Происхождение менструации - расплата за большой мозг
За год женщина в результате менструаций теряет объем крови равный половине всей крови в ее организме. Кроме утраты клеток крови, иммуноглобулинов, ферментов, гормонов и других метаболитов организма ежемесячные менструации истощают резервы незаменимых аминокислот, витаминов и микроэлементов. Чем обоснована такая расточительность всегда бережливой хозяйки-природы? Почему у слоних, кошек и сук после завершения цикла эндометрий рассасывается и усваивается организмом, а у женщин - выбрасывается каждый раз, если не пригодился? Подобные парадоксы природы всегда возбуждали мое любопытство, и я предлагаю любознательным читателям разгадать эту тайну женского организма.
Задайтесь вопросом: что может быть общего между человеком, вампиром обыкновенным и слоновым прыгунчиком?
Оказывается, только эти 3 вида плацентарных млекопитающих менструируют! Более 5000 видов остальных плацентарных обходятся эстральным циклом, который исключает кровотечение.
Если быть точным, то слабые менструации обнаружены еще лишь у 9 видов приматов и у 2 видов рукокрылых. Вот здесь все перечислены:
Учитывая, что отряды Приматов, Рукокрылых и Афротерий филогенетически разошлись в эволюции около 100 млн лет назад, а менструальные кровотечения отсутствуют у близкородственных им видов млекопитающих, следует признать, что менструальный цикл - довольно современное явление в природе. Менструация либо обеспечивает эволюционное преимущество непосредственно, либо является побочным результатом эволюции - своего рода "меньшая плата" за более существенное эволюционное приобретение.
В качестве "непосредственного преимущества" в 1993 году рассматривалась гипотетическая способность менструальной крови смывать остатки спермы, которая переносит инфекцию от мужчины. На данную гипотезу автора натолкнул верный факт - менструирующие млекопитающие имеют более высокую половую активность. Но его интерпретация данной закономерности не выдерживает критики - 3-недельного промежутка между менструациями вполне достаточно для развития инфекционного заболевания, более того многие микроорганизмы благополучно выживают в период кровотечения.
Сторонники идеи "меньшей платы" также пытались искать общие для человека, вампира и прыгунчика признаки, которые могут быть связаны с репродуктивной функцией и обуславливать возникновение менструации. Было обнаружено, что для всех менструирующих видов характерно:
Большой мозг плода потребляет много ресурсов
Мозг человека потребляет до 25% общего обмена энергии организма, имея массу всего 2% от массы тела. Скорость метаболизма интенсивно растущего мозга плода сопоставима с таковой у взрослого человека. Все это требует высокой скорости передачи глюкозы и кислорода от матери к плоду через плаценту, что в свою очередь зависит от степени внедрения (инвазивности) ее тканей в ткани матки. В соответствии с уровнем метаболизма плода у плацентарных млекопитающих эволюционировало четыре типа плацент с разной степенью инвазивности:
Характерная для высших приматов высокоинвазивная плацента предполагает погружение ворсинок хориона непосредственно в материнскую кровь, что обеспечивает оптимальный транспорт глюкозы и кислорода в кровь плода и быстрое развитие его мозга. Но неужели и у вампиров с прыгунчиками, у которых также обнаружена высокоинвазиваня плацента, имеется большой мозг? Оказалось, что у данных животных отношение массы мозга к массе тела (0,03) даже больше, чем у человека (0,02). Большие размеры мозга у человека обусловлены развитием ассоциативной коры (интеллект), в то время как у вампира с прыгунчиком - развитием сенсорных зон, отвечающих за слух, обоняние и осязание. При этом, если эволюция человека шла к энцефализации в результате увеличения массы мозга на фоне стабильной массы тела, то у прыгунчика и вампира энцефализация возрастала из-за уменьшения массы тела. Легкое тело необходимо вампиру для выполнения полета, а для прыгунчика размер тела критичен в плане терморегуляции в условиях подземной жизни в климате с резким колебанием суточной температуры. Таким образом люди и данные животные практически достигли предельной энцефализации - еще меньшие размеры тела не в состоянии обеспечить достаточный метаболизм крупному мозгу, а вынашивание "второго" мозга в случае беременности требует экстремальной скорости метаболизма и высокой проницаемости плаценты.
