Научная статья на тему 'Биофизические основы развития беременности'

Биофизические основы развития беременности Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
282
69
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Мать и дитя в Кузбассе
ВАК
Область наук
Ключевые слова
БИОФИЗИКА / БЕРЕМЕННОСТЬ / BIOPHYSICS / PREGNANCY

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Ушакова Галина Александровна

В последние годы достигнуты значительные успехи в снижении акушерских и перинатальных осложнений при различных патологических состояниях во время беременности и родов. Однако многие вопросы акушерства, как теоретические, так и практические, остаются нерешенными. Так, на фоне заметного снижения перинатальной заболеваемости и смертности недоношенных новорожденных, включая детей с экстремально низкой массой тела, эти показатели у доношенных новорожденных не только не снижаются, но и имеют тенденцию к увеличению.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

BIOPHYSICAL BASES OF DEVELOPMENT OF PREGNANCY

In recent years considerable successes in decrease in obstetric and perinatal complications are achieved at various pathological conditions during pregnancy and childbirth. However many questions of obstetrics, both theoretical, and practical remain unresolved. So, against noticeable decrease in perinatal incidence and mortality of prematurely born newborns, including children with extremely low mass of a body, these indicators at full-term newborns not only don't decrease, but also tend to increase.

Текст научной работы на тему «Биофизические основы развития беременности»

■ ЛЕКЦИЯ

Ушакова Г.А.

Кемеровская государственная медицинская академия,

г. Кемерово

БИОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ БЕРЕМЕННОСТИ

В последние годы достигнуты значительные успехи в снижении акушерских и перинатальных осложнений при различных патологических состояниях во время беременности и родов. Однако многие вопросы акушерства, как теоретические, так и практические, остаются нерешенными. Так, на фоне заметного снижения перинатальной заболеваемости и смертности недоношенных новорожденных, включая детей с экстремально низкой массой тела, эти показатели у доношенных новорожденных не только не снижаются, но и имеют тенденцию к увеличению.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: биофизика; беременность.

Ushakova G.A.

Kemerovo State Medical Academy, Kemerovo

BIOPHYSICAL BASES OF DEVELOPMENT OF PREGNANCY

In recent years considerable successes in decrease in obstetric and perinatal complications are achieved at various pathological conditions during pregnancy and childbirth. However many questions of obstetrics, both theoretical, and practical remain unresolved. So, against noticeable decrease in perinatal incidence and mortality of prematurely born newborns, including children with extremely low mass of a body, these indicators at full-term newborns not only don't decrease, but also tend to increase.

KEY WORDS: biophysics; pregnancy.

Далеко не всегда есть ответ на вопросы, почему беременность, иногда на протяжении почти всего срока, сохраняет готовность прер-; почему беременность прекращает свое развитие в пространстве и времени; почему родовая деятельность не развивается своевременно, а попытки ее индуцировать оказываются безуспешными?

Нам представляется, что в определенной степени это связано с тем, что не осознана Вселенская сущность биологической системы «беременная женщина», не исследованы биофизические основы развития беременности и ее клинические эквиваленты.

В течение 9 месяцев воспроизводится не только эволюция от одноклеточного организма (зиготы) до сложно организованной системы «новорожденный», но и воспроизводится, по всей вероятности, происхождение и эволюция жизни во Вселенной.

В соответствии с теорией Большого взрыва, Вселенная произошла из точки, обладающей огромной потенцией. Развитие беременности начинается также из «одной точки» — зиготы, обладающей (в соответствующем масштабе) огромной энергией. Уже у новорожденного количество клеток имеет астрономическую величину.

С позиций биофизики, беременность — это открытая, неравновесная, саморазвивающаяся, саморегулирующаяся система, которая, сохраняя жизнеспособность своих основных подсистем, воспроизводит вид — плод с системами, аналогичными материнским.

Корреспонденцию адресовать:

УШАКОВА Галина Александровна,

650029, г. Кемерово, ул. Ворошилова, 22а, ГБОУ ВПО КемГМА Минздрава России. Тел.: +7-906-976-15-40.

