Чего не знает современная наука - Сборник статей

Живые системы значительно многообразнее и сложнее технических конструкций. Биологические формы часто не могут быть рассчитаны из-за их необычайной сложности. Мы просто еще не знаем законов их формирования. Тайны структурообразования живых организмов, подробности происходящих в них жизненных процессов, устройство и принципы функционирования можно узнать лишь с помощью самой современной аппаратуры, что не всегда доступно. Но даже при наличии новейшей техники очень многое остается «за кадром».

Елена Ажнина

Кальций – каркас здоровья

С чем у нас ассоциируется кальций? С устойчивостью, прочностью, защищенностью. Как сохранить устойчивость в вечно меняющемся мире? Что предпринять, чтобы во всех смыслах прочно стоять на ногах? Разобраться во всем этом нам поможет кальций.

Кальций – каркас нашего здоровья; чем прочнее этот каркас, тем устойчивее наше внутреннее состояние.

Стабильность (устойчивость) – способность системы, выведенной из состояния равновесия, самостоятельно возвращаться в это состояние. Устойчивость структуры и/или функций (физических или психических) живых систем – признак нормы (здоровья). Неустойчивость – признак экстремального состояния или болезни.

Что является воплощением устойчивости, прочности, надежности? Горные породы и минералы, образующие земную твердь; стройматериалы (мрамор, кирпич, цемент, известь), образующие «твердь рукотворную», и, конечно, «живая твердь» – скелеты живых организмов. Все они содержат значительный процент кальция.

В нашем организме около одного килограмма кальция, 99 % которого образуют микрокристаллическую основу костей и зубов. Их разрушение служит самым наглядным признаком недостатка кальция. Если из кости удалить весь кальций, то ее можно будет легко завязать в узел. Кость останется гибкой, но выполнять опорную функцию уже не сможет. Так, у маленьких детей при недостатке кальция кости становятся мягкими и под действием нагрузки легко искривляются. Нехватка кальция в зрелом возрасте может обернуться катастрофой. Особенно если разрушается основа основ – позвоночник. Человек с поврежденным позвоночником не способен сохранять вертикальное положение, не может свободно и целенаправленно двигаться. А если при этом повреждается спинной мозг, то к полной обездвиженности добавляется еще и полная потеря чувствительности и контроля некоторых физиологических функций. Можно сказать, что потеря надежного костного каркаса разрушает стабильность и гармонию существования организма как целого.

Прочная основа необходима не только всему организму, но и каждой клетке в отдельности. У клетки есть свой внутренний каркас – цитоскелет. Он не обладает жесткостью кости, но не уступает ей в прочности и надежности. Цитоскелет одновременно поддерживает форму клетки и обеспечивает ее подвижность. Для формирования и «работы» цитоскелета тоже необходим кальций.

Кальций воистину есть символ прочности, стабильности, защищенности. Ибо в дополнение ко всему перечисленному он еще и помогает каждой клетке в отдельности и организму в целом противостоять великому множеству стрессовых факторов – токсических, аллергических, микробных, радиационных.

Является ли стабильность синонимом неизменности? Оглянемся вокруг: даже самые устойчивые, но неподвижные структуры (горные породы, архитектурные сооружения, мраморные статуи) со временем разрушаются. И будь наш скелет таким же «неподвижным», его бы тоже постигла подобная участь. Но кость – это живая ткань, которая постоянно самообновляется. Полное обновление происходит у детей за один-два года, у взрослых – за 10–12 лет (один вид клеток при этом полностью разрушает старую кость, другой строит новую). Локальные перестройки (ремоделирование) костной ткани случаются гораздо чаще – каждые три-четыре месяца. Для чего они необходимы? С одной стороны, для заполнения незначительных дефектов кости – последствий микротравм. С другой – для поддержания необходимого уровня кальция в крови. Кости служат «банком» кальция, который в случае экстренной необходимости может быть выделен в кровь и «взят в оборот». Позаимствованный кальций необходимо вернуть обратно в «банк». В противном случае разрушение кости начинает преобладать над ее восстановлением и нарушается прочность скелета. Если по тем или иным причинам недостаток кальция усугубляется, организм вынужденно жертвует прочностью, стабильностью своей части – скелета – во имя сохранения жизни целого.

Почему так важен уровень кальция в крови? Какие жизненно необходимые для организма функции он обеспечивает?

Элементарный кальций – металл. Химически он очень активен, поэтому в природе не находится в свободном состоянии.

В организме человека уровень кальция определяется не столько его содержанием в продуктах питания, сколько эффективностью его усвоения. Усвоение кальция – активный процесс. Специальный белок-носитель (который образуется при условии достаточного количества витамина D) поглощает кальций из просвета кишки и переносит его в клетки слизистой кишечника, откуда кальций уже попадает в кровь и распространяется по всему организму. Для обеспечения переноса кальция против градиента его концентрации необходима энергия.

Какие функции для организма самые важные? Дыхание? Сокращение сердца и циркуляция крови? Передача нервных импульсов? Обеспечение энергией? Очищение? Иммунная защита? Гормональная регуляция? Возобновление? Попробуйте лишить организм хотя бы одной – выживет ли он? Что их объединяет? Во-первых, цель: все они предназначены для поддержания жизни. Во-вторых, то, что все они суть движение как основа, условие и способ существования жизни. В-третьих, каждый процесс в отдельности и их согласование друг с другом невозможны без активного участия кальция. Того самого, свободного от «костных оков», который составляет всего 1 % от общего количества кальция в организме. Именно его уровень в крови так жизненно важен.

«Вклад» кальция в обеспечение движения можно рассмотреть на примере самого очевидного его вида – перемещения в пространстве. Его осуществляет согласованная работа мышц – чередование их сокращения и расслабления. Кальций тут как тут: увеличение его концентрации в мышечных волокнах запускает процесс их сокращения, а уменьшение позволяет мышце расслабиться. Дисбаланс кальция в организме нарушает этот ритм. В результате может возникать как чрезмерное напряжение мышц – судороги, так и полное их расслабление – паралич. А еще кальций помогает мышцам меньше утомляться и после больших нагрузок восстанавливаться быстрее и без боли.

Для того чтобы мышца начала сокращаться, «из центра» должен поступить сигнал – нервный импульс. Кальций обеспечивает бесперебойную передачу нервных импульсов от мозга к мышце и обратно, благодаря чему нам, например, удается вовремя отдернуть руку от горячей плиты и не обжечься.

Движение всегда совершается в определенном направлении и с определенной целью. Для того чтобы их увидеть, тоже необходим кальций – активный участник процессов зрительного восприятия.

Движение – это всегда усилие, требующее энергии. Энергия в организме выделяется при распаде питательных веществ. Для того чтобы этот распад происходил быстро, нужны ферменты. Для эффективной работы ферментов необходим кальций. В состав ферментов входят витамины и микроэлементы (например, железо). Процесс их усвоения тоже требует достаточного количества кальция.

Любое движение (дыхание, сокращение сердца, деление клетки и т. д.) имеет свой ритм. Умение его поддерживать для организма жизненно важно. Как? Человек настраивает ритм своей жизни по часам. У каждой клетки тоже есть свои часы. Вопрос в том, как они работают. Есть предположение, что главную роль во внутриклеточном механизме отсчета времени играет кальций. Кальций, который поддерживает существование организма как целого, обеспечивая многообразие его движений-ритмов и их сонастройку.

Покоя нет. Все движется, вращаясь…

Как уберечь кости от разрушения, как сохранить в них кальций? Решение этой проблемы ускорил опыт первых космических полетов. Космонавты, проводившие в условиях невесомости всего несколько дней, по возвращении на Землю не могли самостоятельно выйти из кабины. Причина – потеря кальция. Как это предотвратить? Увеличить поступление кальция в организм. Но многочисленные кальциевые добавки в виде глюконата кальция, творога, яичной скорлупы и т. д. проблему не решили. Стали искать дальше. И открыли невероятное: в условиях невесомости скелет теряет кальций, а вместе с ним и прочность из-за отсутствия нагрузки! Эксперименты подтвердили открытие: нагрузки (действие силы тяжести) – необходимое условие отложения кальция и формирования оптимальной структуры кости, способной эти нагрузки выдерживать. Значит, в дополнение к препаратам кальция космонавтам нужен комплекс упражнений, имитирующий земные нагрузки! В первую очередь это должны быть упражнения, тренирующие мышцы ног. В преддверии совместного советско-индийского полета в космос в Москву из Индии был приглашен известный йог Трирента Брахмачари. Он предложил несколько конкретных упражнений, похожих на «гусиный шаг» и полуприседания. На их основе были разработаны специальные тренажеры, ставшие неотъемлемой частью интерьера космического корабля. Проблема сохранения кальция в условиях невесомости была решена. Но для многих людей, живущих в земных условиях, она остается актуальной. Что делать? Последовать опыту космонавтов: гармонично сочетать прием кальция с упражнениями, создающими подходящие условия для его встраивания в костную ткань. А диагноз «остеопороз» является не противопоказанием, а самым что ни на есть «показанием» для физических нагрузок. И чем разнообразнее нагрузки, тем скелет прочнее. В качестве «кальцийукрепляющего» средства подходят и вышеупомянутые упражнения для ног, и езда на велосипеде, и плавание, и лыжи, и просто прогулки пешком. Особенно в солнечные дни, поскольку под действием солнечного света в коже образуется витамин D, необходимый для усвоения кальция. И чтобы добиться ощутимого результата, упражнения надо делать регулярно!