструального циклу впливають на настрій жінки: чим більше прогестерона, тим менше занепокоєння, тривога і психологічний дискомфорт. А коли під час вагітності концентрація прогестерону зростає в десятки, сотні, тисячі разів — жінка стає не тільки абсолютно незворушною, але і больова чутливість у неї різко знижується. У супрафізіологічних дозах прогестерон виявляється і нейропротектором — найефективнішим препаратом з призначених при черепно-мозковій травмі (Деревщиков С.А., Посібник дежуранта. Гірсько-Алтайськ, 2014).

А в іншому випадку концентрація речовини в крові лише відображає процеси, що відбуваються в мозку. Добре відомо, що концентрація тестостерону в крові — і у чоловіків, і у жінок — зростає після перемоги в змаганні або після статевого акту; тоді як введення тестостерону до змагання, до любовного побачення анітрохи не збільшує ймовірність успіху. Ще один яскравий приклад — концентрація серотоніну. Про те, чому хибно уявлення про серотоніна як «гормон щастя», ми вже писали (див. «Хімію і життя» № 5, 2017). У двох словах: серотонін, який є нейромедіатором у мозковій тканині, бере участь у регуляції емоцій, але той, який ми визначаємо в крові, — головним чином продукт обміну речовин, виведений з мозку; і назад у мозок він жодним чином не потрапить. Можна підвищити концентрацію серотоніну у своїй крові, скажімо, поїдаючи багаті на серотонін банани. Але намагатися впливати на настрій таким способом — все одно що струшувати градусник, сподіваючись цим вгамувати лихоманку. Проте автор схеми недрогнулої рукою малює серотонін у складі «гормонального фону» щастя та інтересу.

Потрібно сказати, що пошук речовин, концентрація яких відображає той чи інший психічний стан або процес, — актуальна проблема біологічної психіатрії. Біологічні маркери психічних розладів, зокрема результати аналізу крові, допомагають ставити діагноз, що, природно, вкрай важливо для успішного лікування. Але ці біологічні маркери, як правило, значно складніше простого визначення концентрації речовини в крові або в іншій рідині організму. Часто вони являють собою навантажувальні тести — зіставлення біохімічних показників до і після якогось впливу на організм. Наприклад, «дексаметазоновий тест», при якому вводять синтетичний глюкокортикоід дексаметазон. У нормі це призводить до гальмування секреції ендогенного глюкокортикоїду кортизолу за механізмом негативного зворотного зв’язку. Але зворотний зв’язок ослаблений при низці розладів і захворювань, зокрема при депресії. Таким чином, дексаметазоновий тест допомагає диференціювати первинну депресію від вторинної, яка виникає при хворобі — настрій псується і при банальному грипі.

Далі, коли ми обговорюємо нейрохімічні закономірності, важливі не тільки самі речовини і реакції, в які вони вступають, але і місце в мозку, де це відбувається. Як відомо, різні мозкові структури мають різні функції. При цьому в різних структурах знаходяться нейрони з одним і тим же основним нейромедіатором. Перегородка (септум), гіпоталамус, ретикулярна формація стовбура мозку — ці структури розрізняються своїми функціями, хоча всі вони багаті скупченнями холінергічних, тобто продукуючих ацетилхолін, нейронів. Аксони цих нейронів спрямовані в різні мозкові структури, в яких ацетилхолін виділяється в синаптичних закінченнях, виступаючи як нейромедіатор. Зауважимо, що гормоном ацетилхолін назвати ніяк не можна. Виділившись у нервово-м’язовому синапсі і викликавши скорочення м’язових волокон, він моментально руйнується ацетилхолінестеразою, так що в кров потрапляє нікчемна кількість ацетилхоліну.

Або розглянемо популярний у соцмережах дофамін. Тіла дофамінергічних нейронів лежать у двох порівняно невеликих ядрах середнього мозку: у чорній речовині та вентральній області покришки. Аксони цих нейронів утворюють шляхи до найрізноманітніших вище відділів мозку, кожен з яких пов’язаний з різними функціями. Наприклад, нігростріарний шлях веде до базальних гангліїв, які пов’язані з моторними функціями. При паркінсонізмі активність нігростріарної системи ослаблена. Відомо і те, яка зі структур відповідальна за той чи інший прояв хвороби. Так, у тих випадках, коли хвостате ядро і шкаралупа позбавлені дофамінергічної іннервації, виникає знедоленість, а падіння рівня дофаміну в блідій кулі викликає підвищений тонус м’язів.

