Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экологическая физиология. Учебное пособие
.pdf
Рис. 5. Классификация состояний при развитии болезней адаптации
(Р.М. Баевский, 1980)
Однако наиболее распространены болезни адаптации при длительном пребывании людей в неблагоприятных условиях. Вследствие продолжительного напряжения механизмов регуляции, а также клеточных
механизмов, связанных с повышенными энергетическими затратами,
происходит истощение и потеря наиболее важных резервов организма.
Часть структур или функций выключается. Приспособление продолжается через болезнь. Решающая роль при этом принадлежит ЦНС. Сохранение жизни обеспечивается за счёт дорогой вынужденной «платы». В дальнейшем может наступить гибель организма.
Процесс перехода от здоровья к болезни с позиций биокибернетики
представляет собой поэтапную смену способов управления. Каждому
состоянию соответствует свой характер структурно-функциональной
организации биосистемы. Начальный этап пограничной зоны между
здоровьем и патологией – это состояние функционального напряжения механизмов адаптации. Наиболее характерным его признаком является высокий уровень функционирования, который обеспечивается
за счет интенсивного или длительного напряжения регуляторных систем. Из-за этого существует постоянная опасность развития явлений
недостаточности. Более поздний этап пограничной зоны – состояние
неудовлетворительной адаптации. Для него характерны снижение уровня функционирования биосистемы, рассогласование отдельных её элементов, развитие утомления и переутомления. Состояние неудовлет-
31
ворительной адаптации является активным приспособительным процессом. Организм пытается приспособиться к чрезвычайным для него
условиям существования путём изменения функциональной активности отдельных систем и соответствующего напряжения регуляторных
механизмов (увеличение «платы» за адаптацию). Однако вследствие
развития недостаточности нарушения распространяются на энергетические и метаболические процессы и оптимальный режим функционирования не может быть обеспечен.
Состояние срыва адаптации (поломка адаптационных механизмов)
может проявляться в двух формах: предболезни и болезни. Предболезнь
характеризуется проявлением начальных признаков заболеваний. Это
состояние содержит информацию о локализации вероятных патологических изменений. Данная стадия обратима, поскольку наблюдаемые
отклонения носят функциональный характер и не сопровождаются существенной анатомо-морфологической перестройкой. Ведущим признаком болезни является ограничение приспособительных возможностей организма. Недостаточность общих адаптационных механизмов
при болезни дополняется развитием патологических синдромов. Последние связаны с анатомо-морфологическими изменениями, что свидетельствует о возникновении очагов локального изнашивания структур. Несмотря на конкретную анатомо-морфологическую локализацию,
болезнь остаётся реакцией целостного организма. Она сопровож дается
включением компенсаторных реакций, представляющих физиологическую меру защиты организма против болезни.
С целью определения эффективности адаптационных процессов
биокибернетиками были разработаны определенные критерии и методы диагностики функциональных состояний организма. Р.М. Баевским
(1981) предложено учитывать пять основных критериев:
1. Уровень функционирования физиологических систем.
2. Степень напряжения регуляторных механизмов.
3. Функциональный резерв.
4. Степень компенсации.
5. Уравновешенность элементов функциональной системы.
Методы диагностики функциональных состояний направлены на
оценку каждого из перечисленных критериев.
1. Уровень функционирования отдельных физиологических систем
определяется традиционными физиологическими методами.
2. Степень напряжения регуляторных механизмов исследуется косвенно методами математического анализа ритма сердца, а также путём
изучения минерало-секреторной функции слюнных желез и суточной
периодики физиологических функций.
32
3. Для оценки функционального резерва наряду с известными
функционально-нагрузочными пробами изучают «цену адаптации»,
которая тем ниже, чем выше функциональный резерв.
4. Степень компенсации можно определить по соотношению специфических и неспецифических компонентов стрессорной реакции.
5. Для оценки уравновешенности элементов функциональной системы важное значение имеют такие математические методы, как корреляционный и регрессионный анализ, системный подход.
В настоящее время разрабатываются измерительно-вычислительные
комплексы, позволяющие осуществлять динамический контроль за
функциональным состоянием организма и прогнозирование его адаптационных возможностей.
2.5. Общие вопросы адаптации организма человека
к различным климатогеографическим регионам
2.5.1. Адаптация человека к условиям Арктики и Антарктики
Факторы среды. В условиях Арктики и Антарктики на человека
действует комплекс факторов, таких как низкая температура, колебания
геомагнитного и электрического полей, атмосферного давления и т.п.
