Діагностика рівня здоров'я за резервами біоенергетики

Здоров'я — це абстрактно логічна категорія. Найбільш удалим визначенням здоров'я, відображенням його суті є життєздатність організму. Це його властивість жити в змінених умовах існування, протистояти дії патогенних факторів, компенсувати втрату функції, а також здатність на високому рівні виконувати свої біологічні та соціальні функції.

Згідно з методологічною спрямованістю всі сучасні концепції розвитку життя належать до трьох основних типів — субстратні, інформаційні та енергетичні. Найбільш розвинутою є субстратна концепція (починаючи з Ламарка — морфологія організмів, а в подальшому — різні рівні біології).

Дякуючи кібернетиці та інформатиці, швидко розвивається інформаційна концепція.

Виділяють два енергетичні напрямки еволюції живих організмів або розвитку життя — екстенсивний та інтенсивний. Перший базується на збільшенні запасів енергії в організмі, а другий на покращанні ефективності її використання. Зокрема, підвищення дихальної функції є однією з головних еволюційних змін.

Прогресивна еволюція біосистем пов'язана з підсиленням інтенсивності дихання і внутрішньоклітинного утворення енергії. Біологічне значення цього феномена полягає в тому, що підвищенням потужності внутрішньоклітинного утворення енергії забезпечується прояв усіх функцій на більш високому рівні, в тому числі й адаптація.

Як зазначив В.І. Вернадський, завжди існують суттєві матеріально-енергетичні відмінності між живим і неживим (кісним) тілом. Жива речовина у складі біосфери має відносно незначну частину, але енергетично вона виступає в ній на перше місце.

Положення про джерела та характер енергії, які забезпечують функціонування живих систем, про застосування щодо них другого закону термодинаміки сформулював Е.С. Бауер у вигляді принципу "стійкої нерівно-ваги". Саме безперервна нерівновага відрізняє живе від неживого. Виходячи з цього, Е.С. Бауер сформулював основний закон біології: "лише всі живі системи ніколи не перебувають у стані рівноваги та виконують за рахунок своєї вільної енергії постійну роботу супроти рівноваги, яка вимагається законами фізики та хімії."

Неживі системи інколи також проявляють ознаки нерівноваги. Проте причиною такої нерівноваги у них є дія зовнішнього середовища, як правило, спрямована на руйнування системи (наприклад, діючий вулкан).

У живих системах нерівновага пов'язана з їх внутрішньою енергією. Це не означає, що живій системі непотрібна енергія зовнішня. Але зовнішня енергія, що надходить із їжею, трансформується в специфічну енергію хімічних сполук, акумулюється в макроергах, здатна використовуватись організмом для роботи, забезпечуючи неврівноважений стан. Здатність накопичувати енергію в АТФ та інших макроергах є універсальною енергетичною функцією всього живого.

Саме ця функція забезпечує неврівноважений стан біосистеми — життя, а її кількісна характеристика може бути основою для оцінки життєздатності (здоров'я) кожної людини.

Чим доступнішими для використання є резерви біоенергетики, тим більша життєздатність організму, тому що життя підтримується витратою енергії на роботу клітин, їхніх насосів, на різноманітні процеси всмоктування, виділення і внутрішньоклітинного обміну, синтез білків тощо. При цьому виявляється одна важлива закономірність: чим більше мітохондрій, тим більший діапазон зовнішніх впливів здатна витримати клітина, не змінюючи своєї структури.

Здатність мобілізувати ресурси органів, систем, усього організму — перша умова швидкого пристосування організму до зміни умов існування.

Щохвилини в окислювальних процесах усіх клітин тіла людини з молекул поживних речовин через ферменти дегідрогенази та цитохроми на кисень (при його середньому споживанні) переходить 2,86-1022 електронів, а при фізичних навантаженнях у 15-20 разів більше. Чим більше утворюється енергії за одиницю часу, тим ефективніше людина може проявляти свої біологічні та соціальні функції.

Перетворення енергії в організмі відбувається анаеробним та аеробним шляхами. При гліколізі з 1 молю глюкози (180 г) продукується 2 молі АТФ, що зберігає майже 42 кДж енергії, а коефіцієнт корисної дії становить 36%.

При аеробному окисненні з 1 моля глюкози утворюється 38 молів АТФ, акумулюється 1591 кДж при коефіцієнті корисної дії 55%.

Таким чином, проблема визначення життєздатності, а іншими словами рівня соматичного здоров'я, наштовхується на проблему оцінки потужності та ефективності аеробного утворення енергії, тобто з використанням кисню.

З фізіологічної точки зору цей показник інтегрально характеризує стан дихальної, серцево-судинної та інших систем, а з біологічної — стійкість (життєздатність) неврівноваженої системи, якою є живий організм.

Вважають, що розвиток, ріст і старіння організму — це процес наближення до кінцевого стаціонарного стану, що супроводжується зменшенням інтенсивності теплопродукції.

