Функциональная конституция. Сомато-функциональные ассоциации
Со второй половины XX в. стали интенсивно разрабатываться функциональные аспекты конституции, начало которым было положено еще гуморальной гипотезой Гиппократа и Галена. Большую роль в стимулировании этого направления конституционологии сыграли исследования американского биохимика Р. Уильямса — автора концепции биохимической индивидуальности. В книге «Биохимическая индивидуальность. Основы генетотрофной концепции» (1960) Уильямс обосновывает необходимость создания классификаций по физиологическим и биохимическим признакам. Индивидуальность рассматривается им как краеугольный камень прикладной биологии и медицины, прежде всего из-за высокой изменчивости, свойственной человеку как биологическому виду. Биохимическая индивидуальность играет важную роль в процессах нормальной жизнедеятельности и возникновении различных заболеваний. Степень индивидуализации человека по функциональным и биохимическим показателям на порядок выше, чем по морфологическим. Лишь немногие из них, как, например, рН крови, общий белок, альбумины, гемоглобин, сопоставимы по изменчивости с морфологическими признаками. Проблема границ биохимической нормы и пределов вариабельности функциональных параметров в организме здорового человека представляет особую важность, так как крайние варианты нормы могут служить основой для выделения контингентов риска, т.е. лиц, наиболее уязвимых в отношении определенных патологий.
К настоящему времени накоплена значительная масса данных о характере и пределах индивидуальной изменчивости физиологических и биохимических признаков для многих экстерриториальных групп Земного шара, в том числе, и в России, где обследовано уже несколько десятков различных популяций. Наиболее полные сведения имеются для таких признаков, как основной обмен (расход энергии в организме в состоянии полного покоя натощак), протеинограмма (белковый состав крови), гемоглобин, артериальное давление, частота сердцебиений и дыханий, жизненная емкость легких, содержание в крови многих гормонов, глюкозы, холестерина и других липидов, а также — кальция, калия, натрия, количество креатинина в моче и др.
Специфика функциональных и биохимических показателей, по сравнению с традиционно использующими в конституционологии морфологическими, заключается не только в их более высокой индивидуальности (межиндивидуальной изменчивости), но и в существовании внутрииндивидуальной вариабельности. Большая их часть может испытывать более или менее значительные колебания. Поэтому очень важна информация не только об уровне показателя в момент обследования (базальном или, в ответ на стимуляцию, стресс), но и о его околосуточных (циркадных), месячных, годовых (цирканных) и даже многолетних колебаниях. Такие исследования позволяют определить «индивидуальный профиль» обследуемого и выявить его возможные варианты в популяции. Они обнаруживаются уже при наблюдении околосуточных колебаний признака. Так, содержание в крови кортизола (гормона стресса) обычно максимально в 9 часов утра, а минимально в 0 часов, но примерно у трети обследованных «рисунок» профиля оказывался иным, и максимум гормона приходится на 18 часов. Основной мужской половой гормон — тестостерон, как правило, тоже имеет утренний пик — признак половой зрелости, и максимально снижается к 0 часов, но и в этом случае примерно у 30% обследованных отмечаются отклонения — чаще всего это невысокая монотонная секреция гормона в течение суток. Примечательно, что сходные варианты секреции этих гормонов были установлены также у некоторых животных (собак, крыс).
Для оценки функциональной конституции и биохимической индивидуальности особенно важны долговременные продольные наблюдения на протяжении нескольких недель, месяцев и даже лет. Понятно, что преимущественное значение для установления межсистемных связей представляют те функциональные признаки, которые обладают определенной внутренней стабильностью, сохраняя присущий им уровень (высокий, низкий, средний) в ряду последовательных наблюдений. Факты такой внутрииндивидуальной устойчивости, прежде всего у лиц с высокими или низкими величинами показателя, отмечены для многих функциональных и биохимических признаков, в том числе, ряда гормонов, гемоглобина, глюкозы, глутаминовой кислоты, серина, аланина, глицина, лизина
Рис. VII. 3. Индивидуальный профиль по гормональным показателям крови:
А — тестостерон, Б — эстрадиол, В — соматотропин, Г — кортизол, Д — прогестерон. 1-4 — разные испытуемые (по данным Е.П. Титовой. 1984)
крови, экскреции креатинина, мочевой кислоты и многих других (рис. VII. 3). Р. Уильяме приводит, например, ряды наблюдений за содержанием мочевой кислоты у двух индивидов — с устойчиво повышенным и пониженным ее уровнями, замечая при этом, что у первого значительно больше шансов заболеть подагрой.
