К читателю
Новый взгляд на биологическую регуляцию
Центральная проблема биологии – проблема регуляции биологических процессов у млекопитающих и, прежде всего, у человека. Третье тысячелетие ознаменовалось взрывом в области клинической медицины, базирующейся на биологии развития, физиологического плато и старения. Прошло почти сто десять лет с момента, когда наш великий соотечественник Александр Александрович Максимов открыл и описал стволовую клетку кроветворения, и более пятидесяти лет, как Александр Яковлевич Фриденштейн открыл и описал клеточное, стромальное микроокружение.
Сегодня, в продолжение выдающихся исследований наших соотечественников, доказано, что стволовые клетки человека в течение всей его жизни поддерживают клеточный гомеостаз человека, поставляя во все органы и ткани новые клетки, замещающие клетки, погибающие при выполнении своих обязанностей или вследствие естественного старения. Хранилищем стволового пула является костный мозг, а логистику, то есть доставку клеток к их «дому», обеспечивают сердечно-сосудистая и лимфатическая системы, межклеточная жидкость и стромальное клеточное микроокружение.
Беременность сопровождается клеточным обменом между мамой и ребенком, в результате которого формируются две идентичные химеры, благодаря чему женщина вынашивает чужеродный, несущий антигены отца, плод. Клеточная регуляция многоклеточного организма человека – сложная и недостаточно изученная часть биологии. Ее механизмы изучаются с помощью молекулярно-генетических, биофизических и биоинформационных методов.
Следующий уровень биологической регуляции принадлежит циркулирующим рецепторам, киназам, медиаторам, гормонам, цитокинам, иммуноглобулинам, аминокислотам и другим активным молекулам, обеспечивающим гуморальную регуляцию органов и тканей.
Каждая из составляющих регуляторных систем изучалась в отрыве от других; будущее же в изучении этого уровня регуляции ученые связывают с биоинформационными достижениями, итогом которых станет персонифицированная медицина.
Существует и третий уровень регуляции, обеспечивающий обмен информацией, и, соответственно, регуляцией взаимодействия с внешней средой, передающими системами которой на второй и первый уровень регуляции являются органы чувств, кожа, слизистые оболочки и костно-мышечная система, формирующие рефлекторные реакции центральной и периферической нервной системы, нейрокогнитивную сферу и, в конечном итоге, внутренний навигатор, память, мышление и речь. Последняя система по принципу обратной связи способна управлять равновесием или биологической балансировкой живого организма, включая ранее описанные механизмы регуляции.
Перед Вами, уважаемый читатель, популярная книга, написанная педиатром-ученым и практиком-кинезиотерапевтом А.Ю. Шишониным, представившим новый взгляд на биологическую регуляцию с точки зрения физико-химических воззрений, где главной составляющей является энергетический обмен между теми же иерархическими системами, но описанными в соответствии с законами термодинамики.
Этот подход имеет историю, увлекательно представленную автором, и ее теоретическое развитие и предложения по профилактическому применению в клинической медицине. Каждый из Вас, кто прочтет эту книгу до эпилога, выберет для себя свой путь познания, принятия или непринятия теоретических и практических выводов автора. То, что сегодня кажется неясным, необъяснимым, незначимым, завтра может оказаться простым и понятным ключом к новой биологии и, следовательно, к новой клинической практике.
А. Г. Румянцев
Доктор медицинских наук, Профессор, Академик РАН, Москва, июнь 2016 г.
Тайны регуляции биосистем
Наука XXI века показала, что процессы биологического развития организма, как и общественного развития человечества не имеют конечного состояния. Эти процессы не ограничены в своем развитии, требуют постоянного изучения и использования новых методических приемов. Этот принцип декларирует автор представленной книги А. Ю. Шишонин.
За последнее время наши знания о регуляции биологических процессов значительно обогатились новыми данными, полученными с помощью оригинальных методических приемов. Автор, с помощью современных методов, рожденных на стыке наук (биологии, физики, математики), пытается проникнуть в тайны природы регуляции различных систем организма (от клеточного до целостной функциональной системы) в условиях нормы и патологии.
Автор предлагает гипотетическую термодинамическую модель «модель термодинамической сферы», не только как научный инструмент для изучения «физики организма», но и как инструмент для поиска обоснованных методов лечения ряда заболеваний.
В свете этих представлений в книге рассматриваются теории старения организма, обсуждаются проблемы регенерации стволовых клеток и вопросы естественного омоложения организма человека. Разбираются теории генеза онкологических процессов и эффективные пути лечения. Все эти научные проблемы анализируются автором с позиции законов термодинамики, что позволяет подойти к вопросам прогнозирования в онкологии и геронтологии путем исследования проблемы долговечности и надёжности функционирования биологических объектов.
