Введение

Стремление к симметричной организации биомеханических и биологических систем – достаточно широко распространенный признак в живой природе. Симметрия, особенно двусторонняя (билатеральная), обычно ассоциируется с гармонией или чем-то совершенным, но также символизирует форму монотонной жесткости. Напротив, асимметрия, которая также распространена среди множества биологических видов нашей планеты, часто олицетворяет неупорядоченность, и именно эта непредсказуемость делает ее привлекательной для изучения [1–3]. Каждый вид, существующий на нашей планете, является уникальным продуктом длинного эволюционного пути. Появление асимметрии является важным эволюционным механизмом, позволяющим конкретному виду адаптироваться и выживать [4]. Человек, будучи частью живой природы, не исключение. Большинство систем и органов, их составляющих, в человеческом организме, асимметрично. Мы решили сфокусировать свое внимание на женской репродуктивной системе. Наш выбор обусловлен тем, что эта система достаточно сложно устроена как анатомически, так и функционально. Репродуктивная система женского организма выполняет важнейшие функции, главная из которых – воспроизведение и вынашивание потомства, также эта система напрямую влияет и на гормональный фон, вызывая в разные периоды жизни понижение или повышение уровня определенных гормонов, что неизбежно оставляет след на самочувствии и здоровье женщины [5–8]. Вопрос анатомической асимметрии репродуктивной системы женщины в первую очередь актуален тем, что высокая распространенность патологии, приводящей в том числе к бесплодию, имеет тенденцию, по данным научной литературы, к принципу симметрия–асимметрия [9]. Так, X. Wei et al. проанализировали локализацию патологии в репродуктивной женской системе за 12-летний период [10]. Исследователи получили следующий результат: трубная беременность встречалась в правой маточной трубе в 54,48% всех случаев, что, по мнению авторов, значительно превышает 50% (р<0,001, биноминальный тест). Также, по их данным, желтое тело чаще располагалось в правом яичнике (58,62% (р<0,001)), а разрыв маточной трубы вследствие трубной беременности чаще наблюдался слева. A. Prodromidou et al. выявили, что паховые грыжи, содержащие придатки матки, в том числе и яичники, чаще локализуются слева (77%) [11]. Годом позже ученые из Шанхая X. He et al., изучавшие локализацию тератом яичников в популяции китайских пациенток, установили, что среди 3835 случаев эта патология в 53,24% имела правостороннюю локализацию [12].

Морфофункциональная характеристика репродуктивной системы женщины

С точки зрения физиологии правильность работы репродуктивной системы женщины заключается в ее цикличности. Руководят функционированием репродуктивной системы секреторные отделы головного мозга, прежде всего гипофиз и гипоталамус. Гормоны, редуцирующиеся передней долей гипофиза и яичниками, влияют на толщину эндометрия, длительность фаз менструального цикла и даже на температуру тела женщины [13].

Репродуктивная система сложна не только в плане физиологии, но и с точки зрения анатомического строения. К репродуктивной системе женщин относят матку, маточные трубы и яичники. Матка – достаточно подвижный и изменчивый орган. Вследствие того, что во время беременности матка увеличивается в несколько раз, ей необходим особый поддерживающий связочный аппарат [14, 15]. По краям матки находятся две широкие связки – правая и левая. Особенностью этих связок является то, что в их свободных краях расположены маточные трубы. На переднебоковой поверхности матки прикрепляется круглая связка. Прямокишечно-маточная связка проходит в прямокишечно-маточных складках и соединяет шейку матки с боковыми поверхностями прямой кишки. Также к матке прикрепляется собственная связка яичника, которая удерживает яичник так же, как и круглая связка матки [16, 17].

Заострим внимание на анатомических особенностях строения репродуктивной системы. Как показывают последние морфологические исследования, ее структура значительно асимметрична – правые отделы превалируют в размерах над левыми, причем это касается не только труб, но и яичников, а также строения кровеносного регионального русла [18–21]. Для чего сформировалась эта асимметрия? Это эволюционная ошибка или полезная особенность?