Однако почему до сих пор у большинства плацентарных сохранились более примитивные малоинвазивные типы плацент, в то время как высокоинвазивная плацента позволяет ускорить развитие плода и сократить сроки беременности? Например, дельфины, имеющие среднюю энцефализацию (0,01), обходятся лишь слабоинвазивной эпителиохориальной плацентой, из-за низкой проницаемости которой увеличивается продолжительность беременности (12-16 месяцев). Дельфины, как и большинство млекопитающих, предпочли низкоинвазивные плаценты, потому что тесный контакт тканей плода с кровью матери практически гарантирует иммунологический конфликт. Но именно высшие приматы, вампиры и прыгунчики выработали механизм толерантности иммунитета матери к антигенам отца на плодных тканях, что и сделало возможным появление высокоинвазивных плацент. Данный механизм заключается в высокой сексуальной активности!
Иммунная система женщины запоминает сперму будущего отца
Некоторые осложнения беременности развиваются в результате атаки иммунной системы матери против отцовских антигенов на тканях плода, а риск их развития зависит от продолжительности и частоты половых контактов с отцом будущего ребенка. Например, у человека срыв иммунологической толерантности к плоду часто заканчивается выкидышем в первые недели беременности. Если же беременность удается сохранить, то иммунная система матери ограничивает врастание ворсинок хориона в стенки матки - возникает голодание плода, что сказывается прежде всего на развитии мозга. С целью компенсации голодания плацента вырабатывает вещества, которые заставляют организм матери увеличивать артериальное давление и уровень глюкозы крови. В результате этого лакуны интенсивнее заполняются кровью богатой кислородом и глюкозой и голодание плода нивелируется. Однако в случае срыва данных компенсаторных механизмов развивается сахарный диабет беременных и гипертония беременных, возрастает риск смертельно опасной эклампсии, для предотвращения которой показано кесарево сечение или стимуляция родов. Эклампсия была описана еще 2000 лет назад, но только недавно была обнаружена любопытная закономерность - риск заболевания меньше у женщин с наиболее продолжительной половой жизнью без презервативов с отцом будущего ребенка.
Данное наблюдение натолкнуло исследователей на мысль о влиянии спермы на иммунную систему женщины, и в 2009 году на мышах, которые также имеют инвазивные плаценты, был проведен интересный эксперимент. Самке вводили сперму одного самца, а через несколько дней трансплантировали ей участки кожи от различных самцов. В результате лучше приживалась кожа хозяина спермы. В другом исследовании было установлено, что после введения спермы в матку активируются лимфоциты-супрессоры, которые затем мигрируют в места имплантации эмбриона и подавляют активность лимфоцитов-киллеров. Авторы пришли к выводу, что лимфоциты-супрессоры распознают чужеродные антигены на сперматозоидах, а затем обеспечивают толерантность иммунитета матери к аналогичным отцовским антигенам на плодных тканях. Таким образом объясняется влияние высокой половой активности на развитие иммунологической толерантности у видов с высокоинвазивной плацентой.
Интересно, что высокая половая активность у приматов не только заменяет агрессию и является средством решения социальных конфликтов, но в ходе эволюции половой системы также стала способом разрешения иммунологических конфликтов матери с отцовскими антигенами высокоинвазивного плода.
(Подробнее о механизме развития бесплодия в результате генетической несовместимости супругов я рассказывал в этой статье)
Итак, для развития большого мозга необходима высокоинвазивная плацента, однако это чревато отторжением плода иммунитетом матери, а для подавления иммунологического конфликта требуется высокая половая активность с будущим отцом ребенка. Отличный вывод и на этом можно было бы кончить. Но причем же здесь менструации?
Ежемесячно немножко беременная матка
У всех плацентарных млекопитающих связь плаценты с маткой реализуется через децидуальный слой (лат. decidua - отпадающий) эндометрия. Данный слой богат капиллярами, секреторными и иммунными клетками, что и обеспечивает благополучное развитие плода. При этом у неменструирующих млекопитающих образование децидуального слоя запускается внедрением эмбриона в слизистую матки, а у менструирующих - формируется заранее под воздействием гормонов вне зависимости от наличия оплодотворения. То есть в матке у женщин&Co ежемесячно созревает ткань, которая у прочих животных обнаруживается только в случае уже наступившей беременности. Столь преждевременная "беременность матки" обусловлена высокими потребностями быстрорастущего мозга в энергии и необходимостью в зрелом иммунологическом барьере, готовым к глубокому вторжению чужеродных тканей плода.