Анализируя физиологические и патофизиологические стороны регуляции с помощью законов термодинамики, автор умело использовал богатый собственный материал и обширную отечественную и зарубежную научную литературы. В свете современных представлений о регуляции автор высказал своё видение патогенеза и терапии таких заболеваний, как гипертония, атеросклероз, сахарный диабет и остеопороз, что, несомненно, представляет интерес для практикующих врачей, хотя это влечёт за собой необходимость выработки особого стиля мышления, далёкого от традиционного терапевтического.
Очевидно, что автор владеет широким диапазоном знаний, он большой эрудит и большой мечтатель: освоив принципы конвергентных биопроцессов, подошёл к проблемам создания искусственного интеллекта и биоэнергетики будущего; философски размышляет о роли человеческого разума в познании мира.
Несомненно, ряд постулатов, выдвинутых автором, могут вызывать вопросы или споры, но тем и интересна эта работа. Она увлекает заинтересованные умы к новым научным разработкам и новым подходам в медицинской практике.
Автор призывает к сотрудничеству учёных разных специальностей: биологов, медиков, физиков, математиков. Популярное изложение важных вопросов биологической термодинамики позволяет рекомендовать книгу в качестве пособия для студентов биологических и медицинских вузов. Заинтересованный читатель (он может быть студент, врач, научный сотрудник) обязательно найдет здесь что-либо полезное для себя. Целью автора была простота изложения самых сложных аспектов современной термодинамической биологии.
А. Д. Павлов
Доктор медицинских наук, Профессор, член-корреспондент РАЕН, Заслуженный деятель науки РФ, Москва, июль 2016 г.
Новые технологии врачевания
Хирургия себя изживает, в таком объеме как сейчас, ее не будет. Эту парадоксальную фразу мне сказал Александр Шишонин – автор книги, которую очень рекомендую Вам прочесть. И знаете почему? Потому что он умудрился доступным языком рассказать о будущем медицины. А точнее о том, как современные новые технологии изменят весь процесс врачевания. Более того, он убеждает нас в том, что медицина станет заметно доступнее и куда более эффективнее.
А. Ю. Шишонин врач-практик, который уже сегодня в своих клиниках применяет им же разработанные новые подходы к лечению самых разных болезней.
Шишонин лечит ту же гипертонию не с помощью лекарств, а совершенно иначе – применяя собственную оригинальную методику.
Приведу только один пример. Судьба свела меня с Александром Юрьевичем, можно сказать, случайно.
Я занимаюсь судьбой ребенка, сейчас этой девочке уже пять лет и зовут ее Ульяна. Когда она была совсем малышкой, у нее обнаружили тяжелейшую злокачественную опухоль мозга. Пять нейрохирургических операций, несколько курсов жестокой химиотерапии. Наступила стойкая ремиссия, но пришла новая беда: левая ножка и левая ручка начали сохнуть. Не стану называть именитых медиков, к которым обращались по поводу Ульяны. И везде абсолютный отказ, «помочь нельзя».
Шишонин попросил всё медицинское досье Ульяны. Сказал: «Девочка наша». Результат его работы демонстрировали во многих телепрограммах. Положительный результат! А потому…
Скорее всего, биология, которая шествует в медицину, таит неиссякаемые возможности. Какие? Об этом и прочтите в книге Александра Шишонина. Тем более, что читается она не как научный труд, а почти как научный детектив.
И. Г. Краснопольская
Обозреватель «Российской Газеты», Отличник здравоохранения, Заслуженный работник культуры, Москва, август 2016 г.
Человек и термодинамическая среда
Начну со слов о том, что я, как математик, давно не испытывал такого удовольствия, как от чтения этой книги Александра Юрьевича Шишонина.
Монография посвящена гениальному ученому Эрвину Бауэру.
Не случайно эпиграфом к книге является имя Николы Тесла, человека будущего, гениального ученого и практика, научные результаты которого не осознаны и по сей день.
Вполне обоснованно автор определил область своих исследований, как «Контуры медицины будущего». Фактически им созданы основы нового научного направления.
Предметом исследований является взаимодействие двух объектов, «человек» и «термодинамическая среда».
Автор не только излагает результаты своих исследований, но рассказывает о процессе того пути, по которому он пришел к данным результатам.
Это придает книге особую ценность.
Фактически монография по своей структуре и содержанию состоит из многих аспектов, которые сами по себе имеют особую научно-методическую ценность.