Степень их воздействия может быть различной в зависимости от климатогеографических особенностей местности. Вместе с тем перечисленные факторы неравнозначны для человеческого организма. Исторически сложилось так, что первоначально основное внимание уделялось изучению влияния холода на организм человека. Лишь во второй
половине прошлого столетия исследователи обратили внимание на эффекты, оказываемые другими факторами.
В настоящее время полагают, что особо важное воздействие на человека оказывают явления космической природы: космические лучи и
изменение солнечной активности. Особенности строения геомагнитной
сферы таковы, что в области «холодных» широт Земля наиболее слабо
защищена от космической радиации. Радиационный режим, который
является ведущим в комплексе климатических элементов, воздействующих на человека, подвержен значительным колебаниям.
Постоянная смена физических факторов среды, сопутствующих чередованию полярной ночи и полярного дня (в первую очередь, характер светового режима), определяет ритмические особенности реакций
организма. При этом в адаптивный процесс вовлечены все физиологические системы организма.
33
По мнению В.П. Казначеева, биофизические факторы характеризуются воздействием геомагнитных и космических возмущений на биохимические и биофизические процессы в организме с последующим
изменением структуры клеточных мембран. Сдвиги, вызываемые ими
на молекулярном уровне, стимулируют дальнейшие метаболические
реакции на клеточном, тканевом и организменном уровнях.
Фазы адаптации человека к условиям Арктики и Антарктики.
Продолжительность каждой фазы обусловлена объективными и субъективными факторами, такими как климатогеографические и социальные условия, индивидуальные особенности организма и т.п. Начальный период адаптации длится до полугода. Он характеризуется дестабилизацией физиологических функций. Вторая фаза занимает 2–3 года.
В это время происходит некоторая нормализация функций, что отмечается как в покое, так и при нагрузках. В третьей фазе, которая длится 10–15 лет, состояние организма стабилизируется. Однако для поддержания нового уровня жизнедеятельности необходимо постоянное
напряжение регуляторных механизмов, что может привести к истощению резервных возможностей организма.
Многие авторы отмечают сезонный характер изменения реакций
организма в условиях Арктики и Антарктики. Так, в период полярной
ночи у приезжего населения преобладают тормозные процессы в ЦНС.
Снижается пропускная способность анализаторных систем, уменьшается надежность выполнения интегративных функций мозга. Объективные изменения высшей нервной деятельности, как правило, сопровождаются жалобами на общую слабость, разбитость, сонливость, быструю утомляемость, головные боли, преходящие боли в области сердца. Нарастают различного рода неврастенические расстройства, психическая подавленность, неуравновешенность в поведении. Угнетение
психической сферы сопровождается нарушением авторегуляционных
функций головного мозга. Отмечено значительное торможение сосудистых и дыхательных рефлексов. Во время полярной ночи у мигрантов наиболее отчетливо проявляется полярная одышка, вплоть до нарушения нормального ритма дыхания. Снижается уровень основного обмена. Сезонная изменчивость присуща механизмам физической
и химической терморегуляции. Известно, что наибольшее количество
заболеваний приходится на середину полярной ночи. Это обусловлено снижением иммунной реактивности организма. У полярников обнаружено уменьшение числа эритроцитов и гемоглобина, что объясняют
длительным отсутствием солнечного света в зимний период.
34
Полярный день с его чрезмерным ультрафиолетовым радиационным фоном, в свою очередь, может оказывать субэкстремальные воздействия на организм. При этом происходит ломка стереотипных реакций, выработанных во время полярной ночи. Сначала полярный день
производит возбуждающее действие, но затем развиваются явления перевозбуждения и переутомления. Этому способствует резкое увеличение интенсивности естественного освещения, что ведёт к повышению
тонуса зрительной коры и – через оптико-вегетативный тракт – нижележащих подкорковых центров. Возбуждение зрительной зоны коры
иррадиирует на другие участки. Для периода полярного дня характерно преобладание тонуса симпатического отдела вегетативной нервной
системы, повышение уровня адреналина и кортикостероидов в крови.
В это время возрастают электропроводность и температура кожи, увеличивается частота сердечных сокращений, повышаются артериальное
давление, частота дыхания, коэффициент утилизации кислорода. Однако длительное и непрерывное световое раздражение ведёт к переходу возбуждения в состояние охранительного торможения.