Если беременность не наступает, то децидуальный слой отторгается, так как его пожизненное поддержание в готовности к имплантации еще более энергозатратно нежели менструация, а также чревато перерождением в опухоль. В определенном смысле менструация - это ежемесячное прерывание "беременности" матки, ведь и настоящий выкидыш происходит на границе между децидуальным слоем и остальной маткой, что также сопровождается кровотечением абсолютно у всех плацентарных млекопитающих.
Заключение
Конечно, природа не предполагала, что современные женщины почти всю зрелую часть своей жизни будут проводить вне беременности. Всего-то пару сотен лет назад для любой женщины было нормой более 10 беременностей с перерывами между ними на вскармливание, когда менструация часто также отсутствует. А если учесть, что в древности продолжительность репродуктивного периода жизни не превышала 10-15 лет, то менструация была довольно редким событием, нежели ежемесячным правилом.
В наше время вполне определены тренды на снижение коэффициента рождаемости, добровольный отказ от естественного оплодотворения и даже вынашивания. Экстракорпоральное оплодотворение и суррогатное материнство уже много лет применяется в различных странах, а для процесса донашивания разработана и испытывается искусственная матка. Возможно, женщины будущего вовсе перестанут беременеть и рожать, а менструации будут считаться рудиментарным явлением. Не исключено, что в будущем менструации будет показано купировать медикаментозно, как сейчас купируют способность к зачатию или как пытаются предотвратить предменструальный синдром, который, согласно одной гипотезе, также может являться результатом эволюции. Но об этом феномене женского организма поговорим в следующий раз. Чтобы не пропустить - подписывайтесь на самый интересный блог о медицине! А если у вас нет аккаунта в ЖЖ, подписывайтесь на обновления в Фэйсбук, Вконтакте, Телеграм и Твиттер.
Поделитесь интересной информацией с друзьями в соцсетях:
Задайтесь вопросом: что может быть общего между человеком, вампиром обыкновенным и слоновым прыгунчиком?
Оказывается, только эти 3 вида плацентарных млекопитающих менструируют! Более 5000 видов остальных плацентарных обходятся эстральным циклом, который исключает кровотечение.
Если быть точным, то слабые менструации обнаружены еще лишь у 9 видов приматов и у 2 видов рукокрылых. Вот здесь все перечислены:
Учитывая, что отряды Приматов, Рукокрылых и Афротерий филогенетически разошлись в эволюции около 100 млн лет назад, а менструальные кровотечения отсутствуют у близкородственных им видов млекопитающих, следует признать, что менструальный цикл - довольно современное явление в природе. Менструация либо обеспечивает эволюционное преимущество непосредственно, либо является побочным результатом эволюции - своего рода "меньшая плата" за более существенное эволюционное приобретение.
В качестве "непосредственного преимущества" в 1993 году рассматривалась гипотетическая способность менструальной крови смывать остатки спермы, которая переносит инфекцию от мужчины. На данную гипотезу автора натолкнул верный факт - менструирующие млекопитающие имеют более высокую половую активность. Но его интерпретация данной закономерности не выдерживает критики - 3-недельного промежутка между менструациями вполне достаточно для развития инфекционного заболевания, более того многие микроорганизмы благополучно выживают в период кровотечения.
Сторонники идеи "меньшей платы" также пытались искать общие для человека, вампира и прыгунчика признаки, которые могут быть связаны с репродуктивной функцией и обуславливать возникновение менструации. Было обнаружено, что для всех менструирующих видов характерно:
- Высокая энцефализация - большой мозг относительно размера тела;
- Высокоинвазивная плацента - ткани плода непосредственно контактируют с кровью матери (у прочих плацентарных ткани плода не контактируют с кровью матери для исключения иммунологического конфликта);
- Высокая половая активность - спаривание до, во время и после овуляции (прочие плацентарные спариваются 1-3 дня в период течки, что соответствует периоду овуляции).