Текст пронизан комментариями о том, каким образом у автора появлялись новые вопросы и каким образом он на них находил ответы.
Пространственным объектом исследований является организм человека.
Время существования этого объекта – это отрезок, который начинается с момента зарождения эмбриона и заканчивается моментом ухода из жизни.
Основная цель исследования заключается в отыскании путей увеличении времени здоровой жизни человека, в зависимости от реальных условий его функционирования.
Автор отдает себе отчет в масштабах проблемы и сложности путей достижения данной цели.
Исследование автора базируется на следующем основополагающем принципе, определяющем место человека в мироздании:
Вселенная является системой, все объекты которой динамически взаимосвязаны, функционируют во времени и пространстве, а их состояние и процессы взаимодействия подчинены объективным законам природы. Каждый макро– и микрообъект Вселенной, включая человека, фрактально подобен системе.
Процесс и результаты исследования представлен в монографии тремя разделами, каждый из которых обладает самостоятельной новизной и заслуживает особого внимания.
Первый раздел содержит изложение результатов, полученных предшественниками.
Фактически речь идет о той части объективных законов природы, которые были открыты предшественниками.
Но природа не делит процессы на части, соответствующие отдельным наукам. Поэтому автор рассматривает науку как целостность. Он ищет и находит законы, не ограничиваясь только разделами термодинамической биологии.
Так, например, Э Бауэру принадлежит общий закон биологии:
«… Все и только живые системы постоянно выполняют за счет своей свободной энергии работу против равновесия, требуемого внешними условиями».
Вместе с тем автор квантовой механики Э.Шредингер, разрешая противоречие между волной и дискретной природой материи, пришел к выводу, об отсутствии вероятностных законов в живых организмах. Трудно переоценить важность такого вывода для исследователей процессов жизни.
Ограничимся этими двумя примерами, отметив, что в своих исследования автор проанализировал, использовал и привел в монографии результаты десятков великих ученых физиологов, математиков и физиков.
Второй раздел содержит изложение результатов, полученных автором в области термодинамической биологии.
Исследование выполнялось дедуктивным методом с использованием системного структурно – количественного категориального анализа.
Ограничимся кратким перечислением результатов:
– Разработана и проанализирована сетевая многоуровневая термодинамическая структура взаимодействия трех функционирующих систем:
– – первая система, – внутренние органы человека,
– – вторая система, – внешняя среда,
– – третья система, – граничная область между первыми двумя системами.
– Центральной является задача установления взаимосвязей и взаимодействия между этими тремя системами.
– Функционирование всех трех систем базируется на потоках энергии.
– Вторая система является источником энергии для поддержания жизни в первой системе. Энергия поступает в организм по двум каналам, – в виде продуктов питания через желудок и кислорода воздуха, через легкие.
– Первая количественная оценка автора, – энергетическая мощность легочного канала в 7 раз превосходит мощность желудочного тракта.
– Нет нужды оценивать важность этого вывода с точки зрения процессов, протекающих в первой системе. Каждая клетка организма нуждается в энергии, которая поставляется кровеносной системой. Управление этими потоками осуществляется мозгом, на который ложатся функции:
– – измерение реального количества энергии в организме в данный момент времени,
– – обработка сигнала о потребности каждой клетки в энергии,
– – выработка управляющего воздействия на кровеносную систему для доставки в клетку необходимого количества энергии и оценка его исполнения,
– – перестройка в работе органов первой системы в случае невозможности выполнения предыдущего решения, – изменение артериального давления, увеличения частоты работы сердца, и т.д.
– Количество энергии, поступающей в первую систему зависит также от процессов, протекающих в третьей системе и от состояния второй системы, которые определяются следующими параметрами:
– состояние окружающей среды, – давление, температура, влажность, качество воды, электромагнитное поле, радиация, лекарственные препараты, качество одежды, …
Цель третьей системы – уменьшение энтропии в первой системе. Достижение этой цели обеспечивается коллективным человеческим разумом.
Процитируем автора:
«Цель создания разума с точки зрения эволюции одна – обеспечение оптимальной жизнедеятельности и через нее достаточной продолжительности жизни, как можно более долгой. То есть, цель разума с точки зрения биологии как науки о живом веществе – это обнаружение и нахождение проблем в передающих средах, мембранах и управляющих центрах первых двух сфер и их своевременное устранение.
Вся наша жизнь – это стремление к ее продлению. Разум, как инструмент эволюции, имеет все возможности это обеспечить. Учение о термодинамических сферах в биологии позволяет определить место разума в природе. Разум – это термодинамическая необходимость живой материи».
