bioritm

циклического процесса, изображенного с помощью синусоиды (косинусоиды). Акрофаза — максимальное отклонение показателя цикла вверх от средней линии, батифаза — максимальное отклонение вниз от средней линии.

На основе различной длины периодов биоритмов предложены различные варианты классификации ритмической активности организма. В частности, Н.И. Моисеева и В.М. Сысуев (1981) выделяют 4 класса биоритмов. 1-й класс — ритмы высокой частоты: от долей секунды до 30 мин. 2-й класс — ритмы средней частоты, включая ультрадианные (до 20 ч), циркадианные (20—28 ч), инфрадианные (свыше 28 ч) и циркасептанные (около 7 суток). 3-й класс — ритмы низкой частоты: ритмы с периодом от 20 суток (циркавигинтанные) до нескольких лет (многолетние). 4-й класс — мегаритмы с периодом в десятки и многие десятки лет. Наиболее часто речь идет о циркадианных ритмах, которые получили свое название от латинских слов cirka — " около", "приблизительно" и dies —" день", "сутки".

Биологические ритмы обнаружены на всех уровнях организации живой природы — от одноклеточных до сложноустроенных многоклеточных организмов растений и животных, в том числе человека, и от молекулярных и субклеточных структур до биосферы. Это свидетельствует о том, что биологическая ритмика — одно из наиболее общих свойств живых систем. Биологические ритмы признаны важнейшим механизмом регуляции функций организма, включающим принцип отрицательной обратной связи и обеспечивающим гомеостаз (правда, сейчас часто говорят "гомеокинез"), динамическое равновесие и процессы адаптации в биологических системах. Колебательные процессы можно рассматривать как диалектическое проявление борьбы противоположностей.

Возникновение в эволюции жизни биологических ритмов многие авторы связывают с автоколебаниями в химических и биохимических (бесклеточных) системах. Известно, что эти в определенных условиях не затухающие периодические колебания свойственны довольно большому кругу химических процессов. Период этих колебаний занимает время от нескольких секунд до нескольких минут, т.е. они относятся к группе высокочастотных колебаний. В качестве причины их возникновения указывают на наличие в системе обратных связей. Период и амплитуда этих колебаний испытывают сильную зависимость от температуры. Использование математического моделирования биохимических (ферментативных) автоколебательных реакций показало, что они могут происходить в разнообразных системах, отличающихся характером взаимодействия продуктов и субстратов с ферментом.

Имеется много данных о том, что некоторые мутации и нарушения регуляции генома вызывают нарушения биоритмов. В связи с этим была выдвинута концепция хронона. Хронон — это достаточно длинный полицистронный участок ДНК, с которого в одном направлении линейно и последовательно происходит снятие информации с периодом около 24 часов. Такая циклически повторяющаяся транскрипция приводит к возникновению биологических ритмов.

Ввозникновении биоритмов имеет значение не только ядро, но и цитоплазма клеток. После удаления ядра некоторые биоритмы в клетке сохраняются. Определенную роль в этом играют биологические мембраны. Генерирование колебаний может быть связано с периодическими изменениями потока ионов через мембраны клеток. Перемещение через мембраны ионов носит характер автоколебаний и зависит от воздействия света. В механизме ритмических изменений в клетках имеют значение колебания числа и активности клеточных рецепторов.

Вчастности, было показано, чего выработка кейлонов (ингибиторов митозов) и повышение чувствительности к ним клеток ритмически и одновременно изменяются в течение суток. Биологический смысл такого временного совмещения ритмов, относящихся к разным частям временной организации (регулирующей и воспринимающей сигналы регуляции), очевиден. Повидимому, можно сказать, что четкое временное согласование ритмов регуляторных процессов и ритмов восприятия сигналов регуляции в организме принадлежит к числу основных закономерностей

(Романов Ю. А., 1989).

Предложено несколько моделей внутренней организации биоритмов. Наиболее приемлемой,

видимо, является модель автономных генераторов ритма, которые могут объединяться в иерархическую систему. При этом определенные генераторы (или генератор) имеют ведущее значение. Они могут иметь каналы связи с внешней средой, благодаря чему возможна модуляция внутренних ритмов за счет внешних. На роль главных водителей ритма пока претендуют супрахиазматические ядра гипоталамуса, где ритмически меняется активность нейронов, и эпифиз, который периодически вырабатывает мелатонин. Оба образования имеют связи с сетчаткой глаз и реагируют на освещение, а

11

супрахиазматические ядра, кроме того, очень тесно связаны с другими многочисленными ядрами гипоталамуса и многими функциями.

Биологические ритмы в определенной степени есть не что иное, как отражение колебаний обмена веществ и энергии. Эти процессы согласованы во времени таким образом, что возникает последовательный ритм их чередования. Строгое чередование физиологических процессов во времени

— одно из выражений биологической целесообразности и физиологической целостности организма, а само явление гомеостаза с позиций биоритмологии рассматривается в виде постоянного уравновешивания ритмов биологических процессов с ритмами многочисленных и разнообразных воздействий на организм.

Циркадианные ритмы

Тщательный анализ данных, касающихся ритмов, присущих сложному организму, в частности организму человека, позволяет утверждать, что ритмом, имеющим ведущее значение (значение особого звена) в системе всех ритмов организма, ритмом, который объединяет все остальные ритмы в единую колебательную систему, является ритм циркадианный. Как известно, в группу циркадианных (околосуточных) ритмов входят ритмы с длительностью периода от 20 до 28 часов. Наиболее представительными в этой группе являются ритмы с 24-часовой длительностью периода, т.е. ритмы суточные. Именно ритм циркадианный (по-видимому, в наиболее представительном варианте суточного ритма) является ведущим звеном в ритмической ткани организма, обеспечивая ее единство, ибо несомненно, единый для данной системы ритм выступает как характеристика, свидетельствующая о единстве функционирования системы. В пользу ведущего значения циркадианного ритма в общей колебательной системе организма говорят следующие факты.