Швидкість "старіння" найбільша на ранніх стадіях розвитку, а найменша — на кінцевих етапах онтогенезу. Починаючи з віку 25 років у людини відносне зменшення теплопродукції складає 3-7,5% за кожні 10 років життя. В основі цього лежить зменшення активності ферментів, кількості мітохондрій тощо.

Згідно з даними ООН, кожного місяця 1 млн. жителів Землі переходить межу 60-літнього віку, а понад 100 тис. — межу 80 років, і ці показники постійно зростають. У зв'язку з цим багато держав змушені орієнтуватися у своїх планах розвитку на людей більш зрілого віку, тому що процес старіння людей вимагає змін у стилі життя окремої людини, сім'ї, держави.

Виявлена динаміка рівня здоров'я, визначеного за системою експрес-оцінки. Помітно, по-перше, закономірне падіння рівня соматичного здоров'я з віком і, по-друге, вихід середньої оцінки рівня здоров'я за межі "безпечної зони" (12 балів) після межі 40 років життя (табл. 1).

Таблиця 1. Динаміка рівня соматичного здоров'я (експрес-оцінка, бали)

Вік, роки Рівень здоров'я

Чоловіки Жінки

Макс. Мін. Серед. Макс. Мін. Серед.

20-30 15 10 12,5 14 8 11,0

31-40 15 4 9,5 10 5 7,5

41-50 14 4 8,0 7 3 5,0

51-60 10 3 6,5 7 3 5,0

61-70 7 3 5,0 5 2 3,5

71-80 2 3 2,5 2 2 2,0

Зовнішня енергія, яка надходить до організму з продуктами, трансформується у специфічну енергію хімічних сполук, акумулюється й здатна використовуватись для життєдіяльності. Ця специфічна енергія характерна лише живим системам, вона являє собою енергію фосфорних зв'язків. Здатність накопичувати енергію в макроергічних зв'язках є універсальною функцією всього організму в цілому.

Саме ця функція забезпечує неврівноважений стан біосистеми — життя, а її кількісна характеристика може служити основою для оцінки життєдіяльності конкретного організму (Апанасенко Л.Г.)

Таким чином, основною умовою існування всього живого на Землі є можливість поглинати енергію з навколишнього середовища, акумулювати її і використовувати в процесі життєдіяльності. При цьому виявляють важливу закономірність — чим потужніший апарат мітохондрій (енергетичних станцій), тим більший діапазон зовнішніх впливів клітина здатна витримати й відновити свою структуру. На рівні органа існує така ж закономірність, чим менший резерв енергії, тим швидше та сильніше проявляється у вигляді порушення гомеостазу наслідок впливу на орган будь-якого ушкоджувального фактора.

Головним механізмом накопичення енергії є біологічне аеробне окиснення.

Визначення потужності аеробного утворення енергії, тобто максимального споживання кисню (МСК) проводиться за допомогою прямих і непрямих методів.

При прямому визначенні МСК людині задається фізичне навантаження "до відмови" та визначається об'єм спожитого кисню. При непрямих методах визначення МСК проводиться на підставі розрахунків, які базуються на даних споживання кисню при певних фізичних навантаженнях, наприклад, після бігу протягом 12 хвилин. Кореляція між виконаною роботою (отриманим результатом) і МСК складає 0,897 (табл. 2).

Таблиця 2. Кореляція між результатами бігу та величиною МСК (за К.Купером, 1972)Подолана за 12 хв. відстань, км Максимальне споживання кисню, мл/хв./кг

до 1,6 до 25,0

1,6-2 25,0-33,7

2,01-2,4 33,8-42,5

2,41-2,8 42,6-51,5

понад 2,8 понад 51,6

Доведено, що МСК — це показник, який характеризує стійкість організму до дії різноманітних екстремальних факторів, від гіпоксії та крововтрати до впливу радіаційного випромінювання. Установлено також оптимальне значення рівню аеробної здатності, нижче нього зростає ризик смерті. Воно становить 9 метаболічних одиниць для жінок і 10 — для чоловіків.

Разом з тим слід пам'ятати, що використання методу фізичних навантажень "до відмови", а також тест Купера є небезпечними для людей з прихованими формами серцево-судинних захворювань.

Таким чином, контроль за енергетичним потенціалом дозволяє прогнозувати стан здоров'я. При цьому певний рівень утворення енергії може бути критерієм адекватності адаптаційних можливостей людини, порогом, за яким можуть розвинутись деструктивні процеси в організмі з відповідними наслідками.

Питання для самооцінки здоров'я.

1. Чи турбує вас головний біль?

2. Чи легко Ви просинаєтесь від будь-якого шуму?

3. Чи турбує Вас біль у ділянці серця?

4. Чи погіршився Ваш зір?

5. Чи погіршився Ваш слух?

6. Ви п'єте лише кип'ячену воду?

7. Чи пропонують Вам місце у міському транспорті?

8. Чи турбує Вас біль у суглобах?

9. Чи впливає на Вас переміна погоди?

10. Чи буває у Вас утрата сну?

11. Чи турбує Вас стул?