Большой мозг плода потребляет много ресурсов
Мозг человека потребляет до 25% общего обмена энергии организма, имея массу всего 2% от массы тела. Скорость метаболизма интенсивно растущего мозга плода сопоставима с таковой у взрослого человека. Все это требует высокой скорости передачи глюкозы и кислорода от матери к плоду через плаценту, что в свою очередь зависит от степени внедрения (инвазивности) ее тканей в ткани матки. В соответствии с уровнем метаболизма плода у плацентарных млекопитающих эволюционировало четыре типа плацент с разной степенью инвазивности:
Характерная для высших приматов высокоинвазивная плацента предполагает погружение ворсинок хориона непосредственно в материнскую кровь, что обеспечивает оптимальный транспорт глюкозы и кислорода в кровь плода и быстрое развитие его мозга. Но неужели и у вампиров с прыгунчиками, у которых также обнаружена высокоинвазиваня плацента, имеется большой мозг? Оказалось, что у данных животных отношение массы мозга к массе тела (0,03) даже больше, чем у человека (0,02). Большие размеры мозга у человека обусловлены развитием ассоциативной коры (интеллект), в то время как у вампира с прыгунчиком - развитием сенсорных зон, отвечающих за слух, обоняние и осязание. При этом, если эволюция человека шла к энцефализации в результате увеличения массы мозга на фоне стабильной массы тела, то у прыгунчика и вампира энцефализация возрастала из-за уменьшения массы тела. Легкое тело необходимо вампиру для выполнения полета, а для прыгунчика размер тела критичен в плане терморегуляции в условиях подземной жизни в климате с резким колебанием суточной температуры. Таким образом люди и данные животные практически достигли предельной энцефализации - еще меньшие размеры тела не в состоянии обеспечить достаточный метаболизм крупному мозгу, а вынашивание "второго" мозга в случае беременности требует экстремальной скорости метаболизма и высокой проницаемости плаценты.
Однако почему до сих пор у большинства плацентарных сохранились более примитивные малоинвазивные типы плацент, в то время как высокоинвазивная плацента позволяет ускорить развитие плода и сократить сроки беременности? Например, дельфины, имеющие среднюю энцефализацию (0,01), обходятся лишь слабоинвазивной эпителиохориальной плацентой, из-за низкой проницаемости которой увеличивается продолжительность беременности (12-16 месяцев). Дельфины, как и большинство млекопитающих, предпочли низкоинвазивные плаценты, потому что тесный контакт тканей плода с кровью матери практически гарантирует иммунологический конфликт. Но именно высшие приматы, вампиры и прыгунчики выработали механизм толерантности иммунитета матери к антигенам отца на плодных тканях, что и сделало возможным появление высокоинвазивных плацент. Данный механизм заключается в высокой сексуальной активности!
Иммунная система женщины запоминает сперму будущего отца
Некоторые осложнения беременности развиваются в результате атаки иммунной системы матери против отцовских антигенов на тканях плода, а риск их развития зависит от продолжительности и частоты половых контактов с отцом будущего ребенка. Например, у человека срыв иммунологической толерантности к плоду часто заканчивается выкидышем в первые недели беременности. Если же беременность удается сохранить, то иммунная система матери ограничивает врастание ворсинок хориона в стенки матки - возникает голодание плода, что сказывается прежде всего на развитии мозга. С целью компенсации голодания плацента вырабатывает вещества, которые заставляют организм матери увеличивать артериальное давление и уровень глюкозы крови. В результате этого лакуны интенсивнее заполняются кровью богатой кислородом и глюкозой и голодание плода нивелируется. Однако в случае срыва данных компенсаторных механизмов развивается сахарный диабет беременных и гипертония беременных, возрастает риск смертельно опасной эклампсии, для предотвращения которой показано кесарево сечение или стимуляция родов. Эклампсия была описана еще 2000 лет назад, но только недавно была обнаружена любопытная закономерность - риск заболевания меньше у женщин с наиболее продолжительной половой жизнью без презервативов с отцом будущего ребенка.