Онтогенетическая стабильность индивидуального профиля как тенденция к сохранению своего «ранга» в группе сверстников на разных этапах индивидуального развития согласуется с высоким весом наследственного фактора в определении биохимической индивидуальности человека. Влияют на нее также возраст и пол. Так, у женщин отмечаются так называемые «экстрагенитальные циклы», связанные с овариально-менструальными циклами периодические колебания ряда физиологических признаков, как, например температуры тела, суточного диуреза (мочеотделения), артериального давления, основного обмена, частоты сердцебиений, показателей красной и белой крови, многих гормонов и др. Определенное воздействие оказывают и внешние факторы: сезонно-климатический, геохимический, питание, физическая нагрузка, двигательная активность, стресс. Так, изменение профиля секреции (экскреции) половых гормонов у спортсменов зависело от характера тренировочных режимов с основной дифференциацией по оси «сила-выносливость». Наиболее высокий уровень мужских половых гормонов (андрогенов) был у тяжелоатлетов, а наименьший — у легкоатлетов.
В заключение этого раздела приведем один из примеров классификации биохимической индивидуальности — распределение основных вариантов эндокринной формулы по соотношению мужских (андрогены) и женских (эстрогены) половых гормонов. В основу положен принцип «генетических градиентов» Р. Уильямса, в соответствии с которым выделяются градации «слабых», «средних» и «сильных» секреторов гормонов. Известно, что половые гормоны и особенно их соотношения являются одним из важнейших конституциональных и формообразующих признаков. Для них характерны: высокая степень наследственной обусловленности, относительно стабильный индивидуальный профиль и достаточно выраженная степень индивидуализации. Применив трехбалльную шкалу для оценки уровня секреции андрогенов (А) и эстрогенов (Э), получаем 9 гипотетических вариантов формулы. Все они оказались реально существующими среди мужских и женских групп перипубертатного периода, включая и молодых мужчин и женщин (рис. VII. 4).
Рис. VII. 4. Распределение вариантов эндокринной формулы в объединенных мужской и женской группах перипубертатного периода: 1 — мужчины, 2 — женщины
На графике отчетливо виден центральный пик, соответствующий максимальной частоте среднего варианта (А2Э2), — в любой выборке он составляет около половины, тогда как «слабый» (A1Э1) и «сильный» (А3Э3) типы встречаются гораздо реже. Очень редки также и контрастные сочетания (А3Э1 и A1Э3). Все они в сумме составляют 12-13%.
Соотношение мужских и женских половых гормонов связано с нормальной жизнедеятельностью организма в еще большей степени, чем уровень их абсолютной секреции. Сдвиги в эстроген/андрогенном индексе констатируются в патогенезе ряда заболеваний (атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, ожирение и патологический климакс мужчин), отмечается его связь с систолическим артериальным давлением и триглицеридами плазмы, возможно и селективное значение (мужское бесплодие, некоторые случаи женского бесплодия). Заметные отклонения в этих соотношениях отмечены также у олигофренов, у которых существенно уменьшена частота среднего варианта и повышена встречаемость некоторых крайних типов. Таким образом, этот признак имеет определенное диагностическое и прогностическое значение.