Асимметрия живого и ее виды

Для начала стоит разобраться, какой вообще бывает асимметрия. Достаточно полно виды асимметрии описывает в своей обзорной статье канадский ученый A.R. Palmer [22]. Он отмечает сложность классификации асимметрии вследствие большого разнообразия асимметричных форм в природе, а также многовариативных по строению тел животных и обращает внимание на необходимость сосредоточиться на направлении (векторе) асимметрии. Palmer подразделяет анатомическую асимметрию живого на правостороннюю, левостороннюю и антисимметрию: когда часть в популяции имеет правостороннюю, а часть левостороннюю асимметрию [22]. В следующем обзоре A.R. Palmer подразделяет биологическую асимметрию на три типа: генетически обусловленную (в этом случае асимметрия как признак принадлежит подавляющему числу объектов в популяции), асимметрию, сформированную воздействием факторов внешней среды (как правило, присуща растениям), и стохастическую (она же случайная, когда в популяции нет четкого превалирования право- и леворукости) [23].

Японский ученый H. Hamada в своей обзорной статье также определил три вида асимметрии, но классифицировал их согласно осям туловища у билатеральных животных. Это асимметрия по переднезадней, дорсо-вентральной и лево/правой оси [24].

В случае изучения репродуктивной системы женщины мы имеем дело с генетически обусловленной (так как этот признак присутствует у большинства в популяции) лево/правой по оси асимметрией. Тут стоит заострить внимание на том, что формируется этот вид асимметрии намного позднее прочих, однако уже присутствует в раннем пренатальном периоде. В научной литературе описано раннее определение доминирующей руки у эмбриона человека. Так, уже к 15-й неделе гестации плод совершает существенно больше движений правой рукой, нежели левой [1, 25]. Согласно концепции интеграции асимметричного мозга в строение всего организма у билатеральных животных формируется лево/правая асимметрия как следствие влияния работы асимметричного мозга на функционирование внутренних органов. К настоящему времени в научной литературе описаны множественные морфофункциональные исследования, в которых доказывается наличие анатомической межполушарной асимметрии, доминантного полушария, а также «специализация» гемисфер и, что важно, структур не только большого мозга, но и мозжечка [1, 25–31].

