Материал: Методические указания к практическим занятиям по курсу «Системный (90

Изучение причинной связи между событиями позволяет строить причинно-следственные схемы, связывающие некоторое событие, которое мы принимаем за исходное, со многими другими событиями, неизбежно следующими вслед за исходным. Совокупность всех событий, составляющих причинно-следственную схему, может быть огромной, но подавляющее большинство этих событий, значительно удаленное в причинноследственной схеме от исходного события, малоспецифично для этой схемы. Эти события могут явиться следствием совершенно иных исходных событий и входить, таким образом, во многие другие причинно-следственные схемы. Задача может состоять в том, чтобы, во-первых, ограничить причинно-

следственную схему, включив в нее только наиболее специфичные для нее события; и, во-вторых, выделить среди них комплекс таких событий, который может возникнуть только как следствие совершенно определенного исходного события. Метод разработки причинно-следственных схем весьма эффективен в медицинской диагностике, где исходным событием может считаться первичное нарушение, которое по сути и есть диагностируемое заболевание. Последующими событиями в причинно-следственной схеме являются патологические явления, вызванные первичным нарушением. Из них может быть составлен минимальный симптомокомплекс, наличие которого с большой вероятностью определяет диагноз.

Системный анализ в биомедицинских исследованиях можно определить как совокупность методов, направленных на количественное и качественное изучение взаимосвязей, сходств и различий между системами, их структурами и элементами с учетом влияния на них окружающей среды.

Пример построения причинно-следственной модели: болезнь Гирке

Болезнь Гирке характеризуется генетически обусловленной почти полной неспособностью клеток продуцировать глюкозо-6-фосфатазу – ключевой фермент как гликогенолиза, так и глюконеогенеза. Болезнь

генетически наследуется. Поступление глюкозы в организм с пищей, являющееся нормальным возмущающим процессом, в принципе дает возможность поддерживать в крови нормальный уровень глюкозы, однако для этого поступление пищи, содержащей глюкозу, должно быть практически непрерывным. В реальных условиях существования, т. е. при отсутствии непрерывного поступления глюкозы, в здоровом организме депонируется (накапливается и хранится) и при необходимости используется гликоген, образующийся при ее полимеризации.

При болезни Гирке сохраняется способность к преобразованию глюкозы в гликоген и депонированию последнего в тканях различных органов, в

основном печени. Однако теряется способность к обратному процессу при уменьшении в крови концентрации глюкозы – к обратному переходу гликогена в глюкозу. Таким образом, физиологически трансформация глюкозы в гликоген оказывается противоестественным процессом и в конечном итоге не только не приносит организму пользу, но и является причиной дополнительных серьезных патологических явлений. Рассмотрим теперь причинно-следственную модель болезни Гирке (рис. 1).

Рис. 1. Причинно-следственная схема болезни Гирке

Первичное нарушение происходит на генетическом уровне. Оно состоит в полной или почти полной неспособности клеток продуцировать глюкозо-6- фосфатазу, обеспечивающую отщепление свободной глюкозы от глюкозо-6- фосфата. В результате этого гликогенолиз прерывается на уровне глюкозо-6- фосфата и дальше не идет (причинная связь 1-го порядка).

Дефосфорилирование с участием глюкозо-6-фосфатазы является ключевой реакцией не только гликогенолиза, но и глюконеогенеза, который, таким образом, при болезни Гирке также прерывается на уровне глюкозо-6-фосфата (еще одна причинная связь 1-го порядка). Возникновение устойчивой гипогликемии, которая в реальных условиях неизбежна из-за непоступления в кровь глюкозы как конечного продукта гликогенолиза и глюконеогенеза (причинные связи 2-го порядка), в свою очередь приводит к постоянной повышенной секреции глюкагона как стимулятора гликогенолиза (причинная

связь 3-го порядка). Глюкагон, однако, в условиях прерывания этого процесса способен лишь без пользы для организма непрерывно стимулировать его начальные стадии (причинная связь 4-го порядка).

Причинные связи 1-го порядка и оба патологических явления 1-го порядка свойственны только болезни Гирке. Гипогликемия как патологическое явление 2-го порядка отнюдь не свойственна только болезни Гирке. Поэтому для этой болезни неспецифичны и связанные с гипогликемией явления: устойчивая повышенная секреция глюсхагона, устойчивое развитие начальных стадий гликогенолиза. К причинным связям 2-го порядка относятся и связи, вызывающие накопление в организме глюкозо-6-фосфата.

Само по себе накопление этого вещества свойственно не только болезни Гирке. Совокупность же причинных связей 2-го порядка, обусловливающих одновременно и устойчивую гипогликемию, и накопление глюкозо-6- фосфата, свойственна только болезни Гирке.

Помимо уже указанной причинной связи 3-го порядка, имеются еще две аналогичные связи: связь, вызывающая устойчивое увеличение содержания в крови молочной кислоты, и связь, вызывающая необратимый гликогенолиз. Повышение уровня молочной кислоты в крови не характерно только для болезни Гирке. Необратимый гликогенез также неспецифичен для болезни Гирке, он свойствен самым различным формам гликогенолизов. Тем не менее, совокупность всех патологических явлений, вызываемых причинными связями 3-го порядка, свойственна только болезни Гирке и никакой другой.

Каждое из наблюдаемых патологических явлений можно объяснить на основе патологического явления, предшествующего в причинноследственной схеме. Так, накопление гликогена в печени и почках вызвано повышением содержания в клетках глюкозо-6-фосфата. При этом начальные этапы гликогенолиза, стимулируемого глюкагоном, тормозятся, с другой стороны, повышенным содержанием в крови глюкозо-6-фосфата как промежуточного продукта гликогенолиза. В результате с течением времени все большие количества гликогена откладываются в клетках печени и почек,

вызывая их структурные изменения и увеличение в размерах. Накопление гликогена вызвано причинной связью 3-го порядка. Причинная связь 4-го порядка обусловливает развитие печеночной и почечной недостаточности. Устойчивый ацидоз, связанный с повышенным содержанием в крови ионов калия, кальция, натрия, падение альвеолярного напряжения углекислоты,

устойчивое развитие начальных стадий (до образования глюкозо-6-фосфата) глюконеогенеза — все эти факторы возникают как следствие причинных связей 4-го порядка, обусловленных повышенным содержанием в крови молочной кислоты.

Совокупность этих причинных связей полностью характеризует повышенное содержание в крови молочной кислоты, но не является специфичной для болезни Гирке. Для того чтобы эта совокупность была специфичной, ее необходимо дополнить всеми остальными причинными связями 4-го порядка, т. е. связями, из-за действия которых в организме постоянно протекают начальные стадии гликогенолиза и возникают явления печеночной и почечной недостаточности. Эта совокупность связей специфична именно для болезни Гирке.

Итак, с увеличением порядка причинных связей их число возрастает, а вызванные ими патологические явления становятся все менее специфичными для рассматриваемого заболевания. В частности, каждое из патологических явлений 5-го порядка (развитие печеночной и почечной недостаточности) свойственно уже очень большому числу заболеваний, наблюдаемых значительно чаще, чем болезнь Гирке, и имеющих самую различную этиологию.

Пример построения причинно-следственной модели: инсулинзависимая форма сахарного диабета

По современным представлениям, этиология сахарного диабета весьма разнообразна. В его возникновении определенную роль играют как