Циркадианные ритмы продемонстрированы у всех представителей животного царства — от простейших до человека — и на всех уровнях организации — от клеточных процессов до поведения. Имеются сведения о циркадианных колебаниях в клетках разных органов лабораторных животных содержания гликогена, глюкозы, ДНК, РНК, активности ряда ферментов. Циркадианные ритмы были зарегистрированы по отношению к величине ядер, микроскопической картине тканей, синтезу РНК, поглощению света, ультраструктурным изменениям. Наблюдаются Циркадианные ритмы частоты импульсации нейронов, синаптической возбудимости, концентрации в плазме крови различных гормонов.

Подчиненность циркадианной ритмике внутреннего хозяйства организма человека многократно подтверждалась как в обычных, так и в экстремальных условиях, в том числе в условиях полярного дня и ночи.

Циркадианным колебаниям подчинена динамика основных состояний организма — сна и бодрствования.

Суточная ритмика цитофизиологических изменений в определенной степени идентична с ритмическими процессами, происходящими на клеточном уровне. Если судить по содержанию гликогена и липидов, то повышение внутриклеточного обмена нейтрофилов наблюдается в те часы, когда поглотительная функция лейкоцитов находится в акрофазе, а уменьшение интенсивности метаболических процессов совпадает с падением фагоцитарной активности макрофагов. Циркадианные изменения пероксидазной активности нейтрофилов в большей степени сопряжены с суточной динамикой гуморальных факторов защиты.

По существу, в этой иерархической системе биоритмологические изменения, происходящие на субклеточном и клеточном уровнях, как бы синхронизируются и в результате взаимодействия с общим ритмом организма образуют циркадианную структуру деятельности защитных функций, которая применительно к биологическим объектам может быть названа биологической временной структурой- В значительной степени она определяется совокупностью взаимоотношений отдельных биохимических процессов, динамика каждого из которых имеет колебательный характер и которые могут расцениваться в качестве биологических осцилляторов.

В циркадианном ритме изменяется чувствительность живых систем самого разного уровня развития к раздражителям любой природы. Например, у больных людей в суточном ритме изменяется чувствительность к терапевтическим и медикаментозным воздействиям. У аллергиков наблюдаются циркадианные изменения интенсивности кожных реакций в отношении специфических аллергенов. Имеются суточные колебания температурной, световой, болевой и других видов чувствительности.

Согласованность (синхронность) циркадианных ритмов есть обязательное условие благополучия

12

организма, его здоровья и работоспособности, оптимального жизненного тонуса. Нарушение суточных колебаний физиологических процессов может явиться одним из первых признаков различных патологических состояний. Именно поэтому исследование суточных биоритмов может стать ключом к ранней диагностике нарушений деятельности того или иного органа еще до развития недостаточности его структуры и функции.

В пользу эндогенной природы суточных ритмов свидетельствуют следующие данные: отклонение периода ритма от 24 часов и расхождение по фазе с местным временем в постоянных условиях освещения и температуры (явление циркадианности); «сохранение суточной ритмики на полюсе, где почти все факторы не имеют суточной цикличности; отсутствие подстройки ритма к местному времени после перемещения в другой часовой пояс животных, находящихся в постоянных условиях освещения и температуры; возможность любой постановки фазы ритма по отношению к местному времени.

Однако независимость эндогенных механизмов суточного ритма от внешних условий не является абсолютной. Так вызываемые сигналы, или датчики времени (свет, температура воздуха, геомагнитное поле и др.), сдвигают фазу эндогенного ритма. Они обладают обязательным свойством строго определенным фазовым соотношением с ритмом организма. В естественных условиях на организм воздействует несколько датчиков времени (как сильных, так и слабых). Обычно их эффекты суммируются; но при расхождении циклов этих факторов во времени настройка ритма определяется самым сильным датчиком времени.

Согласно современным представлениям, циклические процессы в организме осуществляются совокупностью относительно независимых внутренних пейсмекеров (водителей ритма), синхронизированных по фазе и периоду. Это так называемый мультиосцилляторный принцип формирования комплекса суточных режимов физиологических функций. С одной стороны, он повышает адаптивную пластичность организма, позволяя приспосабливаться к различным по временной организации условиям среды; с другой — включает патологическое начало в виде вероятности десинхронизации внутренних циклических процессов при резких изменениях факторов внешней среды (например, при трансмеридианных перелетах).

Важным следствием мультиосцилляторного принципа циркадианной организации является зависимость биоритмологического стресса от временной структуры внешних датчиков времени. Это положение приобретает большое значение при анализе суточных и сезонных ритмов у людей, живущих в различных климатогеографических зонах. Сопоставление биоритмов у здоровых лиц из различных географических областей показывает, что специфические изменения в характере суточных и сезонных колебаний функций организма отмечаются только в тех регионах, в которых имеются существенные изменения внешних циклических процессов (например, в аридной зоне или в полярных районах). Таким образом, наблюдающийся в природе суточный ритм складывается из двух компонентов: эндогенного (суточная организация морфофункциональных структур организма) и экзогенного (воздействие факторов внешней среды на активность организма с регуляцией его ритма и поведения). Общее значение циркадианной ритмики выражается в том, что организм в разное время суток является различной биологической системой. Существенен также вопрос о длительности: суточного ритма. Считается, что 24-часовой (суточный) ритм не одна из возможностей ритмики, а собственная периодичность организма. Поэтому околосуточный (циркадианный) ритм представляет собой своеобразный артефакт суточного. Обоснованно указывается, что в природе всюду наблюдаются только 24-часовые ритмы, а циркадианные в естественных условиях практически невозможны. Предлагается называть термином "суточный" только 24-часовой ритм, а термином "циркадианный" — ритм, период которого отклоняется от 24 часов под воздействием постоянных условий.