Сомато-функционалъные конституциональные схемы
Проблема соотношения морфологических и функциональных аспектов биологического статуса человека — центральная в учении о конституции, поскольку само это понятие исходит из единства формы и функции в целостном организме человека. Реальность создания комплексных сомато-функциональных схем определяется существованием общих факторов, определяющих целостность развивающегося, зрелого и стареющего организма. Трудности, встающие на этом пути, состоят, прежде всего, в большей пластичности и лабильности функциональных признаков, сравнительно с морфологическими, их прямом участии в адаптивных процессах. Величина и направление морфофункциональных связей могут зависеть от возраста, пола, популяционных, экологических, социально-экономических факторов. Отсюда вытекает необходимость, при разработке таких комплексных схем, соблюдения ряда условий (методических предпосылок):
1) предварительный сбор разносторонней информации о характере распределения функциональных и биохимических признаков в норме и патологии, их возрастно-половой, эколого-популяционной, этнотерриториальной изменчивости;
2) выбор признаков, обладающих оптимальным сочетанием относительной стабильности индивидуального профиля с достаточно высокой межиндивидуальной изменчивостью;
3) выделение наиболее контрастных соматотипов (или функциональных признаков), поскольку межсистемные связи лучше проявляются на крайних участках вариационных рядов или даже только в патологии(или ситуациях стресса);
4) использование данных клиники и эксперимента;
5) продольные (динамические) наблюдения как средство мониторинга за становлением межсистемных ассоциаций в периоде развития и формирования конституциональных типов;
6) необходимость учета индивидуальных темпов развития (биологического возраста) и их параллельного изучения со становлением конституциональных типов;
7) Определение «центраконституционального равновесия», согласно предположению о наибольшей оптимальности средних морфофункциональных параметров, соответствующих гетерозиготности и среднему выражению в фенотипе.
В решении этой задачи можно использовать два основных подхода: разностороннюю характеристику (функциональную, психологическую) основных соматотипов, а также выделение комплексов связанных между собой морфофункциональных параметров на основе корреляционного анализа, клинических и экспериментальных данных.
В 20-е — 30-е годы существовали лишь единичные примеры таких схем, в которых приводятся функциональные характеристики типов телосложения по прямым или косвенным данным. Среди медиков получила распространение схема М.В. Черноруцкого (1925), включающая астенический, нормостенический и гиперстенический типы. Астеники характеризуются пониженным артериальным давлением, «капельным» сердцем, относительно крупными легкими, низкой диафрагмой, коротким кишечником с пониженной всасывательной способностью, повышенным обменом, пониженными холестерином и мочевой кислотой. Преобладает диссимиляция. Указывается также на склонность этого типа к повышенной функции гипофиза и щитовидной железы и пониженной — надпочечников и гонад. Гиперстенический тип имеет противоположный комплекс: относительно большой, поперечник сердца, тенденция к повышенному артериальному давлению, высокий купол диафрагмы, длинный кишечник с повышенной всасывательной способностью, пониженный обмен. Преобладание ассимиляции. Отмечаются повышенные холестерин, мочевая кислота, число эритроцитов, гемоглобин, склонность к ожирению, к пониженной функции гипофиза и щитовидной железы и повышенной — надпочечников и гонад.
Функциональная характеристика основных координат телосложения
Координата величины тела: микромакросомия. Многие функциональные и биохимические признаки более или менее отчетливо распределяются по оси общих размеров тела. К их числу относятся альбумины, калий, кальций, холестерин, глюкоза крови, азот, креатинин мочи, мочевина и мочевая кислота, гемоглобин, количество эритроцитов, нейтрофилов, эозинофилов, артериальное давление, жизненная емкость легких (ЖЕЛ), надпочечниковые андрогены, соматотропный гормон (СТГ), инсулин и многие другие признаки. Обычно их связи с размерами тела невелики (коэффициенты корреляции 0,1-0,6), причем, связь с весом выше, чем с длиной тела.