Асимметрия и головной мозг

Перед исследователями встает еще один вопрос: что собой представляет «внутренняя асимметрия» мозга, которая оказывает влияние на строение организма? Для чего в ходе эволюции появился асимметричный головной мозг? Обратимся к истории изучения этого вопроса. Еще в середине XIX века известные ученые в области нейроанатомии и психоморфологии Поль Брока и Карл Вернике выявили «выраженную неодинаковость» между визуально одинаковыми полушариями единого головного мозга. У пациентов, перенесших острые ишемические нарушения в левом полушарии, клиническая картина сильно разнилась с картиной у тех, у кого инфаркт мозга произошел в правом полушарии. Через несколько десятилетий после первоначальных исследований пациентов с афазией было показано, что поражения правого полушария мозга приводят к снижению выраженности эмоций вплоть до патологического безразличия. У пострадавших с поражением структур правого полушария мозга описывались синдромы, называемые левосторонним невниманием, при котором пациенты не обращают внимания на предметы, попавшие в их левое поле зрения. Слова Поля Брока: «Мы говорим левым полушарием!» произвели на собрании Национальной Медицинской Академии (Париж, 1865) фурор [1, 32, 33]. Немного позже, уже в начале XX столетия, выдающийся немецкий ученый Корбиниан Бродман создал карты коры больших полушарий. В своих работах он описывал среди прочего функциональную и тканевую разнородность между полушариями мозга [34–36]. Больше того, как показывают исследования, проведенные на грызунах, головному мозгу присуща региональная гетерогенность на уровне органелл (митохондрий) [37]. Были выявлены серьезные различия у нейрональных митохондрий разных областей мозга, что делает их по-разному уязвимыми перед ишемическими повреждениями. Современная наука нашла ответ на вопрос о морфофункциональной асимметричности мозга – это латерализация. Процесс латерализации полушарий большого мозга эволюционно обеспечил когнитивные преимущества тем видам, у которых он прошел; это позволяет полушариям выполнять одновременно несколько задач, значительно сокращая время принятия решения. Исследований, показывающих эволюционное преимущество латерализации, много. Их проводили на цыплятах, жабах, собаках и лошадях. Известный пример: птенцы, имевшие латерализацию, быстрее реагировали на макет хищника, отвлекаясь от процесса добычи пищи. Похожий эксперимент был проведен с рыбами: рыбы, обладающие латерализацией головного мозга, имели более высокий коэффициент полезного действия при добыче корма в присутствии хищника, чем рыбы без латерализации [1, 38–40]. Кроме того, есть исследования, в которых приводятся аргументы в пользу того, что латерализация не является новым веянием эволюции [33]. Группа ученых проанализировала следы укусов на спине кембрийских трилобитов, живших на планете сотни миллионов лет назад. В результате этой работы было выявлено, что у двух третей животных следы укусов локализовались на правой стороне их тела, в то время как у оставшейся трети были либо левосторонние, либо двусторонние отметины от укусов. Крупный хищник Anomalocaris регулярно охотился на трилобитов, в качестве инструмента выживания используя пару колючих передних конечностей. При реконструкции охоты этого хищника выяснилось, что наиболее вероятным вариантом его биомеханического воздействия на жертву было использование левой конечности при удержании трилобита в нужном положении. При этом укусы располагались в задней части трилобита справа. Если допустить, что такая реконструкция верна, то охотничья стратегия аномалокариса является первым примером латерализации структур головного мозга, а значит, она существовала задолго до появления человека.

Необходимо заметить, что асимметрия нестабильна и может изменяться с возрастом. Так, например, в исследовании Н.И. Ананьевой с соавт. [41] описано неравномерное уменьшение структур головного мозга в разных гемисферах. Такие структуры как бледный шар и хвостатое ядро уменьшаются сильнее в левом полушарии, в то время как в правом полушарии становятся меньше размеры скорлупы.

Среди множества исследований, посвященных изучению латерализации структур головного мозга, отдельно стоит выделить работы M.S. Gazzaniga, американского ученого, нейропсихолога и нейроморфолога, отдавшего десятилетия изучению асимметрии головного мозга и опубликовавшего немало научных трудов [42–46]. Он склоняется к тому, что разнообразие речи (письменной и устной) возникло именно благодаря разделению «специализаций» полушарий. Если рассуждать упрощенно, письменная речь относится к упорядочению слов (информации), основанной на особых правилах. Она нужна людям для обеспечения максимально информативного общения. А вот устная речь – это «внутренний словарь» разума, в котором определенные слова ассоциируются с определенными значениями. Механизм функционирования, с большой долей вероятности заключается в том, что работу письменной речи обусловливает фактор долговременной памяти, поскольку именно с помощью памяти такие цепочки из слов, как, например, идиомы или пословицы, могут быть выучены наизусть. Хотя очевидно, что память не может обеспечивать все разнообразие речи, поскольку существует бесконечно много уникальных предложений. При произнесении фраз такие цепочки слов не отражают находящееся в их основе взаимодействие синтаксических и семантических систем. Вместо этого они, по сути, являются заимствованиями из «лексикона памяти». Если подводить сказанное к логическому заключению, то система мозга, отвечающая за письменную речь, должна иметь четкую локализацию, а система, отвечающая за устную, должна быть распределенной в сетях нейронов мозга, и поэтому ее труднее повредить полностью [45]. Отдельно хочется выделить асимметричность гиппокампа: так, синаптическое распределение рецепторов NMDA в гиппокампе взрослого человека асимметрично между структурами левого и правого полушария. Лево/правая асимметрия гиппокампа, по мнению ученых, может быть необходима для более качественного пространственного обучения и запоминания [24].