В заключение отмечу еще одно важное достоинства книги. Автор последовательно использует аналогии, не имеющие прямого отношения к биологической науке, как например, ссылку на ретро-автомобиль Пресли. Этим увеличивается число читателей, что очень важно. Дело в том, что современная экономика достигла такого уровня, при котором могут быть удовлетворены все материальные потребности людей, меньшим числом работающих.
Ставится вопрос: «А что делать с «безработными»?
Ученые этот вопрос не могут оценивать иначе, как нелепый, поскольку не вызывает сомнения правильность теоремы, которую можно оценивать, как объективный закон жизни во Вселенной:
«Объем знаний коллективного человеческого разума на каждый момент времени конечен».
Вместе с тем человечество находится в начале пути обеспечения достойной жизни, что требует огромного труда для добывания новых знаний.
Реальную (оптимальную) численность человечества определит не власть, а природа.
Уверен, что исследования автора подтверждают эти выводы.
В лице Александра Юрьевича Шишонина мы видим сложившегося, талантливого современного перспективного исследователя, владеющего аппаратом системного анализа и синтеза.
В.Я. Розенберг
Профессор, доктор технических наук, Петергоф, май 2017.
Тайны биологии старения
В сегодняшнем развитии здравоохранения четко определяется тенденция, связанная с применением так называемых «корригирующих технологий» в медицине. Эти технологии позволяют путем незначительных воздействий на организм добиваться значительных клинических результатов. В частности, такие подходы широко применяются не только в России, но и за рубежом. Например, в Великобритании вышел ряд серьезных научных публикаций и монографий на эту тему: это и «Интегративная медицина» Дэвида Ракеля и «Холистическое здравоохранение» Блесси Джозефа и многие другие интереснейшие работы.
Особую роль и все большее значение в развитии медицинской науки приобретают подходы к профилактике, то есть к предупреждению заболеваний. С этой точки зрения ведущую роль на сегодняшний день играет тонкая диагностика метаболических нарушений в работе организма. А именно, когда обмен веществ человека все глубже и глубже анализируется и выявляются нарушения в метаболических процессах с дальнейшей разработкой методов их профилактики. С этой точки зрения подходы, озвученные в книге доктора Александра Шишонина «Кибержизнь: Контуры медицины будущего», позволяют врачам-практикам, простым путем, не применяя метаболические подходы на молекулярном уровне, использовать множество эффективных внешних воздействий, то есть в буквальном смысле воспользоваться силой законов физики, а точнее, термодинамикой. В этой связи особую важность и роль играет озвученное автором направление термодинамической биологии, как той научной основы, которая позволяет целенаправленно применить к организму эти потрясающие новые возможности.
Опираясь на труды ведущих ученых прошлого и великих учителей науки настоящего, автор всесторонне обосновал и применил эти направления в своей работе, обеспечив тем самым будущий потенциал для целенаправленной работы по дальнейшему развитию этих тенденций и применения их в практической медицине.
Какие же практические результаты мы можем получить, применяя знания, предложенные автором? Смотря в будущее, можно сказать, что у нас появляется ясный научный путь для поиска методов и систем воздействия на организм, чтобы достичь длительного сохранения активного долголетия, путем поддержания организма в молодом или зрелом состоянии в течение очень большого промежутка времени, не допуская разрушительных проявлений процессов старения. Вне всяких сомнений, автору впервые удалось дать читателям системные ключи к этим тайнам биологии старения!
Мало кто это видит, но общая тенденция развития медицинских технологий движется в направлении уменьшения применения медикаментов и практика, которой сегодня занимается доктор Шишонин, – это практически безмедикаментозное приведение человека к нормальному функциональному состоянию. Смотря глубже можно сказать, что эта технология препятствует переходу людей из популяции здоровых в популяцию больных.
Данная книга безусловно лежит на стыке как фундаментальных, так и практических научных направлений. Из фундаментальных наук можно отметить физику в области нелинейной термодинамики открытых систем Ильи Пригожина, системную биологию разных уровней (от геномики до метаболомики), большой пласт математических направлений – биокибернетику, теорию оптимального управления Ляпунова и общую теорию управления Зубова, которые автор виртуозно внес в ткань своего повествования. В рамках практических научных направлений явно прослеживается конвергенция, то есть объединение научных подходов в областях нано и биотехнологий, в области информационных и когнитивных технологий, связанных с изучением сознания, и естественным образом автор во многих главах выходит на новые взгляды в социогуманитарных технологиях. Здесь самым очевидным образом применяется подход, который в последнее время приобрел очень хорошую репутацию в научном мире. Это так называемый НБИКС-подход, осуществляющий конвергенцию нано, био, инфо, когнитивных и социогуманитарных наук в единую НБИКС-технологию. И безусловно, как сам автор, так и его коллеги ученые и медики, работающие на стыке наук и свободно оперирующие на обширном междисциплинарном поле, смогут в будущем задавать тон инженерам, которые занимаются робототехникой, биокибернетикой и бионикой, помогая им нащупать пути для реализации разных моделей и подходов на практике.