Координата компонентов тела. Некоторые признаки более тесно связаны не с общим весом тела, а с его отдельными компонентами, особенно мускульным и жировым. Положительно коррелируют с мускульной массой основной обмен, креатинин, креатин-фосфокиназа, андрогены, СТГ (у мужчин), гемоглобин, артериальное давление, число эритроцитов, динамометрия кисти и другие параметры, причем, в ряде случаев связи могут быть очень высокими (до 0,7-0,9). С жировым компонентом положительно связаны холестерин, триглицериды, сахар крови. Распределение этих признаков наиболее демонстративно по координатам телосложения, определяющимся вариациями развития соответствующих компонентов тела: астено-мезоморфной (экто-мезоморфной) и астено-пикноморфной (экто-эндоморфной). Установлено увеличение общего белка и азота мочевины у юношей мускульного типа, минимальный уровень общего белка и максимальная активность щелочной фосфатазы у астеноидов, повышенные уровни сахара и липидов крови у дигестивных подростков и т. д. Гиперхолестеринемия реже всего встречается у астеноидов. На рис. VII. 5 представлено распределение некоторых гормонов по основным координатам компонентов тела: астено-мезоморфной у мужчин и астено-пикноморфной у женщин в пубертатном периоде.
Координата пропорций тела. Реальную эндокринную основу имеет и координата узкоширокосложенности (лепто-эурисомия). «Профили» эндокринограмм, представленные на рис. VII. 6, почти противоположны. По этой оси обнаруживается анаболический сдвиг: параллельное повышение у эурисомов отношения тестостерон/кортизол и развитие компонентов эндо- и мезоморфии. Различия в уровне тестостерона между крайними соматотипами высокодостоверны даже при одинаковом биологическом возрасте. Самый высокий уровень тестостерона встретился только у чистых мезоморфов (широкосложенного мускульного типа), а его наибольшее снижение (при повышенном эстрадиоле и кортизоле) чаще всего наблюдалось у подростков узкосложенного астеноидного типа.
Типы конституции и показатели репродуктивной функции у женщин
Существует тесная связь конституциональной принадлежности с темпами развития и старения, особенно отчетливо проявляющаяся у женщин благодаря такому физиологическому явлению, как начало и прекращение менархе.
Рис. VII. 5. Схема распределения гормональных показателей (плюс — относительно повышен, минус — относительно понижен) по координатам телосложения: астенопикнонорфной (А-П) у женщин и астено-мезоморфной
(А-М) у мужчин в зрелом пубертате. 1 — тироксин, 2 — соматотропин, 3 — инсулин, 4 — эстрогены, 5 — андрогены
Рис. VII. 6. Эндокринограммы эурисомов (1) и лептосомов (2) в пубертасе мужчин (горизонтальная линия соответствует средним значениям гормонов, отклонения даны в доля сигмы ): Т — тестостерон, Э — эстрадиол, П — прогестерон, СТГ — соматотродин, К — кортизол
Неоднократно было подтверждено опережающее созревание репродуктивной функции у мужчин мускульного и у женщин пикнического типов, противоположное обычно наблюдается у астеников обоего пола. Такая картина в целом согласуется с относительно повышенным уровнем половых гормонов у первых и пониженным — у вторых. По данным некоторых отечественных авторов, позднее наступление менархе (15-17 лет) характерно для астеничек и весьма редко встречается у мезосомных и мегалосомных женщин. Нарушения репродуктивной функции наиболее свойственны лептосомным и эврипластическим типам женщин, т.е. крайним вариантам телосложения.
Конституциональные типы характеризуются и разным временем наступления климакса. У астенических женщин, по сравнению с пикническими, ранний климакс (до 40 лет) встречался в несколько раз чаще, у последних он исключительно редок. Напротив, сравнительно поздний климакс (50 лет и старше) отмечен у более 80% пикничек и втрое реже — у астеничек.
У мужчин, видимо, нет явления, полностью аналогичного женскому климаксу, так как функция гонад и уровень тестостерона снижаются более постепенно. Характерен некоторый сдвиг соотношения эстрадиол тестостерон в сторону эстрадиола (эстрогенизация) и повышение содержания в крови гонадотропных гормонов, но меньшее, чем у женщин. Роль конституционального фактора недостаточно ясна, хотя некоторые данные о связи темпов старения с конституцией имеются и для мужчин.
«+» — значение признака повышено, » — » — понижено, сравнительно со средним.
В заключение приведем таблицу ассоциаций конституциональных типов (схема Штефко-Островского) с функциональными показателями на примере 15-летних мальчиков Москвы и Ленинграда (по данным А.И. Клиори-на, 1979; Е.П. Титовой, 1986 и др.).