Циркадианные ритмы отличаются относительно небольшими отклонениями длительности периода от среднего значения при свободном течении ритмов.

В случае отсутствия внешних временных ориентиров циркадианные ритмы организма проявляют себя как "свободнотекущие", самоподдерживающиеся. Такая ситуация возникает при изоляции обследуемых от обычного чередования света и темноты, обычного графика работы, приема пищи и других сигналов течения времени. В этих условиях ритмическая деятельность сохраняется, но периоды колебаний несколько увеличиваются — примерно до 25—25,5 часа. Если условия эксперимента изменить и создать для обследуемых какие-либо сигналы времени (звуковые» световые и пр.), то при достаточной их силе и значимости возможно подстраивание внутренних свободнотекущих ритмов под внешний ритм. Например, имитируя удлинение суток путем искусственного освещения, можно удлинить некоторые циркадианные ритмы. В меньшей мере удается сократить периоды при

13

искусственном "укорочении" суток. В таких случаях периодический внешний фактор играет роль «времязадателя», или принудителя, а циркадианные ритмы организма оказываются захваченными им. При этом можно говорить о внешней синхронизации биоритмов.

Если организм находится в среде с сильным времязадателем, например с 24-часовым циклом чередования света и темноты, то каждый циркадианный ритм внутри организма (температура тела, секреция различных гормонов и др.) устанавливает с этим времязадателем стабильные фазовые отклонения. Очевидное следствие этого — создание устойчивых фазовых соотношений между различными циркадианными ритмами. Таким образом, колебания в различных системах оказываются синхронизированными по периоду колебаний (т.е. 24 часа), но имеют определенный сдвиг между собой по фазе колебаний (максимум секреции кортизола утром, максимум температуры вечером, максимум тонуса вагуса ночью). Эта внутренняя упорядоченность, синхронизированность циркадианных ритмов сложилась в процессе эволюции и обеспечивает временную интеграцию функций. В то же время следует иметь в виду, что упорядоченность биологических ритмов не является очень строгой и жесткой. Одно из свойств биоритмов получило название "блуждания фазы". Речь идет о том, что если регистрировать положение акрофазы (максимума) или батифазы (минимума) в течение того или иного количества периодов ритма, то можно увидеть, что оно непостоянное и мигрирует в некоторых временных границах. Последние определяют зону блуждания фазы.

Таким образом, фазовая структура биологического ритма не представляет собой нечто застывшее, напротив, она находится в подвижном состоянии. В определенной степени может варьировать и амплитуда биоритмов. Внутри отдельного периода колебаний возможно изменение длительности положительной и отрицательной фазы относительно среднего уровня. По-видимому, эта динамичность биоритмов, наблюдаемая в нормальных условиях, лежит в основе изменчивости функций и имеет адаптивное значение. Весьма важным компонентом циркадианной системы биоритмов являются циклы сон— бодрствование. Считают, что на их продолжительность могут влиять суммарная длительность "быстрого" сна, количество затраченной энергии и переработанной за сутки информации, астенизация нервной системы (Алякринский Б.С., 1989).

В зависимости от того, в какое время суток наблюдается активная фаза цикла сон— бодрствование, различают три хронотипа человека. Отличия в этом процессе позволили выделить людей утреннего и вечернего типов. Первые получили название "жаворонки" — они рано вечером засыпают и рано утром просыпаются. Наоборот, вторые, или "совы", засыпают поздно и соответственно позднее просыпаются. Люди указанных разных типов отличаются по своей работоспособности в утренние и вечерние часы. Кроме того, выделяют группу людей, которых нельзя включить в какой-либо из приведенных типов ("голуби").

Конечно, дальнейшее развитие представлений о хронотипе человека должно основываться на изучении временной организации его функций в целом, а не на динамике отдельных биологических ритмов. Оценив взаимодействие организма с факторами внешней среды (что имеет непосредственное отношение к хронобиологической норме и к хронотипу человека), можно дать характеристику хронобиологического статуса организма, его хронореактивности и способности к хроноадаптации.

Относительно развития суточных ритмов у человека можно сделать два обобщения. Во-первых, разные ритмы появляются в разном возрасте. Во-вторых, большинство этих ритмов проходит некоторую стадию созревания. Например, суточный ритм сна и бодрствования появляется на втором месяце после рождения, в то время как ритм кортикостероидов в плазме иногда отсутствует до двухлетнего возраста. Развитие обоих ритмов может продолжаться вплоть до периода полового созревания. Таким образом, циркадианная система у человека, видимо, созревает очень долго. Суточный режим освещения или социальный цикл, по-видимому, оказывают некоторое влияние на свободнотекущий ритм сна и бодрствования у младенца, все же устойчивое захватывание раньше 22-й недели не наблюдается. По мере созревания ритма его амплитуда обычно возрастает. У человека главные факторы среды, в которую попадает новорожденный, — это уход и кормление. Эта забота о ребенке может осуществляться согласно строгому распорядку, с очевидными последствиями для режима сна и бодрствования, или же свободно - в соответствии с требованиями малыша. Существенное значение имеют различные методы ухода за новорожденными. Оказалось, что в условиях яслей, где малышам уделяют меньше внимания и соблюдается общий режим кормления, циркадианные ритмы появляются быстрее, чем в случае, когда за ребенком ухаживает одна постоянная няня.

Циркадианная организация, несомненно, изменяется с возрастом; чаще всего это проявляется (как и в процессе развития) в изменении амплитуды ритмов. По мере старения амплитуда снижается, и ритм

14

может даже исчезнуть, обычно в результате постепенного снижения пиков. В процессе старения наблюдается ряд изменений в картине сна: возрастает доля сна в дневное время и частота прерывания ночного сна; смещается фаза ночного сна, что проявляется в более раннем пробуждении утром.

У пожилых увеличивается внутренняя десинхронизация ритмов. Циркадианная система становится менее стабильной, что ведет к изменению фазовых отношений между ритмами и снижению способности приспосабливаться к новым режимам (например, к сдвигу фазы). Возможно, изменения в циркадианной системе человека частично обусловлены отсутствием в старости социальных контактов и жесткого режима, которые обычно выступают в роли принудителей (Дэвис Ф., 1984).

По данным Р.М. Заславской (1991), у практически здоровых людей период активного бодрствования характеризуется высоким уровнем основных показателей сердечно-сосудистой системы. Благодаря этому обеспечивается высокий уровень работоспособности в дневное время суток и адаптация к меняющимся условиям внешней среды. В периоде покоя и ночного сна происходит снижение активности сердечно-сосудистой системы. При этом у большинства практически здоровых людей синхронная работа аппарата кровообращения достигается путем внутренней согласованности суточных ритмов показателей гемодинамики. Внутренняя синхронизация суточных ритмов обеспечивается не только совпадением акрофаз изучаемых показателей, но и физиологическими фазовыми сдвигами суточных ритмов ряда параметров кровообращения. Так, для систолического и среднего артериального давления (АД), частоты сердечных сокращений (ЧСС), ударного объема сердца (УОС), минутного объема сердца (МОС) зоной "блуждания" акрофаз суточного ритма является период дневного бодрствования, для общего периферического сопротивления (ОПС) — период покоя и ночного сна. Диастолическое АД может изменяться в течение суток как по дневному, так и по ночному типу. Следует отметить, что для 80% здоровых людей характерна внутренняя и внешняя (по отношению к ритму сон— бодрствование) согласованность суточной ритмики основных показателей кровообращения. Для состояния симпатоадреналовой системы у практически здоровых лиц характерно преобладание в первой половине дня экскреции адреналина, а в середине и во второй половине — экскреции норадреналина, дофамина, ДОФА. Таким образом, в норме в период бодрствования наблюдается возрастание активности симпатоадреналовой системы, что способствует обеспечению высокого уровня работоспособности в дневное время суток. Отмечается почти параллельный "ход" кривых суточной динамики многих показателей кровообращения и экскреции адреналина и норадреналина.

Нециркадианные ритмы

Существуют колебания более частые, чем околосуточные, и менее частые. Ритмы с периодом колебаний от 0,5 до 20 часов называют ультрадианными. К ним относятся циклы чередования "быстрого" сна с периодом около 90—100 минут. При монотонной деятельности человека возникают повторяющиеся с ультрадианной частотой состояния сонливости. Также периодически меняется экскреторная функция почек. По-видимому, в основе ультрадианной ритмичности лежит интегративная деятельность головного мозга, протекающая в колебательном режиме. Отсутствие во внешней среде датчиков с периодом, близким к ультрадианному, позволяет отнести эти ритмы к биоритмам эндогенного происхождения.

Инфрадианные ритмы (с периодами длиннее циркадианных) наиболее четко проявляются в показателях работоспособности человека и поведенческих реакциях. У детей это могут быть колебания в потреблении пищи. Околонедельные ритмы у человека могут быть результатом привычки или следствием режима лечения. Важное значение имеет околомесячный овариально-менструальный цикл. В определенные фазы цикла наблюдаются явления внутреннего дискомфорта. Изменения претерпевают умственная и физическая работоспособность. В фазе менструации возникает соматизация невротических расстройств, ухудшается зрение (Оранский И.Е., Царфис П.Г., 1989).

Цирканнуальные (окологодовые, сезонные) ритмы имеют протяженность 7—15 месяцев, но обычно 10—14 месяцев. Цирканнуальные ритмы выявляют даже при постоянных фотопериоде и температуре, изоляции от других сезонных факторов среды. У человека выявлено наличие более 30 показателей жизнедеятельности организма с сезонной цикличностью.

Анализ цирканнуальных изменений симпатоадреналовой системы в средних широтах выявляет повышение ее функциональной активности в зимний период. Максимальные значения глюкокортикоидной функции надпочечников наблюдаются в осенне-зимний период, минимальные — летом. Уровень гонадотропных гормонов максимален в марте-апреле. Функционирование ренин- ангиотензин-альдостероновой системы наиболее активно весной. Сезонные колебания значений

15

факторов неспецифической защиты коррелирует с изменениями инфекционной заболеваемости, что наиболее выражено весной. Снижение в этот период интенсивности фагоцитоза, активности лизоцима, антимикробной устойчивости кожи сопровождаются увеличением частоты ОРВИ и кожных заболеваний. Чаще регистрируются заболевания ангинами и наблюдается более тяжелое их течение. Увеличению кожной заболеваемости в весенний период способствуют развивающиеся в это время явления С-гиповитаминоза.

После санаторно-курортного лечения весной и летом длительность сохранения эффекта достигала 9—12 месяцев, а после аналогичного лечения осенью положительное действие сохранялось всего 1—3 месяца. Переносимость некоторых физиопроцедур лучше в начале лета, нежели осенью. Лучшая динамика синхронизации биоритмов наблюдалась в осенний сезон (Оранский И.Е., Царфис П.Г.,1989).

Социальные факторы и биоритмы

Всем известна огромная роль социальных факторов в сохранении здоровья и в развитии заболеваний у человека. Естественно, эти факторы влияют и на биоритмы. Здесь, по-видимому, возможны два направления действия. Во-первых, это воздействие периодических социальных факторов, или социальных ритмов. Во-вторых, это непериодическое, разовое влияние каких-либо социальных событий, которые могут сбивать сложившийся у человека ритм.

Основные социальные ритмы обусловлены трудовой деятельностью человека. Трудовые ритмы могут иметь самый различный период: у сезонных работ — окологодовой период, у вахтовых работ — околомесячный. При обычной работе это околонедельные и околосуточные периоды. Иногда цикличность наблюдается в течение рабочего дня с периодами в несколько минут или часов. Наконец, сам процесс работы может заключаться в постоянном чередовании периодов отдыха, которые также чередуются с различными периодами (ежедневный, еженедельный и т. д.). Определенная ритмичность или аритмичность бывает связана с приемами пищи. Для больных людей социальными факторами являются распорядок лечебных мероприятий, т.е. время применения лекарств и процедур.

Во всех перечисленных случаях следует учитывать степень и характер влияния внешних социальных ритмов на внутренние биологические ритмы. Кроме того, могут складываться различные соотношения социальных ритмов с внешними природными ритмами, которые, как отмечалось выше, захватывают, синхронизируют внутренние ритмы. Естественно, что при неблагоприятном соотношении социальных ритмов с биологическими возникает та или иная степень десинхроноза с ухудшением здоровья или развитием заболеваний.

При различных состояниях организма в процессе производственной деятельности (оперативный покой, напряжение, утомление) изменение биологических ритмов является ранним признаком влияния неблагоприятных факторов на организм человека. Поэтому исследование биологических ритмов не только расширяет возможности диагностики развития состояния утомления и перенапряжения в процессе трудовой деятельности человека, но и открывает пути к рациональной организации труда.

Исследование влияния физического и умственного труда на биоритмы проведено B.C. Новиковым и Н.Р. Деряпа (1992). По их наблюдениям, при тяжелом физическом труде в начале рабочей недели в регуляции физиологических функций преобладали симпатические влияния. Суточные ритмы физиологических функций характеризовались наиболее высокими значениями среднесуточного уровня амплитуд с высокой степенью их синхронизации.

В дальнейшем, по мере развития хронического утомления, регистрировалось достоверное уменьшение амплитуд, особенно тех систем, которые испытывали наибольшее напряжение при тяжелом физическом труде. В конце рабочей недели, когда в регуляции доминировали парасимпатические влияния, наблюдалось некоторое затухание волнообразного процесса, что характерно для всех физиологических показателей. В дни отдыха процесс рассогласования между отдельными системами, расхождения акрофаз и уменьшение амплитуд усугублялись: акрофазы смещались на вечернее время. Указанные изменения, по-видимому, происходят вследствие отсутствия системообразующего фактора, каковым является тяжелый физический труд.

Иная картина наблюдается у лиц умственного труда. У них ввиду отсутствия строго регламентированного режима производственой деятельности отмечаются значительные индивидуальные вариации. Вследствие этого наблюдаются расхождение на временной шкале точек максимальных значений физиологических функций, смещение их на более позднее время, низкие значения амплитуд, что в целом характеризует слабо выраженную суточную организацию ритмических процессов. Подобные изменения в структуре биологических ритмов ведут к снижению адаптивных возможностей организма и его функциональных резервов, что усугубляется с возрастом и ростом

16

психоэмоционального напряжения.

В большой степени изменяют суточный ритм труда и отдыха ситуации, характерные для трансмеридианных и орбитальных полетов, подводного плавания, где вообще можно говорить об изменениях воздействия привычных для обычных условий, естественных датчиков времени. При частых трансмеридианных полетах рассогласование ритма сна и бодрствования у 75% членов экипажей самолетов вызывает невротические состояния и развитие неврозов. Большинство ЭЭГ космонавтов, имевших сдвиги сна и бодрствования во время полетов, свидетельствовало о снижении процессов возбуждения и торможения. При сдвигах циркадианного ритма от 3 до 12 часов сроки перестройки различных функций колеблются от 4 до 15 суток и более.

Комплексно; исследование скорости синхронизации суточных ритмов сердечно-сосудистой системы показало, что их нормализация и установление хроноалгоритма на новое поясное время после перелета на запад (порядка 8 часов) происходит к 25—35- му дню, а после перелета на восток — к 10— 25-му. Синхронизация суточного ритма частоты дыхания при перелете на восток происходит вдвое быстрее, чем при перелете в обратном направлении.

Военное ведомство США рекомендовало при перелетах на восток для сохранения хорошего самочувствия в день вылета передвинуть режим питания и деловой активности на б часов вперед, в самолете выключить свет, принять снотворное, а перед приземлением съесть плотный белковый завтрак и выпить кофе.

Другим путем устранения десинхроноза являются рекомендации возможно более быстрого возвращения на базу экипажа, с тем, чтобы до минимума свести пребывание в другом часовом поясе. Предлагается также в качестве меры устранения десинхроноза поддержание в течение всего времени рейса режима сна и отдыха, соответствующих пункту постоянного проживания. Во всяком случае, не рекомендуется по прилете переводить стрелки часов сразу же на местное время. Это следует делать постепенно, что позволяет перенести десинхронизацию с меньшей нагрузкой на физиологические системы. Многократные трансмеридианные перелеты приводят к дезорганизации физиологических ритмов, уплощению и "разрыхлению" их. Это в какой-то мере свидетельствует о том, что рыхлость ритмов, их неустойчивость у членов экипажей самолетов служит приспособительной мерой, обеспечивающей повышенную готовность физиологических функций к перестройке.

В.А. Матюхин и др. (1976) наблюдали после перелетов на 7 часовых поясов в 1 -е сутки стадию десинхронизации. На 5—10- е сутки отмечается стадия неустойчивой синхронизации. Она сопровождается изменениями амплитуды биоритма физиологических функций, относительным смещением акрофаз в зону нормы. Наконец, на 25— 35- е сутки наступает состояние устойчивой синхронизации.

Характерным признаком ритмических изменений функций организма у моряков в процессе адаптации к условиям плавания является смещение акрофазы с 10 на 14 часов, а в дальнейшем — на 18 часов с постепенным снижением физиологического уровня показателей. Наиболее существенные изменения суточной динамики физиологических процессов отмечаются прикратковременных (15 суток) и длительных (4 месяца) плаваниях, что отражает в этот период не только взаимоотношения синхронизируемых систем, но и состояние организма в целом.

При исследовании работоспособности в изолированной камере до и после перевода стрелок часов на 8 часов вперед и назад времени, необходимого для перестройки, было больше, когда сон приходился на период между 8 и 16 часами (как бывает обычно при работе в ночную смену), чем тогда, когда он приходился на промежуток от 16 часов до полуночи. В первом случае сдвигалась обычная последовательность сна, работы и отдыха, и биоритм должен был приспосабливаться к их изменениям.

Изложенное свидетельствует о том , что у значительной части специалистов операторного профиля состояния устойчивой адаптации к постоянному чередованию дневных и ночных циклов деятельности не наступает. Оптимизации профессиональной деятельности человека в условиях хронофизиологической адаптации можно достичь предварительной перестройкой биоритмов в направлении предстоящего фазового сдвига внешних датчиков времени, соответствием индивидуальной типологии суточного ритма физиологических функций ритма труда и отдыха, прогнозированием течения адаптации, использованием мер неспецифической профилактики и фармакологических средств.

Большой интерес представляют онтогенетические аспекты формирования биоритмологических типов человека. В.А. Доскин и Н.Н. Куинджи (1989) предложили выделять ритмичный и аритмичный типы. В свою очередь, ритмичный тип делится на утренний и вечерний. Согласно полученным ими данным, у детей 10—11 лет, обучавшихся на протяжении 4 лет в первую смену, установлено

17

совпадение акрофаз циркадианных ритмов температуры тела и умственной работоспособности по утреннему типу у 16,5%, по вечернему — у 30,6% (аритмики составили 52,9%). Это позволило сделать вывод о том, что у детей среднего школьного возраста отсутствует четкая типизация биоритмологического профиля, но имеются необходимые генотипические предпосылки к детерминированности определенного временного оптимума основных физиологических функций.

По мере увеличения возраста (с 10 до 45 лет) происходит расширение биоритмологического оптимума работоспособности, т.е. периода ее максимального подъема, обусловленного циркадианным ритмом. Это прослеживается как у лиц утреннего, так и вечернего биоритмологического типа. Предполагается, что формирование биоритмологического типа заканчивается к 17 годам, хотя возрастная динамика основных биоритмологических свойств продолжается. Установлено, что лица вечернего типа легче адаптируются к работе ночью и к двух- и трехсменному труду. Это объясняется большей пластичностью механизмов, контролирующих ритм сон— бодрствование, у людей этого типа по сравнению с лицами утреннего биоритмологического типа.

Нарушение естественных соотношений между ритмами внешней среды (геофизическими и социальными датчиками времени) и физиологическими ритмами человека называется внешней десинхронизацией, а нарушение естественных фазовых соотношений между самими физиологическими ритмами — внутренней десинхронизацией. В наиболее яркой форме внешняя и внутренняя десинхронизации проявляются при быстрых трансмеридианных перелетах и переездах. Имеется некоторая критическая скорость смены часовых поясов, при которой перестройка биоритмов человека по фазе оказывается затрудненной, и требуется определенное время, чтобы фазовые соотношения ритмов среды и организма нормализовались. Смещение времени выполнения физической работы средней тяжести на ночные часы в течение 15 дней не приводило к изменению суточного ритма физиологических функций, тогда как перелет в широтном направлении со сдвигом местного времени приводил к полной сравнительно быстрой перестройке физиологических ритмов.

Для переходного процесса после сдвига фазы внешнего принудителя всегда характерно нарушение упорядоченности циркадианной системы (десинхроноз). Вероятно, оно способствует снижению работоспособности и различным недомоганиям, наблюдаемым после перелетов. Вопрос о том, могут ли многократные перелеты или сдвиги фазы приводить к более серьезным последствиям, остается открытым. Эта проблема, прежде всего, касается тех сменных рабочих, которые постоянно живут в ситуации конфликта между сдвинутыми и несдвинутыми времязадателями. Их циркадианная система редко приспосабливается к ночной работе, а изменения формы суточной волны отражают скорее временное нарушение, чем подлинный сдвиг ритма.

Изменения биоритмов возникают при миграции населения в иные климатогеографические зоны. Исследования В.С. Новикова и Н.Р. Деряпы (1992) выявили ряд особенностей, позволяющих считать, что в процессе адаптации человека к новым климатическим условиям происходит рассогласование фазовых взаимоотношений циркадианных ритмов по сезонам года. Так, суточная ритмика абсолютного количества лейкоцитов в периферической крови лиц, адаптирующихся к условиям Арктики, характеризуется во все периоды года максимальным содержанием лейкоцитов утром и ночью, между б—10 и 22—2 часами, и минимальным — днем, в 12—14 часов. В то же время амплитуда колебаний абсолютного числа лейкоцитов в течение суток в разное время года различная. Больший размах колебаний отмечается осенью, меньший — весной и летом. По-видимому, если в средних широтах равномерные и постоянные смены дня и ночи способствуют установлению суточных ритмов физиологических функций, то длинная полярная ночь или непрерывный полярный день постепенно приводят к изменению воспроизводимости циркадианных ритмов, что проявляется, в частности, в сглаживании ритмики и уменьшении амплитуды колебаний числа лейкоцитов.

Таким образом, хронофизиологическая адаптация человека в Арктике сопровождается сложной функциональной перестройкой ритмической организации физиологических процессов, проявляющейся изменением воспроизводимости суточных амплитудно-фазовых соотношений факторов неспецифической защиты и рассогласованием циркадианного и цирканнуального ритмов защитных функций организма по сезонам года. Главное отличие суточной ритмики защитных функций организма в условиях высоких широт — иная периодичность изменений. В условиях высоких широт суточная ритмика показателей внутриклеточного обмена нейтрофилов, фагоцитарной активности лейкоцитов, бактерицидной способности лизоцима слюны, сыворотки крови и кожи характеризуется наиболее высокими показателями в первой половине дня, а в средних широтах — во второй.

18

Хронопатология

Как уже отмечалось выше, Хронопатология — это раздел хрономедицины, который изучает влияние нарушений биоритмов на развитие заболеваний и влияние заболеваний на нарушение биоритмов. Нарушение биоритмов есть десинхроноз. Следовательно, хронопатология изучает влияние десинхронозов на возникновение болезней, а также формирование десинхронозов при тех или иных заболеваниях. В противовес хронопатологии можно говорить о хронофизиологии, т.е. разделе физиологии, изучающем закономерности формирования биоритмов и их изменений в рамках сохранения состояния здоровья.

Отметим главные особенности десинхронозов. Принято различать состояние внешнего и внутреннего десинхроноза. Первый проявляется в возникновении фазового рассогласования между ритмами системы и периодическими изменениями во внешней среде, главным образом изменениями датчиков времени. Типичными являются десинхронизирующие эффекты при перелетах в широтном и долготном направлениях. Внутренний десинхроноз заключается в отсутствии временной координации между ритмами внутри системы. Как правило, внешний десихроноз приводит к появлению внутреннего. Внешний и внутренний десинхроноз представляют собой основную форму хронопатологии. Именно десинхроноз является первым признаком любого физиологического дискомфорта, который всегда возникает при стрессовых ситуациях.

Б.С. Алякринский (1989) выделил и описал следующие формы десинхроноза: острый и хронический, явный и скрытый, тотальный и частичный. По мнению автора, острый десинхроноз возникает при экстренном рассогласовании датчиков времени. Например, перемещение в западном или восточном направлении на большие расстояния. Хронический десинхроноз возникает при повторных рассогласованиях биологических ритмов с датчиками времени. Примером может служить сменная работа. Явный десинхроноз проявляется в дискомфорте физиологических функций. Типичны жалобы на плохой сон, снижение аппетита, изменение артериального давления, пульса и т. п.

С течением времени явный десинхроноз купируется, и организм переходит в состояние скрытого десинхроноза. Тотальным десинхронозом называется состояние организма, при котором нарушена вся циркадная система во всех или в большинстве звеньев. Частичный десинхроноз характеризуется рассогласованием ряда суточных ритмов, а остальные не меняются.

Степень чувствительности к десинхронозу индивидуальна. Есть люди, высокочувствительные даже к незначительному рассогласованию биоритмов, но есть и индивиды, хорошо переносящие значительные временные сдвиги. Длительно существующий десинхроноз может быть предшественником патологических состояний, а в ряде случаев и обуславливается ими. Во всяком случае, проблема десинхроноза заслуживает особого внимания, поскольку рассогласование биоритмов приводит к снижению работоспособности человека.

В зрелом возрасте здоровый человек характеризуется специфическим биоритмологическим статусом, который может служить эталоном оптимума "количества здоровья", обеспечивающего максимум адаптивных возможностей и высокую мощность функциональных резервов.

Суточная стереотипность и последовательность изменений физиологических систем весьма устойчива, и в этой связи следует особо подчеркнуть перспективность изучения конституциональных особенностей циркадианных ритмов.