Информация о тенденции сдвигов, происходящих в физиологических системах организма в условиях Арктики и Антарктики, весьма
разноречива. Причин этого множество. Сюда можно отнести различие природных и социальных условий тех мест, где проводились исследования (города и поселки, научные станции, морские суда), неоднородность состава обследуемых по возрасту, полу, профессиональной
принадлежности, несовпадение методов и сроков обследований и т. п.
Степень вовлечённости отдельных систем организма в процесс
адаптации к условиям Арктики и Антарктики определяется модальностью экстремальных факторов и индивидуальной реактивностью
организма. Так, например, психоэмоциональные и социальные факторы преимущественно модулируют функциональное состояние мозга, геофизические факторы – тканевый метаболизм стромы и паренхимы, холодовые механизмы физической и химической терморегуляции.
Нервная система. Реакции организма, направленные на поддер-
жание гомеостаза в экстремальных и субэкстремальных условиях существования в Арктике и Антарктике, регулируются прежде всего центральной нервной системой. Действие специфического комплекса раздражителей вызывает функциональную перестройку коры больших полушарий и подкорковых вегетативных центров. В реакции организма
через подкорковые центры и гипоталамус вовлекаются гуморальные
компоненты регуляции: гормоны, метаболиты, адренергические и холинергические медиаторы, витамины и т.д. Все это обусловливает пе-
35
рестройку деятельности структурных элементов организма на различных уровнях (организменном, системном, органном, тканевом, клеточном, молекулярном) и в определенной последовательности в зависимости от стадий адаптации.
У людей, впервые попадающих в условия Арктики и Антарктики,
возникает совокупность симптомов, которая носит название синдрома
психоэмоционального напряжения. Его появление свидетельствует о напряжении адаптационных механизмов. Основным клиническим проявлением синдрома психоэмоционального напряжения является тревожность различной степени выраженности – от состояния психологического дискомфорта до невротического уровня тревоги. Тревога может
сочетаться с некоторым улучшением настроения, эйфорией, повышением психомоторной активности. Двигательное беспокойство в структуре синдрома психоэмоционального напряжения носит характер целенаправленной деятельности. Она выражается в повышенном стремлении к работе, различных формах социальной активности. Это смягчает чувство психологического дискомфорта, на время успокаивает.
Процесс адаптации к условиям Арктики и Антарктики сопровождается изменением психофизиологических показателей, таких как сила
и подвижность нервных процессов. Внимание, дифференцированное
торможение, ассоциативные функции запоминания изменений не претерпевают. Синдром психоэмоционального напряжения характеризуется рядом физиологических отклонений. У лиц с выраженным эмоциональным напряжением прослеживается отчетливая тенденция к повышению артериального давления. Существенно изменяются условные
и безусловные сосудистые и дыхательные рефлексы.
У некоторых людей при расстройстве процессов адаптации к условиям Арктики и Антарктики нередко возникают патологические сдвиги
в организме. Для обозначения подобной реакции используют термины
«дезадаптационный невроз» или «синдром дезадаптации».
Эффективность психологической адаптации к условиям Арктики и
Антарктики во многом определяется мотивацией. Она значительно облегчена у лиц с социальной настроенностью, заинтересованных в материальных и особенно моральных стимулах.
Эндокринная система. Холодный климат высоких широт является
одним из наиболее неблагоприятных факторов, действующих на человека в этих районах. Стойкое повышение тонуса симпатоадреналовой
системы, высокая активность щитовидной железы относятся к наиболее характерным сдвигам в эндокринной регуляции у людей, адаптирующихся к полярным условиям. Показана важная роль катехоламинов и
тиреоидных гормонов в регуляции калорического баланса организма.
36
Процесс температурной адаптации разделяется на несколько фаз.
Вначале повышение устойчивости к холоду, как и при любом стрессирующем воздействии, достигается неспецифической мобилизацией эндокринной системы. В дальнейшем возрастает роль специфических компонентов. Среди прочих механизмов специфической адаптации к холоду большое место занимает увеличение калоригенного эффекта норадреналина.