E-mail: PetrichL@mail.ru

В основе развития беременности как биологической системы лежат универсальные законы и положения биофизики. В «Математических началах натуральной философии» Исаак Ньютон писал: «Природа проста и не роскошествует излишними причинами вещей» [1].

В основе развития любой системы, в том числе беременности, лежит самоорганизация. Еще в 1900 г. Бенар наблюдал удивительный процесс — из совершенно аморфного раствора в условиях разницы температур между верхними и нижними слоями возникают четко организованные шестигранники, которые получили название «ячейки Бенара». При механическом разрушении структур они вновь восстанавливаются [2].

Доказательством того, что законы мироздания едины, является удивительное сходство «колонок Бена-ра», пчелиных сот, развития плодного яйца на стадии морулы, структуры снежинок и аллотропной формы углерода (Бакминстерфуллерен Сбо) [3].

В процессе перехода хаоса в структуру происходит формообразование.

В космической топологии известны 8 форм, одной из которых является сфера (шар). Форму сферы имеет яйцеклетка и это тоже, вероятно, память об объектах Вселенной, имеющих эту форму — Солнце, Луна, Земля и другие планеты.

Колебательные процессы — основа развития и существования живой и неживой природы. В мире колеблется все: атом, молекула, геном, клетка, ткань, организм, планета, галактика, Вселенная.

Нетрудно уловить внешнее сходство (и, скорее всего, по физическому существу) таких, казалось бы не связанных между собой процессов — овуляции, взрыва на солнце, атомного взрыва. Если процесс самоорганизации — универсальное свойство нашего мира, оно должно подчиняться общим законам.

№2(53) 2G13 с/^иь и^пя вс7|узбассе

БИОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ БЕРЕМЕННОСТИ

Синергетика — наука, изучающая общие принципы функционирования систем, в которых из хаотических состояний самопроизвольно возникают пространственные, временные и пространственно-временные структуры. Синергетика как наука связана с именем Рихарда Бакминстера Фуллера (1895-1983 гг.). Синергетика призвана построить физическую модель этих процессов и подобрать для их описания соответствующий математический аппарат [4].

Впервые колебательные процессы на примере химических реакций описал Белоусов Б.П. Жаботин-ский А.М. углубил понимание механизма реакции, кинетики некоторых стадий. Периодическая длительно протекающая реакция получила название Бело-усова-Жаботинского. За ее открытие авторы были удостоены Ленинской премии. История этого открытия драматична. При попытке опубликовать работу, Белоусов Б.П. получил отрицательный отзыв двух рецензентов на «классическом» обосновании: «Этого не может быть, потому что этого не может быть никогда».

Симон Эльевич Шноль, специалист по колебаниям в биологических системах, писал, что реакция Белоусова служит удобной моделью для изучения колебательных и волновых процессов в активных средах. Сюда относятся периодические процессы клеточного метаболизма; волны активности в сердечной ткани и ткани мозга; процессы, происходящие на уровне морфогенеза и экологических систем [5].

Биологическая система «Беременная женщина» также является колебательной. Развитие беременности как единого целого обеспечивается синхронизацией параметров колебательных процессов. Колебательные процессы в биологических системах, в том числе в биологической системе «беременная женщина», протекают так, что они стремятся к полной синхронизации, но никогда ее не достигают.

Колебательные процессы формировались в процессе эволюции под влиянием космической ритмики, которая опосредуется через колебания электромагнитных полей низких и сверхнизких частот. Ритмологические изменения происходят на различных иерархических уровнях — от молекулярно-клеточного до организменного.

Волновую природу имеет геном, в котором содержится информация не только о построении белковой молекулы, занимающая небольшую часть длины ДНК, но и пространственно-временные программы строения будущего организма. Информация передается волновым путем с помощью солитонов — уединенных волн, в результате чего сначала создается голографический образ будущего объекта, затем материализация плотного объекта.