С точки зрения хронобиологии следует полностью пересмотреть понятие "нормальная величина". Идеальная норма для любого показателя, имеющего диагностическое значение, должна быть переменной в зависимости от определяющих ее факторов. Одним из важнейших факторов является время. Доверительные интервалы колебаний нормальных величин во времени Ф. Халберг предложил называть хронодесмами. Исследуемый показатель может находиться в пределах нормальных колебаний, но быть оцененным выше или ниже нормы, и наоборот: он может ошибочно рассматриваться как нормальный, хотя на самом деле его значение ниже или выше нормы. Благодаря использованию хронодесмов станет реальной хронодиагностика — выявление ранних стадий заболевания, когда еще нет выраженных симптомов, а имеющиеся неспецифические нарушения укладываются в картину десинхроноза. Вероятно, надо ориентироваться не на стандартные нормальные величины, а на стандартный циркадианный профиль этих величин.

Г.Б.Федосеев и соавт. (1987) считают, что для своевременного и более раннего выявления нарушения функций регистрацию и оценку их следует проводить в период максимального снижения от мезорного уровня. В частности, авторам удавалось наблюдать уменьшение показателей бронхиальной проходимости ниже границ, допустимых нормой, и отклонения их более чем на 20% от мезорной

19

величины в ночные часы у юношей с длительной ремиссией бронхиальной астмы при отсутствии реакций на холод, физическую нагрузку и отчетливой реакции на ацетилхолин.

У 20% здоровых людей Р.М. Заславской (1991) было установлено нарушение процессов синхронизации суточных ритмов гемодинамических параметров. Это проявлялось сдвигом максимальных значений АД и ЧСС на ночные часы, несогласованностью изменений систолического и диастолического давления, десинхронизацией суточных ритмов параметров центральной и периферической гемодинамики и другими проявлениями.

Указанные изменения временной организации кровообращения могут служить ранним диагностическим критерием наличия функциональной патологии сердечно-сосудистой системы. Очевидно, описанные особенности суточной динамики показателей кровообращения у небольшой части практически здоровых лиц связаны с нарушением механизмов регуляции суточной ритмики функции сердечно-сосудистой системы и являются проявлением синдрома дезадаптации. Такие изменения циркадианной организации гемодинамики могут указывать на развитие начальных стадий заболевания сердечно-сосудистой системы, или предболезни.

Хронобиологические исследования позволяют установить различный характер нарушений суточной ритмики параметров центральной и периферической гемодинамики при заболеваниях сердечнососудистой системы. Характер этих нарушений во многом зависит от стадии процесса. Нередко наблюдаются большой размах амплитуды колебаний в стадии функциональных нарушений и почти полное исчезновение ритмических колебаний в стадии органических изменений сердца и сосудов.

Биоритмологические исследования показателей кровообращения у больных гипертонической болезнью (ГБ) II стадии с гипер- и эукинетическим типами гемодинамики позволили установить отсутствие закономерной суточной ритмики отдельных параметров центрального и почти всех параметров периферического кровообращения. У сохранившихся ритмов диастолического АД, ЧСС, МОС, СИ акрофаза сместилась на более ранние полуденные часы.

Нарушения циркадианной организации процесса кровообращения и активности симпатоадреналовой системы у больных ИБС с кардиосклерозом в сочетании с ГБ и недостаточностью кровообращения (НК) выражены в большей мере, чем у больных с НЦД, ИБС со стенокардией без НК. Следовательно, степень хронопатологических изменений нарастает по мере прогрессирования органических изменений в сердечно-сосудистой системе. У больных ИБС в сочетании с ГБ, НК значительные нарушения циркадианной организации кровообращения, активности симпатоадреналовой системы проявляются отсутствием общей закономерности суточной ритмики АД, ЧСС, УОС, МОС, повышением среднесуточного уровня АД, ЧСС, ОПС и уменьшением мезора УОС, МОС, экскреции ДОФА. Увеличение частоты ночного типа суточных ритмов важнейших показателей кровообращения, патологической синхронизации суточных ритмов гемодинамики при исходно повышенном уровне АД, ЧСС, ОПС и сниженном уровне УОС, МОС создает реальную опасность развития гипертонических кризов и острой левожелудочковой недостаточности в ночные часы суток.

Исследования циркадианной динамики функций органов дыхания проводились Г. Б.Федосеевым с соавт. (1987). Они показали, что в ночное и раннее утреннее время (от 0 до 8 часов) функции органов дыхания у большинства исследованных здоровых и больных ухудшаются, но остаются у здоровых в пределах нормальных величин. Максимумы ухудшения показателей внешнего дыхания отмечаются у некоторых больных бронхиальной астмой не только ночью, но и днем (в 12 и 16 часов).

Сопоставление циркадианной динамики функции бронхов и легких у здоровых и больных позволило прийти к заключению, что суточные ритмы функции дыхания у большинства больных совпадают с соответствующими суточными ритмами у здоровых. Циркадианные ритмы функции органов дыхания больных бронхиальной астмой отличаются от ритмов здоровых увеличением амплитуды суточных колебаний показателей, величины которых выходят за пределы нормальных, причем повышение амплитуды характеризуется ухудшением соответствующих показателей.

Кроме того, больных от здоровых отличает выраженная синхронизация циркадианных изменений различных параметров. Наблюдается одновременное ухудшение проходимости дистальных и проксимальных бронхов, что сопровождается снижением диффузионной способности легких и других показателей, характеризующих функцию органов дыхания. Наибольшее снижение бронхиальной проходимости в ночное время совпадает у больных бронхиальной астмой с максимальной чувствительностью бронхов к ацетилхолину и гистамину.

У здоровых такой синхронизации динамических изменений функции органов дыхания нет. Например, для здоровых не характерно одновременное ухудшение даже в пределах нормальных

20