Физиология адаптации

     Слово адаптация  происходит  от  латинского  adaptacio  - приспособление. Вся  жизнь человека, как здорового, так и больного сопровождается адаптацией.  Адаптация  имеет место к смене дня и ночи,  временам года,  изменениям атмосферного давления,  физическим нагрузкам, длительным перелетам, новым условиям при смене места  жительства..

     В 1975 году на симпозиуме в Москве была принята следующая формулировка:   физиологическая адаптация - это процесс достижения устойчивости уровня активности  механизмов управления функциональных систем, органов и тканей, который  обеспечивает возможность длительной активной жизнедеятельности  организма  животного и  человека в измененных условиях существования и способность к  воспроизведению здорового потомства.

     Всю сумму  разнообразных воздействий на организм человека и животного принято  делить  на  две  категории.  Экстремальные факторы несовместимы с жизнью,   приспособление к ним невозможно. В условиях действия экстремальных факторов  жизнь  возможна только при наличии специальных средств жизнеобеспечения.  Например, полет в космос возможен только в специальных  космических кораблях,  в   которых поддерживается необходимое давление, температура и т.д.  Адаптироваться  же к условиям космоса человек не  может.  Субэкстремальные  факторы - жизнь при  действии этих факторов  возможна  за  счет  перестройки  физиологически адаптивных  механизмов,  которыми располагает сам организм. При чрезмерной силе и  длительности действия  раздражителя  субэкстремальный фактор может превратиться в  экстремальный.

     Процесс приспособления во все времена существования человека играет решающую  роль в сохранении человечества и развитии цивилизации.  Адаптация к недостатку  пищи и воды, холоду и жаре, физической и интеллектуальной нагрузке, социальная  адаптация к друг другу и,  наконец, адаптация к безвыходным стрессовым ситуациям,  которая красной нитью проходит через жизнь каждого человека.

     Существует генотипическая адаптация в  результате  когда, на основе,   наследственности  мутаций  и  естественного отбора происходит формирование  современных видов животных и растений. Генотипическая адаптация стала основой  эволюции, потому что ее достижения закреплены генетически и передаются по   наследству.

    Комплекс видовых наследственных признаков - генотип - становится пунктом  следующего этапа  адаптации,  приобретаемой  в процессе индивидуальной жизни.  Эта  индивидуальная или фенотипическая адаптация формируется в процессе  взаимодействия особи с  окружающей  средой  и обеспечивается глубокими  структурными изменениями организма.

     Фенотипическую адаптацию  можно  определить как развивающийся в ходе  индивидуальной жизни процесс,  в результате которого организм приобретает  отсутствовавшую ранее устойчивость к определенному фактору внешней среды и таким  образом  получает возможность жить  в  условиях,  ранее несовместимых с  жизнью и решать задачи, ранее неразрешимые.

     При первой встрече с новым фактором среды в организме нет готового, вполне   сформированного  механизма,  обеспечивающего современное приспособление.   Имеются только генетически детерминированные предпосылки для  формирования   такого  механизма. Если фактор не подействовал,  механизм остается несформированным. Иными словами,  генетическая программа организма  предусматривает не заранее сформировавшуюся адаптацию, а возможность ее  реализации под влиянием среды.  Это обеспечивает реализацию только тех  адаптационных реакций которые жизненно необходимы. В соответствие с этим следует  считать выгодным для  сохранения вида тот факт,  что результаты фенотипической  адаптации не передаются по наследству.

     В быстро меняющейся среде следующее поколение каждого вида рискует  встретиться с совершенно новыми условиями,  в которых потребуется  не  специализированные реакции предков,  а потенциальная, оставшаяся,  до поры и   времени  неиспользованная возможность адаптации к широкому спектру факторов.

     Срочная адаптация немедленный ответ организма на действие внешнего фактора,  осуществляется путем ухода от фактора (избегание) или мобилизацией функций   которые  позволяют  существовать, несмотря на действие фактора.

     Долговременная адаптация - постепенно развивающийся ответ фактора  обеспечивает осуществление реакций, которые ранее были невозможны и  существование в условиях,  которые ранее были несовместимыми с жизнью.

     Развитие адаптации происходит через ряд фаз.

     1. Начальная фаза адаптации - развивается в самом  начале действия как   физиологического,  так и патогенного фактора.  В первую очередь при действии какого  -  либо  фактора  возникает ориентировочный рефлекс,  который  сопровождается   торможением многих видов деятельности,  проявляющихся  до  этого  момента. После  торможения наблюдается реакции возбуждения.  Возбуждение ЦНС сопровождается  повышенной  функцией  эндокринной  системы, особенно мозгового  слоя   надпочечников.  При этом усиливаются функции кровообращения, дыхания,  катоболические реакции. Однако, все  процессы протекают в эту фазу  некоординированно,  недостаточно синхронизированно,  неэкономно  и    характеризуются срочностью реакций.  Чем сильнее факторы, действующие на организм, тем больше выражена эта фаза адаптации.  Характерным для начальной фазы   является эмоциональный компонент,  причем,  от силы эмоционального компонента  зависит "запускание" вегетативных механизмов, которые опережают соматические.

     2. Фаза - переходная от начальной к устойчивой адаптации. Характеризуется  уменьшением возбудимости ЦНС, снижением интенсивности гормональных сдвигов,  выключением ряда органов и систем, первоначально  включенных  в  реакцию.  В  ходе  этой фазы приспособительные механизмы организма как бы постепенно переключаются на более глубокий,  тканевый уровень. Эта фаза и сопровождающие ее  процессы относительно мало изучены.

     3. Фаза устойчивой адаптации. Является собственно адаптацией -  приспособлением и характеризуется  новым  уровнем  деятельности тканевых,  мембранных, клеточных элементов, органов и систем организма,  перестроившихся под  прикрытием вспомогательных систем.  Эти сдвиги обеспечивают новый уровень  гомеостазиса, адекватного организма и к другим неблагоприятным  факторам -  развивается так называемая перекрестная адаптация.  Переключение реактивности  организма на новый уровень функционирования не дается организму "даром", а  протекает при напряжении управляющих и других систем.  Это напряжение принято  называть ценой адаптации. Любая активность адаптированного организма обходится  ему много дороже,  чем в нормальных условиях. Например, при физической нагрузке в  горных условиях требуется на 25%  больше энергии.

     Поскольку фаза  устойчивой адаптации связана с постоянным напряжением  физиологических механизмов, функциональные резервы во многих случаях могут  истощаться, наиболее истощаемым звеном являются гормональные механизмы.  

      Вследствие истощения физиологических резервов и нарушения взаимодействия нейрогормональных и метаболических механизмов адаптации возникает состояние, которое получило  название  дезадаптация . Фаза дезадаптации характеризуется  теми же сдвигами,  которые наблюдаются в  фазе начальной адаптации  - вновь в  состояние повышенной активности приходят вспомогательные системы - дыхание  и   кровообращение, энергия в организме тратиться неэкономно.  Чаще всего дезадаптация возникает в тех случаях, когда функциональная активность в новых  условиях  чрезмерно или действие адаптогенных факторов усиливается и они по силе  приближаются к экстремальным.

       В случае прекращения действия фактора,   вызывавшего процесс адаптации, организм постепенно начинает терять приобретенные  адаптации. При  повторном воздействии субэкстремального фактора способность  организма к адаптации может быть повышена и  адаптивные сдвиги при этом могут  быть более совершенными. Таким образом, мы можем говорить о том,  что  адаптационные механизмы обладают способностью  к  тренировке и поэтому  прерывистое действие адаптогенных  факторов  является  более  благоприятным  и  обусловливает наиболее стойкую адаптацию.

     Ключевым звеном механизма фенотипической адаптации  является существующая в  клетках взаимосвязь между функцией и генотипическим аппаратом.  Через  эту   взаимосвязь  функциональная нагрузка, вызванная  действием факторов среды,  а также прямое влияние гормонов и медиаторов приводят  к  увеличению  синтеза нуклеиновых  кислот  и  белков  и  как следствие к формированию структурного следа в системах   специфически  ответственных  за адаптацию организма к данному конкретному  фактору среды. В наибольшей мере при этом растет масса  мембранных  структур  ответственных за восприятие клеткой управляющих сигналов, ионный транспорт,  энергообеспечение,  т.е. именно те структуры, которые имитируют  функцию  клетки в  целом.  Формирующийся в итоге системный след представляет собой комплекс  структурных изменений, обеспечивающих расширение звена имитирующего функцию  клеток и тем самым увеличивающий физиологическую мощность доминирующей  функциональной  системы,  ответственной  за  адаптацию.

      После прекращения действия данного фактора среды  на  организм активность  генетического аппарата в клетках,  ответственных за адаптацию системы,  довольно  резко снижается и происходит  исчезновение системного структурного следа.

 

                       Стресс.

     При действии  чрезвычайных или патологических раздражителей приводящих к  напряжению адаптационных механизмов, возникает состояние, называемое стрессом.

     Термин стресс введен в медицинскую литературу в 1936 году Гансом Селье,   который определил стресс как состояние организма, возникающее при предъявлении к  нему любых требований. Различные раздражители  придают стрессу свои особенности  обусловленные возникновением  специфических  реакций  на  качественно различные  воздействия.

     В развитии стресса отмечаются последовательно развивающиеся стадии.

     1. Реакция тревоги,  мобилизации. Это аварийная фаза, для которой  характерно  нарушение гомеостаза ,  усиление процессов распада тканей (катаболизм).  Об этом  свидетельствует уменьшение общего веса, сокращение жировых депо, уменьшение  некоторых органов и тканей (мышечной, тимуса и т.д.). Такая генерализованная   мобильная адаптационная реакция не экономна,  а лишь аварийная.

     Продукты распада  тканей,  видимо становятся строительным материалом для  синтеза новых веществ, необходимых при формировании общей неспецифической  устойчивости к повреждающему агенту.

     2. Стадия резистентности. Характеризуется восстановлением и усилением  анаболических, направленных на образование органических веществ,  процессов.   Повышение  уровня  резистентности наблюдается не только к данному раздражителю,   но и  к  любому другому. Этот феномен,  как уже указывалось,  получил название

перекрестной резистентности.

      3. Стадия  истощения  с  резким усилением распада тканей. При чрезмерно  сильных воздействиях первая аварийная стадия может сразу перейти в стадию  истощения.

     Более поздними работами Селье (1979) и его последователями установлено,  что   механизм реализации стресс - реакции запускается в гипоталамусе под влиянием  нервных импульсов,  поступающих из коры головного мозга,  ретикулярной формации,  лимбической системы.  Происходит активация системы гипоталамус  - гипофиз -  кора   надпочечников  и  возбуждается  симпатическая нервная система.  Наибольшее участие  в реализации стресса принимают кортиколиберин, АКТГ, СТЧ, кортикостероиды,  адреналин.

     Гормонам, как известно,  принадлежит ведущая роль в регуляции активности  ферментов.  Это имеет важное значение в условиях стресса когда возникает  необходимость в изменении качества какого - либо фермента или увеличении его  количества,  т.е. в адаптивном изменении обмена веществ.  Установлено, например, что  кортикостероиды могут влиять на все этапы синтеза и распада ферментов обеспечивая  тем самым "настройку"  обменных  процессов организма.

     Основное направление действия этих гормонов заключается в срочной мобилизации   энергетических  и функциональных резервов организма, причем,  происходит  направленная передача энергетических и  структурных  резервов  организма  в  ответственную за адаптацию доминирующую функциональную систему, где  формируется системный структурный след. При этом стрессовая реакция, с одной  стороны,  потенцирует  формирование   нового   системного структурного следа  и   становление адаптации,  а с другой - за счет своего катаболитического эффекта  способствует  "стиранию" старых, утративших биологическое значение структурных  следов - следовательно, эта реакция является необходимым звеном  в  целостном  механизме  адаптации организма в меняющейся среде обитания (перепрограммирует  адаптационные возможности организма на решение новых задач).

 

                    Биологические ритмы.

     Колебания смены и интенсивности процессов и физиологических реакций, в основе  которых лежат изменения метаболизма биологических систем, обусловленные  влиянием внешних и внутренних факторов. К внешним факторам относятся изменение  освещенности, температуры, магнитного поля,  интенсивности космических излучений,  сезонные и солнечно - лунные влияния. Внутренние факторы -  это нейро - гуморальные процессы,  протекающие в определенном, наследственно закрепленном  ритме и темпе. Частота биоритмов - от нескольких секунд до нескольких лет.  

       Биологические ритмы, вызываемые внутренними факторами изменения активности  с периодом от  20 до 28 часов называются околосуточными или циркадными. Если  период ритмов совпадает с периодами  геофизических циклов, а также близок или  кратен им, их называют адаптивными или экологическими.  К ним относятся суточные,  приливные, лунные и сезонные ритмы. Если период ритмов не совпадает с периодическими изменениями геофизических факторов, их обозначают как  функциональные (например, ритм сердечных сокращений, дыхания, циклы  двигательной активности - ходьба).

     По степени зависимости от внешних периодических процессов выделяют  экзогенные (приобретенные) ритмы и  эндогенные  (привычные).

     Экзогенные ритмы обусловлены изменением факторов окружающей среды  и  могут  исчезать при некоторых условиях (например, анабиоз при понижении внешней  температуры). Приобретенные ритмы возникают  в  процессе индивидуального  развития по типу условного рефлекса и сохраняется в течение определенного времени в  постоянных условиях (например, изменения мышечной работоспособности в  определенные часы суток).

     Эндогенные ритмы являются врожденными, сохраняются в постоянных условиях  среды и передаются по наследству (к ним относятся большинство функциональных и циркадных ритмов).

     Для организма человека характерно повышение в  дневные  и снижение в ночные  часы физиологических функций, обеспечивающих его физиологическую активность  частоты  сердечных  сокращений, минутного объема крови,  АД, температуры  тела, потребление кислорода, содержание сахара в крови, физической и умственной работоспособности и т.д.

     Под действием меняющихся с суточной периодичностью факторов происходит  внешнее согласование циркадных ритмов.  Первичным синхронизатором у животных и  растений служит, как правило, солнечный свет, у человека им становятся также  социальные факторы.

     Динамика суточных ритмов у человека обусловлена не только врожденными  механизмами, но и выработанным в течение жизни суточным стереотипом  деятельности.  По мнению большинства исследователей, регуляция физиологических  ритмов у высших  животных и человека осуществляется в основном гипоталамо - гипофизарной системой.

 

           Адаптация к условиям длительных перелетов

     В условиях длительных полетов и поездок  при  пересечении многих временных   поясов организм человека вынужден приспосабливаться к новому циклу смены дня и   ночи.  Организм  получает информацию о пересечении временных поясов за счет  воздействий, связанных также с изменениями влияний как  магнитного,  так  и электрического полей Земли.

     Разлад в системе взаимодействия биоритмов,  характеризующих протекание  различных физиологических процессов в органах и системах организма получил  название десинхроноза.  При десинхронозе типичны  жалобы  на  плохой  сон,   уменьшение аппетита, раздражительности, отмечается  снижение  работоспособности    и рассогласование по  фазе  с датчиками времени частоты сокращений, дыхания,  АД,   температуры тела и др. функций, изменяется реактивность организма.  Это состояние  имеет существенное неблагоприятное значение для процесса адаптации.

     Ведущее значение в процессе адаптации в условиях формирования новых биоритмов  имеет функция ЦНС. На субклеточном уровне в  ЦНС отмечается деструкция  митохондрий и других структур.

      Одновременно в ЦНС развиваются процессы  регенерации,  которые обеспечивают  восстановление  функции  и  структуры к 12-15 дню после перелета.  Перестройка  функции ЦНС при адаптации к изменению суточной  периодики  сопровождается  перестройкой функций желез внутренней секреции (гипофиза, надпочечников, щитовидной железы). Это приводит к изменению в динамике температуры тела,  интенсивности обмена веществ и энергии, активности систем, органов и  тканей.   Динамика перестройки такова,  что если в начальной стадии адаптации эти показатели в  дневные часы  снижены, то  при  достижении  устойчивой фазы они переходят в соответствие с ритмом дня и ночи.  В условиях космоса также происходит нарушение  привычных и формирование новых биоритмов. Различные функции организма  перестраиваются на новый ритм в  разные сроки:  динамика высших корковых функций  в течение 1-2 суток, ЧСС и температура тела в течение  5-7  суток,  умственная работоспособность в течение 3-10 суток. Новый или частично измененный ритм  остается непрочным и довольно быстро может  быть разрушен.

 

            Адаптация к действию низкой температуры.

     Условия, при которых организм должен адаптироваться к холоду могут быть  различными. Одним из возможных вариантов таких условий - работа в холодных цехах  или холодильниках.  При этом холод действует прерывисто. В связи с усиленными  темпами освоения Крайнего  Севера  в настоящее время актуальным становится вопрос адаптации организма человека к жизни в  северных  широтах, где он подвергается не  только воздействию низкой температуры, но также изменению режима освещенности и уровня радиации.

     Холодовая адаптация сопровождается большими перестройками в организме.  В  первую очередь на снижение температуры окружающей среды реагирует  перестройкой своей деятельности сердечно - сосудистая система: увеличивается систолический  выброс, частота  сердечных  сокращений.  Наблюдается спазм периферических сосудов,  вследствие чего снижается температура кожи. Это приводит к уменьшению  теплоотдачи. По мере адаптации к холодовому фактору изменения кожного  кровообращения становятся менее  выраженными, поэтому у акклиматизированных  людей температура кожи на 2-3" выше,  чем у не акклиматизированных.  Кроме того,  у

них наблюдается снижение температурного анализатора.

     Уменьшение теплоотдачи при холодовом воздействии достигается путем  снижения   влагопотерь  с дыханием.  Изменение ЖЕЛ, диффузной способности легких  сопровождается  повышением  количества эритроцитов  и  гемоглобина в крови,  т.е.   увеличением кислородной емкости крои -  все  мобилизуется  на  достаточное обеспечение тканей  организма кислородом в условиях повышенной метаболической  активности.

     Так как  наряду со снижением теплопотерь возрастает окислительный метаболизм -  так называемая химическая  терморегуляция, в  первые дни пребывания на Севере основной обмен повышается, по мнению некоторых авторов,  на 43%  (в последующем,  по мере  достижения адаптации,  основной обмен снижается почти до нормы).

     Установлено, что охлаждение вызывает реакцию напряжения - стресс. В  осуществлении которой прежде всего участвуют гормоны гипофиза (АКТГ,  ТТГ) и  надпочечников.  Катехоламины оказывают калоригенное действие за счет  катаболического эффекта,  глюкокортикоиды способствуют  синтезу окислительных  ферментов,  тем самым повышают теплопродукцию. Тироксин обеспечивает  повышение теплопродукции, а  также потенцирует калоригенное действие норадреналина и адреналина,  активизирует систему митохондрий  - главных  энергетических  станций клетки,  разобщает окисление и фосфорилирование.

     Стойкая адаптация достигается благодаря перестройке метаболизма РНК в нейронах  и нейроглии ядер гипоталамуса, усиленно идет липидный обмен,  что выгодно  организму для интенсификации энергетических процессов. У людей, живущих на  Севере, повышено содержание в  крови  жирных кислот,  уровень глюкозы несколько

снижается.

     Становление адаптации  в Северных широтах сопряжено часто с некоторыми  симптомами: отдышка, быстрая утомляемость, гипоксические явления  и др.  Эти  симптомы являются проявлением так называемого "синдрома полярного напряжения".

     У некоторых  лиц  в  условиях Севера защитные механизмы и адаптивная  перестройка организма могут давать срыв -  дезадаптацию. При этом проявляется ряд  патологических симптомов,  называемых полярной болезнью.

 

           Адаптация человека к условиям цивилизации

     Факторы, вызывающие адаптацию,  во многом являются общими для животных  и человека.  Однако,  процесс адаптации животных носит, по существу,  в основном  физиологический характер, в то время как для человека процесс адаптации тесно  связан,  к тому же, с социальными сторонами его жизни и его качествами личности.  

      Человек  имеет  в своем распоряжении разнообразные протективные (защитные)  средства,  которые дает  ему  цивилизация  - одежду, дома с искусственным климатом и  др.,  освобождающие организм от нагрузки на некоторые адаптивные системы.  С   другой стороны, под  влиянием защитных технических и других мероприятий в  человеческом организме возникает гиподинамия в  деятельности различных  систем и  человек утрачивает тренированность и тренируемость. Адаптивные механизмы  детренируются,  становятся бездеятельными - в результате отмечается снижение  сопротивляемости организма.

     Возрастающая перегрузка   различными  видами  информации, производственные  процессы,  для которых необходимо  повышенное умственное напряжение,  характерны  для людей,  занятых в любой отрасли народного хозяйства  Факторы,  вызывающие   психическое напряжение, выдвигаются  на  первый  план среди многочисленных условий, требующих адаптацию организма человека. Наряду с факторами, для которых  необходима активизация физиологических механизмов приспособления,  действуют  факторы чисто социальные - отношения в коллективе,  субординационные отношения и  т.д.

     Эмоции сопровождают человека при изменении места и  условий жизни,  при  физических нагрузках и перенапряжениях и, наоборот, при вынужденном ограничении  движений.

     Реакция на эмоциональное напряжение неспецифична, она выработана в ходе  эволюции и одновременно служит важным  звеном, "запускающим" всю  нейрогуморальную систему адаптационных механизмов. Адаптация к воздействию  психогенных факторов протекает по разному у лиц с разным типом ВНД.  У крайних  типов (холериков и меланхоликов) такая адаптация часто нестойкая,  рано или поздно  факторы,  воздействующие  на психику,  могут привести к срыву ВНД и развитию  неврозов.

 

                Адаптация к дефициту информации

     Частичная утрата  информации например,  выключение одного из анализаторов или  искусственное лишение человека  одного  из видов внешней  информации  приводит к  адаптационным сдвигам по типу компенсации. Так, у слепых активируется тактильная и  слуховая чувствительность.

     Относительно полная изоляция человека от каких бы  то  ни было раздражений   приводит  к нарушению режима сна,  появлению зрительных и слуховых галлюцинаций  и другим психическим  расстройствам, которые могут стать необратимыми.  Адаптация  к полному лишению информации невозможна.

ПРЕДМЕТЫ

О НАС

«Dendrit» - портал для студентов медицинских ВУЗов, включающий в себя собрание актуальных учебных материалов (учебники, лекции, методические пособия, фотографии анатомических и гистологических препаратов), которые постоянно обновляются по ходу учебного процесса в ЯГМУ.