Генетическая обусловленность асимметрии

Вернемся к асимметрии человеческого организма. Так как асимметричность в репродуктивной системе женщины присуща большинству в популяции, она является генетически обусловленной. Каков же молекулярно-клеточный механизм внутренней асимметрии? В середине 1990-х годов идентификация таких генов как Nodal и Lefty, асимметрично экспрессируемых у эмбрионов цыплят и мышей, стала прорывом в изучении этого вопроса асимметрии у билатеральных животных.

Чуть позднее было обнаружено, что ген с мутацией iv кодирует аксонемный белок динеин. Это подтверждает идею, что асимметрия по лево/правой оси требует подвижных ресничек эмбриона, а ген, в котором содержится мутация inv, кодирует крупный белок, называемый инверсином [24]. Цитоплазматический динеин отвечает за транспортировку молекул внутри клеточной сомы в интерфазных клетках, опосредует сборку веретена и правильное позиционирование хромосом во время процесса клеточного деления. Некоторые изоформы динеина транспортируют молекулы в ресничках и стимулируют их движение. Динеины как группа белков были наименее изученными структурами клеточного цитоскелета из-за проблем с восстановлением их активных динеиновых комплексов in vitro и нехватки методов с высоким разрешением для углубленного изучения структурных и биофизических характеристик. Реснички у эмбриона на ранних сроках формирования своей работой определяют асимметрию тела. Без такого движения ресничек форма тела была бы случайной. Дужки динеина двигаются по часовой стрелке, если смотреть от основания к концу дужек, направляя реснички по той же траектории. Такие вращательные движения ресничек создают однонаправленный поток в экстраэмбриональной жидкости. Это приводит к нарушению лево/правой симметрии в формирующемся эмбрионе. Однако этот направленный ламинарный поток не просто деформирует изначальную лево/правую симметрию эмбриона, а формирует «остов» будущей асимметричности организма. Любые нарушения этого процесса могут вести к функциональным дефектам [20, 47–52]. Инверсин является вставочным компонентом сложного белкового комплекса Frizzled (Fzd), функция которогозаключается в поддержке развития практически всех тканей таких жизненно важных органов как головной мозг, почки, поджелудочная железа и прочие. Он формирует в тех самых ресничках периаксонемный отдел, который и оказывает основное воздействие на формирование лево/правой асимметрии путем перераспределения внутри ресничек белковых фракций различной плотности [53–58].

Зеркальная, билатеральная симметрия действительно вызывает у наблюдателя множество положительных эмоций, ассоциируется с эстетикой, гармонией и порядком. Тем не менее именно асимметрия принесла множеству видов эволюционное преимущество, послужившее основой для создания целого «анатомического направления. Таким образом, ответом на вопрос, анатомическая асимметрия репродуктивной системы женщины – эволюционная ошибка или полезная особенность, будет «полезная особенность», так как вид Homo sapiens смог преодолеть эволюционный барьер выживания, тем самым естественным путем, в том числе благодаря асимметрии, продолжая свое существование по сей день.

Заключение

Анатомо-функциональная асимметрия женской репродуктивной системы – крайне важный фактор, который должен быть учтен как врачами в практической медицине (особенно таких специальностей как акушерство и гинекология, репродуктология, рентгенология, ультразвуковая диагностика), так и учеными. Во-первых, асимметрия оказывает ключевое влияние на топографо-анатомическую локализацию той или иной патологии органов репродуктивной системы женщины, а во-вторых, на наш взгляд, исключительно системный подход к изучению асимметрии, объединяющий морфологические, генетические и молекулярно-клеточные исследования в комплексе с прижизненными методами диагностики, позволит получить более полное представление об онтогенезе и филогенезе человека, что крайне важно для понимания нормального функционирования репродуктивной системы женщины.