В условиях Заполярья для человека небезразличным условием является своеобразная светопериодика. Показана строгая взаимосвязь
между трофическими нервными и гормональными механизмами в организме и характером фотопериодизма. Ритмические колебания секреции тропных гормонов гипофиза, происходящие под влиянием смены света и темноты, являются причиной периодики физиологических
процессов. У человека светлому периоду соответствуют преобладание
тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы и повышенный уровень адреналина и кортикостероидов, темному – преобладание парасимпатического тонуса и повышенный уровень меланотропного гормона.
Из большого числа климатических и геофизических параметров,
характеризующих условия Арктики и Антарктики (атмосферное давление, температура, скорость ветра, влажность и т.п.), особенно существенно для мобилизации эндокринных функций изменение магнитного поля Земли. Высокая ионизация атмосферы Заполярья, близость магнитного полюса делают этот район наиболее неблагоприятным в отношении перемены интенсивности и частоты колебаний магнитного поля. Выявлена тесная связь действия этих факторов с уровнем экскреции нейтральных кетостероидов и адреналина. Кроме природных факторов, на динамику эндокринных изменений немаловажное влияние оказывает психоэмоциональное состояние человека. Степень изменения эндокринного гомеостаза зависит от времени пребывания на Севере.
Система крови. Сведения о состоянии красной крови у приезжего
населения Арктики и Антарктики чрезвычайно противоречивы. В Антарктиде в условиях высокогорья у полярников, как правило, наблюдается активация эритропоэза, вызванная повышением уровня эритропоэтинов в крови под влиянием высотной гипоксии. У вновь прибывших
в Арктику под влиянием таких факторов, как холод, многомесячное отсутствие солнечного света, относительная гиподинамия, недостаток витаминов, происходит снижение количества эритроцитов и гемоглобина. Для них характерны значительная лейкопения, уменьшенное коли-
37
чество палочкоядерных и сегментоядерных нейтрофилов, моноцитов.
Увеличено содержание эозинофилов, иногда имеет место эозинопения.
Свёртываемость крови зависит от сроков адаптации. Первоначально время свёртывания и рекальцификации крови увеличивается, снижается толерантность плазмы к гепарину. Повышаются количество тромбоцитов и их активность. В дальнейшем процесс свёртывания крови
существенно ускоряется. При понижении толерантности плазмы к гепарину повышена её фибринолитическая активность, ускорено время
образования тромба. После нескольких лет пребывания на Севере эти
показатели нормализуются.
В процессе адаптации к арктическим условиям у людей снижается общая иммунная реактивность, уменьшается фагоцитарная активность крови. Это обусловлено подавлением образования антител, сдвигами в лейкоцитарной формуле. В результате люди чаще заболевают.
Сердечно-сосудистая система. Адаптация сердечно-сосудистой
системы людей к комплексу природных факторов, характерных для высоких широт, носит фазовый характер. Непродолжительное пребывание в условиях Заполярья (2–2,5 года) приводит к мобилизации приспособительных реакций системы кровообращения, что сопровождается
учащением пульса, повышением артериального давления, периферического сосудистого сопротивления. Дальнейшее пребывание на Севере
(3–6 лет) характеризуется такими изменениями в сердечно-сосудистой
системе, как постепенное урежение частоты сердечных сокращений,
умеренное снижение систолического и минутного объемов крови.
При длительном проживании в Заполярье (10 лет и более) происходит дальнейшая перестройка функционирования системы кровообращения. Она характеризуется тенденцией к брадикардии, выраженным снижением систолического и минутного объемов крови, компенсаторным повышением артериального давления, периферического сосудистого сопротивления. Полагают, что это вызвано истощением регуляторных механизмов, усилением парасимпатического контроля с
последующим развитием отрицательного хронотропного и инотропного эффектов, развитием явлений десинхроноза в периодике артериального давления. В это же время возрастает заболеваемость гипертонической болезнью, инфарктом миокарда.
Система дыхания. Наиболее частой реакцией дыхательной систе-
мы у новоселов Крайнего Севера является своеобразное затруднение
дыхания, которое получило название «полярная одышка». Полагают,
что основной причиной полярной одышки является механическое сопротивление дыханию, возникающее в результате рефлекторного су-
38
жения просвета бронхов под влиянием холодной струи воздуха. В целом адаптация дыхательной функции к условиям высоких широт протекает поэтапно.