Наконец, я хотел бы еще сказать про те возможности, которые перед нами открывает эта оригинальная книга. А именно, огромную палитру методик, которые мы получаем, применяя изложенные здесь смежные междисциплинарные подходы в управлении биологическими процессами организма. Здесь возникают гораздо более мощные научные инструменты осознания биологической сути жизни, чем при обычном системном подходе. И об этом автор как раз и упоминает в последней главе книги, где он впервые формулирует четкое различие между системным и процессным подходами. В данном случае автор выступает адептом процессного подхода и позволяет взглянуть читателю на организм с иной, альтернативной, но при этом высоконаучной и обоснованной точки зрения. И в этой связи на первый план также выходит применение взглядов автора в осуществлении так называемых этапов медицинской помощи. Здесь возникает прецедент для более осознанного и целенаправленного занятия как профилактикой заболеваний, так и практической медицинской помощью. Рождаются инструменты для так называемой «термодинамической реабилитации», понятие которой автор впервые вводит в данной книге.
Еще раз хочу отметить важность профилактики! Можно назвать множество специалистов, которые изначально работали в узконаправленных областях медицины и со временем перешли в широкое поле профилактической медицины. Яркий тому пример – академик Николай Михайлович Амосов. Он начал свой путь как начальник смены рабочих на электростанции при лесопильном заводе, и позднее, окончив медицинский и параллельно и технический институт, он прошел через всю Вторую Мировую войну военно-полевым хирургом. После войны Амосов занимался ортопедической хирургией, грудной хирургией и кардиохирургией, прошел колоссальный путь, создал множество научных работ и трудов, и уже в конце своей карьеры он осознал важность профилактики, как основополагающей меры для предотвращения оперативных вмешательств, которым он посвятил всю свою жизнь. Руководствуясь этим пониманием Амосов создал понятие «функционального резерва организма», как резерва, который человек мог бы развить и натренировать. Понимая это, последнее десятилетие своей жизни Николай Михайлович посвятил не лечению болезней, а поддержанию и накоплению здоровья. Вот и автор данной книги предлагает подобный подход, называя его «оптимизацией процессов управления» в организме. В реабилитации же мы называем его ничем иным как «реабилитационным потенциалом организма».
Я хочу выразить автору искреннюю благодарность за то, что он не забывает великих учителей науки, а наоборот, всецело опираясь на их достижения, развивает свои оригинальные умозаключения и практики, что придает особое значение и создает уважение к этому труду!
А.Н. Разумов,
Доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, Заслуженный деятель науки Российской Федерации, Москва, май 2017.
Термодинамика стволовых клеток
По мере накопления и анализа знаний в области геронтологии, биохимии, биофизики, молекулярной биологии формируются новые взгляды на процессы старения как на особенности взаимодействия многочисленных структур организма человека с учётом влияния на него эндогенных и экзогенных факторов. И действительно, все системы организма функционируют, казалось бы, в автономном режиме. Однако на практике сбой водной из систем непременно приводит к нарушению в работе других систем. А.Ю. Шишонин большое внимание уделяет процессам, связанным с постепенным длительным замедлением процессов получения энергии клетками от аэробных процессов и переходу к анаэробным. Причём основным биорегулятором рассматривается мозг, который координирует перестройку метаболических процессов в пользу анаэробного синтеза на основании изменения концентрации центральных биорегуляторов в крови, особенно кислорода. По мнению автора, огромная роль в регенерации тканей принадлежит веществам, инициирующим деление клеток. И сегодня известно, что стволовые клетки, помещенные в искусственные условия для размножения, начинают самостоятельно функционировать как отдельный организм, проявляя признаки саморегуляции окружающей среды. Нельзя не согласиться с мнением автора, что возрастные замедления регуляторных процессов объясняются не только уменьшением количества стволовых клеток, но и снижением эффективности их функционирования. Подобный термодинамический подход позволяет неоднозначно относиться к методам применения стволовых клеток в теории профилактики и коррекции процесса старения.
В.А. Виссарионов
Профессор, доктор медицинских наук, врач-пластический хирург, Председатель ученого совета Института Красоты, Член Американской Ассоциации Пластической и Эстетической Хирургии, Москва, июнь 2017.