Существование биологической системы как единого целого обеспечивается синхронизацией параметров колебательных процессов. В любой биологической системе должен быть главный «колебатель» и мно-

жество «принудителей». Главным «колебателем» в организме человека является головной мозг. В плодном яйце главным «колебателем», по всей вероятности, является сначала хорион, затем — сформировавшаяся плацента. Благодаря взаимному сопряжению осцилляторов, контролю над ними ведущего осциллятора («колебателя»), взаимодействию с факторами среды («принудителями») в здоровом организме (плодном яйце) поддерживается строгая, но не жесткая согласованность различных процессов, составляющих гомеостаз.

Информация о том, как развиваться будущему организму, находится в хромосомах и мезенхиме.

Каким образом гены определяют процесс развития? Это очень сложный вопрос. Генетический контроль онтогенеза очевиден, однако в процессе развития зародыш и его части способны к саморазвитию, регулируемому целостной развивающейся системой и не запрограммированному в геноме. В процессе развития плодного яйца благодаря постоянному обмену информацией между внеклеточным матриксом (по современным представлениям, соединительной тканью или мезенхимой) осуществляется регуляция роста и дальнейшего развития.

Существует множество способов передачи информации — нервный, волновой, гуморальный и т.д. Физические каналы связи обеспечивают беспрепятственное прохождение информации, иногда почти мгновенное.

Имеется большой спектр волновых процессов, характеризующихся различной частотой и амплитудой: электромагнитные, световые, торсионные и др.

Благодаря наличию широкого спектра электромагнитных колебаний в живых системах (развивающемся плодном яйце) вся система ведет себя, как единое целое, как если бы она «была вместилищем дальнодействующих сил» (И.Р. Пригожин) и структурируется так, как если бы каждая молекула была информирована о состоянии всего организма [6].

Чисто информационное значение имеют торсионные сигналы, так как они распространяются со скоростью, большей, чем скорость света и без переноса энергии. Д.ф.н., наш современник Шипов Г.И. считает, что беспрепятственное прохождение информации — необходимое условие здоровья.

В системе «мать-плацента-плод» имеется множество различных колебательных процессов, представленных на разных уровнях организации системы. Сердечной деятельностью матери и плода обусловлены колебания в системе кровообращения матери, плаценты и плода.

В организме беременной женщины гемодинамика осуществляется классической системой кровообращения; в матке с плацентарным ложе — региональной системой маточно-плацентарного кровообращения; в плаценте с плацентарной мембраной и пуповиной — региональной плацентарно-пуповинной системой, в

Сведения об авторах:

УШАКОВА Галина Александровна, доктор мед. наук, профессор, засл. врач РФ, зав. кафедрой акушерства и гинекологии № 1, ГБОУ ВПО Кем-ГМА Минздрава России, г. Кемерово, Россия. E-mail: PetrichL@mail.ru

с/^пъ и^іЬн вс7Іуз6ассе №2(53) 2G13

■ БИОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ БЕРЕМЕННОСТИ

организме плода — формирующейся классической системой кровообращения, аналогичной материнской.

Кровообращение во всех подсистемах, кроме своих многочисленных функций, выполняет ещё одну чрезвычайно важную функцию — передачи информации через волновые процессы. Скорость передачи информации через волновые процессы на несколько порядков выше, чем, например, посредством диффузии. Такое быстрое, иногда мгновенное, прохождение информации позволяет осуществить управление в оперативном режиме. Это является одним из необходимых условий существования системы. В то же время, изменение мощности и структуры волновых процессов может привести к возникновению хаоса, то есть патологии. Прекращение волновых процессов означает гибель системы.

Волновые процессы системы кровообращения (медленные колебания гемодинамики) обусловлены энергетическими (метаболическими) и нейровегетативны-ми регуляторными процессами и поэтому отражают их состояние. «Языком» передачи информации о состоянии энергетических и нейровегетативных регуляторных процессов является вариабельность сердечного ритма.