На первом этапе (3–6 месяцев) происходит перераспределение лёгочных объемов, при этом дыхательный объём увеличивается, резервный объём вдоха уменьшается, а часть резервного объёма выдоха переходит в остаточный объём. Подобный эффект предохраняет лёгкие
от переохлаждения. Лёгочная вентиляция имеет тенденцию к увеличению. В результате гипервентиляции лёгких развивается дыхательный
алкалоз. Коэффициент использования кислорода при этом невысок, что
связано с неустойчивостью вентиляционно-перфузионных отношений.
Несоответствие вентиляции и кровоснабжения лёгких приводит к
снижению диффузионной способности последних. В результате подобных сдвигов резервы вентиляции сокращаются, а компенсаторные
возможности системы дыхания уменьшаются.
Второй этап (2 года и более) характеризуется некоторой стабилизацией дыхательной функции. Он соответствует становлению адекватного и более экономного режима деятельности органов дыхания. В указанный период происходит урежение дыхания, восстановление резервных объёмов до исходных величин, рост коэффициента использования
кислорода. Вентиляционно-перфузионные отношения становятся менее вариабельными. Однако значения дыхательного и минутного объёмов дыхания остаются высокими, что свидетельствует о сохранении
определённой гипервентиляции лёгких, сопровождаемой частично или
полностью компенсированным дыхательным алкалозом.
Третий период соответствует стадии адаптированности лёгких.
Он продолжается 10 и более лет. В этот период восстанавливается эффективность вентиляционно-перфузионных отношений. Формируется адаптационная лёгочная гипертензия. Проявляется обструктивный
синдром, морфологическим выражением которого является резкое
утолщение бронхов. По мере увеличения сроков проживания в условиях низких температур под влиянием биохимических сдвигов в тканях может развиваться метаболический ацидоз. Степень его проявления со временем уменьшается.
В результате новый уровень функционирования легких у людей в
условиях Севера достигается за счёт более напряженной работы и постоянного использования структурных и функциональных резервов
дыхания.
Питание, метаболизм, терморегуляция. Питание является од-
ним из ведущих факторов адаптации человека к условиям Арктики и
39
Антарктики. Жизнедеятельность организма при низких температурах
требует высокого энергообеспечения. В связи с этим возрастает роль
диеты, богатой жирами и белками. Энергетическая роль углеводов при
этом снижена. Существенное значение в питании приобретают витамины А и Е, участвующие в жировом обмене.
Существование в экстремальных условиях Севера формирует полярный метаболический тип. Он характеризуется сложными изменениями всех видов обмена веществ. При этом ведущую роль играет переключение энергетического обмена с углеводного типа на жировой.
В высоких широтах у людей возникает дефицит водорастворимых
витаминов В1, В2, В6, С, PP. Одной из его причин является недостаток микроэлементов, в частности магния, участвующего во всасывании водорастворимых витаминов. В свою очередь, дефицит микроэлементов связан с усиленным выделением мочи – так называемым холодовым диурезом, который наблюдается при адаптации к Северу. Потеря воды и микроэлементов обусловлена эндокринными сдвигами в гипоталамусе и надпочечниках. Исчезновение холодового диуреза служит одним из показателей развития адаптации к низким температурам.
В поддержании постоянной температуры тела у людей, адаптирующихся к условиям Арктики и Антарктики, участвуют все виды терморегуляции. При низких температурах окружающей среды поддержание температуры тела осуществляется посредством повышения теплообразования в организме (химическая терморегуляция) и снижения теплоотдачи (физическая терморегуляция). Одним из важнейших
источников регулируемой теплопродукции является специфическая
форма сократительной деятельности скелетной мускулатуры – терморегуляторный тонус и холодовая дрожь. В связи с тем, что при дрожательных реакциях на холодовое раздражение не происходит никакой
внешней механической работы, тепловая эффективность терморегуляторного тонуса и дрожи значительно выше, чем физической работы,
и приближается к 100%. Благодаря повышению калоригенной эффективности терморегуляторного тонуса и дрожи отпадает необходимость
в поддержании высокого уровня интенсивности мышечных сокращений в ответ на охлаждение. Важную роль в увеличении теплопродукции сократительного термогенеза при адаптации организма к холоду
играет медиатор симпатического отдела вегетативной нервной системы – норадреналин. В повышении выхода тепла при мышечном сокращении определённую роль играют и гормоны щитовидной железы.
Наиболее экономичной для организма реакцией на охлаждение является физическая терморегуляция. Связанная с небольшими затратами
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]