Данное наблюдение натолкнуло исследователей на мысль о влиянии спермы на иммунную систему женщины, и в 2009 году на мышах, которые также имеют инвазивные плаценты, был проведен интересный эксперимент. Самке вводили сперму одного самца, а через несколько дней трансплантировали ей участки кожи от различных самцов. В результате лучше приживалась кожа хозяина спермы. В другом исследовании было установлено, что после введения спермы в матку активируются лимфоциты-супрессоры, которые затем мигрируют в места имплантации эмбриона и подавляют активность лимфоцитов-киллеров. Авторы пришли к выводу, что лимфоциты-супрессоры распознают чужеродные антигены на сперматозоидах, а затем обеспечивают толерантность иммунитета матери к аналогичным отцовским антигенам на плодных тканях. Таким образом объясняется влияние высокой половой активности на развитие иммунологической толерантности у видов с высокоинвазивной плацентой.
Интересно, что высокая половая активность у приматов не только заменяет агрессию и является средством решения социальных конфликтов, но в ходе эволюции половой системы также стала способом разрешения иммунологических конфликтов матери с отцовскими антигенами высокоинвазивного плода.
(Подробнее о механизме развития бесплодия в результате генетической несовместимости супругов я рассказывал в этой статье)
Итак, для развития большого мозга необходима высокоинвазивная плацента, однако это чревато отторжением плода иммунитетом матери, а для подавления иммунологического конфликта требуется высокая половая активность с будущим отцом ребенка. Отличный вывод и на этом можно было бы кончить. Но причем же здесь менструации?
Ежемесячно немножко беременная матка
У всех плацентарных млекопитающих связь плаценты с маткой реализуется через децидуальный слой (лат. decidua - отпадающий) эндометрия. Данный слой богат капиллярами, секреторными и иммунными клетками, что и обеспечивает благополучное развитие плода. При этом у неменструирующих млекопитающих образование децидуального слоя запускается внедрением эмбриона в слизистую матки, а у менструирующих - формируется заранее под воздействием гормонов вне зависимости от наличия оплодотворения. То есть в матке у женщин&Co ежемесячно созревает ткань, которая у прочих животных обнаруживается только в случае уже наступившей беременности. Столь преждевременная "беременность матки" обусловлена высокими потребностями быстрорастущего мозга в энергии и необходимостью в зрелом иммунологическом барьере, готовым к глубокому вторжению чужеродных тканей плода.
Если беременность не наступает, то децидуальный слой отторгается, так как его пожизненное поддержание в готовности к имплантации еще более энергозатратно нежели менструация, а также чревато перерождением в опухоль. В определенном смысле менструация - это ежемесячное прерывание "беременности" матки, ведь и настоящий выкидыш происходит на границе между децидуальным слоем и остальной маткой, что также сопровождается кровотечением абсолютно у всех плацентарных млекопитающих.
Заключение
Конечно, природа не предполагала, что современные женщины почти всю зрелую часть своей жизни будут проводить вне беременности. Всего-то пару сотен лет назад для любой женщины было нормой более 10 беременностей с перерывами между ними на вскармливание, когда менструация часто также отсутствует. А если учесть, что в древности продолжительность репродуктивного периода жизни не превышала 10-15 лет, то менструация была довольно редким событием, нежели ежемесячным правилом.
В наше время вполне определены тренды на снижение коэффициента рождаемости, добровольный отказ от естественного оплодотворения и даже вынашивания. Экстракорпоральное оплодотворение и суррогатное материнство уже много лет применяется в различных странах, а для процесса донашивания разработана и испытывается искусственная матка. Возможно, женщины будущего вовсе перестанут беременеть и рожать, а менструации будут считаться рудиментарным явлением. Не исключено, что в будущем менструации будет показано купировать медикаментозно, как сейчас купируют способность к зачатию или как пытаются предотвратить предменструальный синдром, который, согласно одной гипотезе, также может являться результатом эволюции. Но об этом феномене женского организма поговорим в следующий раз. Чтобы не пропустить - подписывайтесь на самый интересный блог о медицине! А если у вас нет аккаунта в ЖЖ, подписывайтесь на обновления в Фэйсбук, Вконтакте, Телеграм и Твиттер.
Поделитесь интересной информацией с друзьями в соцсетях: