На клетки и межклеточные структуры «концертной» функциональной системы действовали на протяжении жизни пианистов те же гормоны и другие физиологически активные вещества, с возрастным изменением активности которых некоторое авторы связывают процесс старения человека. Образ жизни этих выдающихся пианистов и уровень их бытовой физической активности, по-видимому, ничем существенным не отличались от других людей их возраста. Все клетки их организмов получали из крови одни и те же вещества, поступающие в нее из пищи, воды и воздуха. Какие-то из этих веществ, по мнению некоторых авторов, могут вызывать старение организма или способствовать ему. Однако их «повреждающее» действие должно в одинаковой степени распространяться на структуры «концертной» функциональной системы и остальные структуры организма. В самих клетках «концертной» функциональной системы образовывались те же повреждающие клетки и ускоряющие их старение продукты обмена, включая активные формы кислорода (АФК), продукты перекисного окисления липидов и другие активные радикалы. Более того, наличие повышенной функциональной активности всех клеток «концертной» функциональной системы предполагает усиленное образование в них повреждающих клетки продуктов их обмена веществ, в том числе АФК и, соответственно, еще более ускоренное старение этих клеток. Таким образом, исходя из существующих гипотез старения человеческого организма, не удается объяснить факт отсутствия старения структур, образующих «концертную» функциональную систему этих выдающихся пианистов. Это значит, что любая гипотеза, претендующая на объяснение механизмов старения организма человека, должна объяснять, почему процесс старения отсутствовал в структурах, образующих «концертную» функциональную систему.
Организм пианиста, занимающегося концертной деятельностью, можно условно разделить на две неравные части. Одна, меньшая часть, входит в состав «концертной» функциональной системы, другая, значительно большая, включает все остальные структуры организма. Часть организма, входящая в состав «концертной» функциональной системы, не стареет. Остальная часть организма подвержена старению. Соответственно, у пианистов, так же как и у других людей, с возрастом развивается возрастная патология. В результате продолжительность жизни пианистов ничем не отличается от продолжительности жизни других людей. Разница между этими двумя частями организма пианиста состоит только в одном: структуры, входящие в состав «концертной» функциональной системы, почти ежедневно подвергаются длительным физическим функциональным нагрузкам, которые во много раз превосходят повседневные нагрузки на остальные структуры его организма и на аналогичные структуры других людей. Такая ситуация сохраняется на протяжении практически всей жизни выдающегося пианиста. Вместе с тем каждодневная нагрузка на «концертную» функциональную систему пианиста ограничивается большой функциональной активностью суставов рук и определенных мышц рук, определенных нейронов головного и спинного мозга при значительно меньшей активности всех остальных мышц тела. Это значит, что каждодневная нагрузка на остальные скелетные мышцы, на суставы, связки и сухожилия, задействованные в их сократительной активности, на другие элементы их соединительной ткани, расположенные между клетками и сосудами, на сами сосуды и нервы, на обеспечивающие сократительную активность структуры центральной нервной системы, включая кору головного мозга, а также на внутренние органы такая же, как и у других людей того же возраста. Соответственно, скорость старения всех этих структур пианистов такая же, как и у других людей. Любая физическая активность человека осуществляется благодаря вовлечению в процесс такого же комплекса элементов организма, какой входит в состав «концертной» функциональной системы. Различие между повседневной бытовой физической активностью человека и физической активностью мышц, регулярно обеспечивающих исполнение пианистом музыкальных произведений, носит не качественный, а количественный характер. Чтобы достичь высокого, а тем более высочайшего уровня мастерства игры на фортепьяно, требуется, как известно, начинать учиться играть с раннего детства. При этом необходимо совершенствоваться в игре по несколько часов каждый день на протяжении многих лет, а лучше на протяжении всей жизни. Такие регулярные длительные занятия обязательно будут постепенно увеличивать функциональные возможности всех структур, входящих в состав «концертной» функциональной системы, и замедлять или устранять их старение. Можно предположить, что аналогичный регулярный многолетний тренинг любых групп мышц должен значительно ослабить или устранить процессы старения во всех структурах организма человека, задействованных в осуществлении их сократительной активности.
Человек может управлять уровнем функциональной активности скелетных мышц. Соответственно, он может регулярно подвергать мышцы длительным функциональным нагрузкам. Регулярное повышение активности той или иной группы скелетных мышц достигается повышением активности нейронов центральной нервной системы, обеспечивающих сокращение этих мышц.
Повышение активности скелетных мышц будет сопровождаться повышением активности дыхательных мышц и усилением работы сердца. По-видимому, в них также может наблюдаться аналогичный омолаживающий эффект. На этом возможности человека осознанно управлять функциональной активностью внутренних органов исчерпываются. В то же время именно возрастное уменьшение функциональных возможностей внутренних органов является причиной возрастной патологии, приводящей пожилых людей к смерти. Поэтому возникает вопрос: будут ли постепенно возрастать функциональные возможности внутренних органов по мере тренировки скелетных мышц и в какой степени этим способом можно замедлить процесс старения внутренних органов, и, соответственно, старение в целом всего организма?
2. Что такое энергетический фонд человека и других млекопитающих?
По своей воле человек может управлять функциональной активностью скелетных мышц, в том числе мышц, обеспечивающих процесс дыхания. Через усиление активности скелетных мышц человек может усиливать работу сердечной мышцы. На этом возможности человека осознанно управлять функциональной активностью внутренних органов исчерпываются. Соответственно, сознательно создавать длительные функциональные нагрузки на них и этим способом противостоять старению внутренних органов человек не может. В то же время именно возрастное уменьшение функциональных возможностей внутренних органов является причиной возрастной патологии, приводящей пожилых людей к смерти. Вместе с тем широко распространено представление, что регулярная физическая активность, спорт способствуют увеличению продолжительности жизни и, следовательно, замедляют скорость старения внутренних органов. Исходя из этого представления можно ожидать, что млекопитающие, имеющие наиболее высокую физическую активность и, соответственно, наиболее интенсивный обмен веществ, должны иметь наибольшую продолжительность жизни.
Давно замечено, что виды млекопитающих, имеющие во взрослом состоянии большую величину тела, живут дольше. При этом они имеют меньшую частоту сокращений сердца и меньшее количество дыханий в 1 минуту. Так, слон живет 100120 лет и имеет 2530 сокращений сердца и 10 дыханий в 1 минуту. Мышь живет около 2 лет. Частота сокращений ее сердца составляет 600700 в 1 минуту, частота дыханий 200 в 1 минуту.
У всех млекопитающих, как и у всех теплокровных вообще, есть одна общая черта. Все они имеют примерно одну и ту же температуру тела вне зависимости от колебаний в определенных пределах температуры окружающей среды.
Известно, что вся энергия, образуемая в организме в процессе обмена веществ, в конечном счете превращается в тепло и уходит с поверхности тела в окружающую среду. Интенсивность отдачи тепла находится в прямой зависимости от разницы температур между теплым и холодным предметом. Температура окружающей среды остается в среднем на постоянном уровне ниже температуры тела. Интенсивность обмена веществ у всех млекопитающих минимальна в состоянии покоя. Это так называемый основной обмен. Величина основного обмена должна обеспечить у каждого теплокровного организма одну и ту же температуру тела вне зависимости от его размеров. Температура тела у всех млекопитающих в состоянии покоя, т. е. в условиях основного обмена, примерно одинакова. Температура окружающей среды в среднем тоже. Соответственно, с единицы поверхности тела любого теплокровного тепло должно теряться примерно с одной и той же скоростью. В результате, при пересчете энергетических трат различных видов млекопитающих в условиях основного обмена на 1 кв. метр поверхности их тела величина этих трат оказывается почти одной и той же, независимо от размеров тела животного, и составляет за сутки около 1000 ккал. На основании этого факта немецким физиологом М. Рубнером был сформулирован закон поверхности тела. Согласно этому закону энергетические траты теплокровного организма прямо пропорциональны площади поверхности его тела.
Тело млекопитающего состоит из клеток и межклеточного вещества. Образование энергии происходит только в клетках. Размеры клеток разных органов и тканей у всех видов млекопитающих примерно одни и те же. При увеличении размеров млекопитающего объем его тела возрастает в третьей степени, а площадь поверхности тела только во второй. Это значит, что количество клеток, «согревающих» животное, возрастает по мере роста его тела быстрее, чем поверхность, через которую животное теряет тепло. Соответственно, для поддержания одной и той же для всех теплокровных температуры в состоянии покоя интенсивность обмена веществ каждой клетки по мере увеличения размеров млекопитающего должна уменьшаться. В результате человек массой тела 64 кг на 1 кг массы за сутки должен был бы потерять и, следовательно, произвести 32 ккал. Мышь массой 20 г на 1 кг массы за сутки должна произвести и, соответственно, потерять 260 ккал. В 1 кг массы тела человека и мыши примерно равное количество клеток. Следовательно, скорость производства и потери энергии каждой клеткой мыши во много раз больше, чем человека. Но при этом скорость создания энергии всеми клетками организма равна скорости ее потери как у мыши, так и у человека. Благодаря этому равенству скоростей создания и расходования энергии в глубине организма человека и мыши, в так называемом ядре, поддерживается одна и та же одинаковая для всех млекопитающих температура тела около 37 °С. В результате, чем меньше размер млекопитающего, тем больше величина его основного обмена на единицу массы, т. е. удельная величина основного обмена. Чем больше удельная величина основного обмена, тем больше интенсивность обмена каждой клетки, тем короче жизнь млекопитающего и, следовательно, короче жизнь каждой его клетки. И наоборот, чем меньше удельная величина основного обмена, тем больше продолжительность жизни млекопитающего и, следовательно, человека. Это значит, что воздействия на организм человека, стойко снижающие удельную величину основного обмена, должны увеличивать продолжительность его жизни. Каков механизм столь жесткой связи между удельной величиной основного обмена млекопитающего и продолжительностью его жизни? Одно из первых объяснений этой закономерности дал М. Рубнер. Зная величину основного обмена у взрослого млекопитающего того или иного вида и среднюю продолжительность жизни млекопитающих данного вида, нетрудно вычислить величину энергии, которую данное животное могло бы потратить за всю свою жизнь при условии, что определенная во взрослом состоянии интенсивность основного обмена веществ оставалась бы неизменной на протяжении всей его жизни. М. Рубнер впервые определил, какой будет потеря энергии на поддержание температуры тела у представителей нескольких видов млекопитающих за всю их жизнь. Оказалось, что полученные величины почти совпадали и составляли около 190 тысяч ккал на 1 кг массы животного. Это совпадение результатов позволило М. Рубнеру предположить, что все виды млекопитающих на протяжении жизни способны произвести одно и то же определенное количество калорий. Вычисленную таким способом величину энергии М. Рубнер назвал энергетическим фондом данного млекопитающего. Совпадение величины энергетического фонда у представителей разных видов млекопитающих свидетельствовало, по мнению М. Рубнера, об универсальности процессов, определяющих величину их энергетического фонда. Отсюда возникло представление о генетически предопределенной величине энергетического фонда, которым организм располагает с момента образования зиготы, т. е. с момента появления оплодотворенной яйцеклетки. По представлениям М. Рубнера, одинаковый по величине для всех млекопитающих энергетический фонд начинает расходоваться еще задолго до рождения животного с первого деления яйцеклетки, и далее он постепенно расходуется на протяжении жизни. С исчерпанием энергетического фонда животное умирает. Такова энергетическая теория старения организма теплокровного животного.