Исследуя вариабельность сердечного ритма матери и плода в реальном масштабе времени, можно получить информацию о состоянии энергообеспечения и нейровегетативной регуляции, их изменениях при стрессовых и прочих нестандартных ситуациях, об адаптационных возможностях и резервах системы «мать-плацента-плод».

Биологическая система «Беременная женщина» — классическая кибернетическая система и основные принципы её функционирования сопоставимы с принципами работы любых кибернетических систем, а именно: получение информации «на входе», логический анализ полученной информации, действия, вытекающие из полученной информации «на выходе».

Можно предположить, что роль интерфейса в кибернетической системе «беременная женщина» выполняет плацента, она же является основным «регулятором». Объектами управления являются мать и плод. Однако, по-видимому, система «беременная женщина» относится к таким сложным биологическим системам, где одни и те же подсистемы (мать, плацента, плод) выполняют роль и регулятора, и объекта управления.

Если плацента принимает участие в передаче информации об энергообеспечении системы и регуляторных процессах от плода к матери и в обратном направлении, то между основными показателями регуляции кардиоритма матери и плода должна существовать корреляция, сила и направленность которой зависят от морфологических особенностей плаценты и более всего — от состояния её системы кровообращения.

Главным регулятором в системе мать-плацента-плод является плацента. Она принимает информацию от плода и матери, анализирует (скорее всего, так же, как в центральной нервной системе, используется двоичная система), запоминает и принимает управляющее решение.

Одним из способов передачи информации являются волновые процессы. Зоной интереса является граница между плацентарной площадкой и плацентарной мембраной. Здесь происходят физиологические процессы, развиваются «драмы», а иногда — «трагедии». Если это так, то взаимоотношения между основными показателями регуляции кардиоритма матери и плода должны зависеть от состояния плацентарного ложа и плацентарной мембраны.

При инволюционных процессах плаценты (физиология плаценты III триместра) между показателями регуляции кардиоритма матери и плода — прямая сильная связь. При компенсированной (гиперплас-тической) форме хронической плацентарной недостаточности установлена связь сильная, но она становится обратной. При субкомпенсированной (анги-оспастической) форме ХПН сила связи уменьшается, но сохраняется обратный характер. При деком-пенсированной (ишемической) форме ХПН связи нет. Каждая система кровообращения функционирует сама по себе. При воспалительных изменениях в плаценте — связи нет. Каждая система кровообращения также функционирует сама по себе.

К настоящему времени на кафедре акушерства и гинекологии № 1 Кемеровской медицинской академии по проблеме исследования регуляторных и адаптационных процессов в системе «мать-плацента-плод» при физиологической и осложненной беременности на основе изучения вариабельности сердечного ритма матери и плода выполнены и защищены 2 докторские и 6 кандидатских диссертаций, выполняются 2 докторские и 5 кандидатских диссертаций.

Основной вывод, который можно сделать из выполненных работ, который подтверждает высказанное предположение относительно роли плаценты в системе «мать-плацента-плод»: роль плаценты — системообразующая; это главный «колебатель» и «регулятор» в системе «мать-плацента-плод»; все клинические проявления гравидарных и перинатальных осложнений, кроме генетически обусловленных, определяются плацентой, её способностью обеспечить информационные связи, осуществить оперативное управление.

Исследование биофизических основ физиологической и осложненной беременности, физиологических и осложненных родов открывает принципиально новые подходы к снижению акушерских и перинатальных осложнений.

Не будет большой смелостью предположить, что, с позиций биофизики, можно провести аналогию некоторых осложнений беременности с земными катастрофами:

Information about authors:

USHAKOVA Galina Aleksandrovna, doctor of medical sciences, professor, the deserved doctor of the Russian Federation, head of the chair of obstetrics and gynecology N 1, Kemerovo State Medical Academy, Kemerovo, Russia. E-mail: PetrichL@mail.ru

№2(53) 2013 с/^иь h^Stm вс7|узбассе

ЛЕКЦИЯ ■

1. Эклампсия — землетрясение (происходит мощный колебательный процесс с потерей огромного количества энергии, структура в лучшем случае превращается в хаос, в худшем — прекращаются колебания во всей системе, гибель материи плода). Как и при землетрясении, эклампсию можно предсказать, но не остановить, а население (плод) — эвакуировать.