Система дофаміну в головному мозку людини. Показано тільки основні шляхи поширення аксонів дофамінергічних нейронів

Те, що в різних структурах мозку, які мають різні функції, нейрони використовують однакові речовини в якості нейромедіаторів, і становить основну трудність практичної фармакології. Можна збільшити концентрацію дофаміну в мозку, вводячи в організм його попередника ДОФА. Але тоді концентрація дофаміну зросте відразу у всіх структурах мозку, а це не тільки полегшить стан хворого на паркінсонізм, але може викликати як інші рухові порушення, так і шизофренічні симптоми. При лікуванні шизофренії в мезолімбічному методі потрібно знижувати рівень дофаміну, тоді як в мезокортикальному — підвищувати (Stahl S. M. Essential psychopharmacology: neuroscientific basis and practical application. Cambridge University Press, New York, 2013).

Ефект кожного нейромедіатора і кожного гормону залежить не тільки від концентрації даної речовини, але і від активності його рецепторів — складних білкових комплексів, що зв’язують нейромедіатор або гормон і трансформують цей сигнал у функцію даної клітини. Для кожної біологічно активної речовини виявлено кілька типів рецепторів. Наприклад, для прогестерону встановлено чотири типи рецепторів. У різних тканинах і в різних мозкових структурах переважають певні типи рецепторів для однієї і тієї ж речовини. Тому, впливаючи на конкретний тип рецептора, можна отримати ефект певної вибірковості.

В ефективності кожної біологічно активної речовини величезну роль, крім рецепторів, відіграють і ферменти синтезу цієї речовини з попередників. Фенілетиламін, який симулює активність дофамін- і серотонінергічних систем, синтезується в мозковій тканині з амінокислоти фенілаланіну. Але надлишок фенілаланіну в організмі не обов’язково призведе до зростання концентрації фенілетиламіну. Інша амінокислота триптофан — попередник і серотоніну, і його функціонального антагоніста мелатоніна. Співвідношення серотоніну і мелатоніну залежить від активності відповідних ферментів.

Завершуючи критику злощасної навчальної схеми, вкажемо на абсолютно нелогічний список «станів і настроїв людини». По-перше, тут перемішані побутові слова для позначення емоцій (азарт, смуток, роздратування, щастя) з науковими термінами (стрес, тривога, депресія). По-друге, наукові терміни теж дані упереміш. Апатія (ймовірно, мається на увазі афективний дефіцит при депресії) — це один із симптомів депресії. Не можна ставити в один ряд компонент і ціле. Стрес — комплексна реакція організму на новий для нього подразник, а тривога — один з компонентів стресу. До речі, те, що в списку речовин відсутній кортизол, основний стресорний гормон людини, — ще одне свідчення дилетантизму авторів схеми. Тривога — це нормальний стан, а манія (ймовірно, мається на увазі маніакальна стадія біполярного депресивного психозу) — це важка психопатологія, як і аутизм — важке і відносно рідкісне захворювання. По-третє, неприємно вражає редукціонізм авторів.

Наприклад, звести весь аутизм до одного лише дефіциту окситоцину або однозначно пов’язати низький окситоцин з аутизмом! Що ж виходить: всі, хто в даний момент зайняті справою і не вмиляються на немовлят і котиків, — аутисти? А жінки з аутизмом, напевно, не можуть самостійно народжувати? Погано це все, погано. Нагадаємо ще раз читачеві, що регуляція функцій, особливо функцій психічних, — це дуже складний процес, в якому бере участь безліч хімічних речовин, причому кожна з них працює в строго певних ділянках нашого організму — в конкретних органах, тканинах, клітинах, органелах. Схеми регуляції людської психіки на зразок тієї, про яку ми говорили, привабливі для обивателя своєю простотою. Але це та простота, яка повністю спотворює реальність своїм примітивним детермінізмом.