2. Отслойку нормально расположенной плаценты можно сравнить с извержением вулкана. В том и в другом случаях происходит переход структуры (порядка) в хаос (беспорядок). Если изучить биофизическую основу некоторых осложнений беременности, то можно прийти к выводу, что некоторые из них нельзя «вылечить» — замершую беременность, начавшийся выкидыш или преждевременные роды.

Перед новым направлением изучения биофизических основ развития беременности стоит много вопросов: какова масса пронуклеусов накануне их слияния? какова масса ядра зиготы накануне ее деления? энергия, выделяемая (потребляемая) при первом делении зиготы, соответствует ли формуле Е = МС2? что формирует энергетическую и информаци-онно-управляющую компоненту при воспроизведении биологической системы плод-новорожденный? каковы клинические и параклинические эквиваленты биофизических процессов в системе «Беременная женщина»? где находятся биологические часы развития плодного яйца?

Далеко не на все вопросы будут найдены ответы. Не надо отчаиваться! Система «Беременная женщина» так же неисчерпаема в своем познании, как неисчерпаема Вселенная.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Ньютон, Исаак Математические начала натуральной философии: Пер. с латинского и примечания А.Н. Крылова /Ньютон Исаак. -М.: Наука, 1989. - 688 с.

2. Хакен, Г. Синергетика /Хакен Г. - М.: Мир, 1980. - 404 с.

3. Соколов, В.И. Фуллерены - новые аллотропные формы углерода: структура, электронное строение и химические свойства /В.И. Соколов, И.В. Станкевич //Успехи химии. - М.: Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова, 1993. - № 62.

4. Фуллер, Р.Б. Синергетика: исследования геометрии мышления /Р.Б. Фуллер - Macmillan Publishing Co. Inc, 1997 (репринт 1974, 1979 гг.) - 1839 с.

5. Шноль, С.Э. Герои, злодеи, конформисты отечественной науки /С.Э. Шноль. - М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2010. - 720 с.

6. Бородкин, Л.И. Бифуркации в процессах эволюции природы и общества: общее и особенное в оценке И. Пригожина /Бородкин Л.И. //Информационный бюллетень ассоциации «История и компьютер». - 2002. - № 29.

REFERENCES:

1. Nyuton, Isaak Mathematical beginnings of natural philosophy: Per. s latinskogo i primechaniya A.N. Kryilova /Nyuton Isaak. - M.: Nauka, 1989. - 688 s.

2. Haken, G. Synergetrics /Haken G. - M.: Mir, 1980. - 404 s.

3. Sokolov, V.I. Fullerena - new allotropic forms of carbon: structure, electronic structure and chemical properties /V.I. Sokolov, I.V. Stankevich

//Uspehi himii. - M.: Institut elementoorganicheskih soedineniy im. A.N. Nesmeyanova, 1993. - N 62.

4. Fuller, R.B. Synergetrics: researches of geometry of thinking /R.B. Fuller - Macmillan Publishing Co. Inc, 1997 (reprint 1974, 1979) - 1839 s.

5. Shnol, S.E. Heroes, villains, conformists of domestic science /S.E. Shnol. - M.: Knizhnyiy dom «LIBROKOM», 2010. - 720 s.

6. Borodkin, L.I. Bifurcations in processes of evolution of the nature and society: the general and special in I.Prigozhin's assessment / Borodkin L.I. //Informatsionnyiy byulleten assotsiatsii «Istoriya i kompyuter». - 2002. - N 29.

с^яъ11^пяъ(У^з6зссе №2(53) 2013

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.