Основы валеологии

Кожные покровы и слизистые оболочки обеспечивают невосприимчивость, с одной стороны, как механические защитные барьеры, а с другой стороны - и вследствие выделения антимикробных веществ широкого диапазона действия. Так, в секретах потовых и сальных желез кожи находятся различные ингибиторы, молочные и жирные кислоты, угнетающие многие виды патогенных бактерий. Слизистая оболочка желудка секретирует соляную кислоту, в которой быстро инактивируется холерный вибрион. Многие слизистые оболочки продуцируют муколитический фермент лизоцим, подавляющий благодаря муколитическому действию рост и размножение бактерий и вирусов. Он обнаружен в больших концентрациях в гранулах полиморфноядерных лейкоцитов и в макрофагах легочной ткани. При распаде этих клеток лизоцим выделяется во внеклеточную жидкость. Этот белок содержится также в слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта, носоглотки и в слезной жидкости и сдерживает рост обитающих в этих средах сапрофитных микроорганизмов. Не вызывает сомнения в связи с этим важность поддержания оптимального состояния активности отмеченных структур в обеспечении надежного иммунитета человека.

Мощным естественным фактором иммунитета являются и лимфатические узлы. Проникновение в них патогенных бактерий приводит к развитию воспалительного процесса, сопровождающегося освобождением из тканей биологически активных веществ. Под влиянием последних происходит активация лейкоцитов, склеивающихся вокруг патогенных микробов и препятствующих их распространению в кровоток и в подлежащие органы и ткани.

Фагоциты и фагоцитоз. Защитную функцию клеток, способных поглощать и переваривать микробы, впервые показал И.И. Мечников, назвав их фагоцитами. Среди них он различал микрофаги: нейтрофилы, эозинофилы, базофилы - и макрофаги: моноциты крови, гистоциты, эндотелиальные и ретикулярные клетки внутренних органов и костного мозга.

Сам процесс уничтожения микробов фагоцитами называется фагоцитозом. Различают завершенный и незавершенный фагоцитоз. Завершенный заканчивается полным разрушением микрофага. Однако некоторые виды микроорганизмов проявляют большую устойчивость к лизосомальным антимикробным веществам или даже размножаются внутри фагоцитов. Такой незавершенный фагоцитоз чаще наблюдается в нейтрофилах и заканчивается их гибелью, в других же случаях фагоцитированные микробы выталкиваются из них. В отличие от нейтрофилов, которые поглощают и переваривают в основном истинные бактерии, макрофаги фагоцитируют спирохеты, актиномицеты, грибки, простейшие, вирусы, а также атрофирующиеся, омертвевшие или злокачественно перерожденные клетки. Нормальные киллеры, или клетки-убийцы, - это крупные лимфоциты с большим количеством цитотоксических веществ, на внешней мембране которых имеются специфические рецепторы, распознающие, например, злокачественные и инфицированные вирусом клетки.

Гуморальные факторы иммунитета, обеспечивающие врожденную резистентность организма, очень многочисленны. Вырабатываются они разнообразными клетками, главным образом Т-лимфоцитами и макрофагами, и нередко являются их активаторами. Концентрация их в крови и лимфе здоровых людей небольшая, но при инфицировании может резко возрастать. Большинство гуморальных факторов обладает антимикробной активностью и широким спектром действия. Природа их многообразна, но, как правило, они являются полипептидами.

Среди гуморальных факторов антиинфекционной защиты основное значение придают комплементу, действующему в сочетании с ним пропердину, интерлейкину-1 (ИЛ-1), С-реактивному белку (СРБ), интерферону-1 и другим микроцидным факторам крови.

СРБ относится к белкам острой фазы, которая возникает в организме под влиянием внешних или внутренних причин и характеризуется рядом реакций со стороны различных систем организма, в том числе и иммунной. Внешне эта фаза характеризуется количественным возрастанием некоторых циркулирующих белков плазмы, в частности СРБ увеличивает их концентрацию в 1000 раз.

Данные, которые имеют прямое отношение к биологической функции СРБ, вытекают из исследования его связывающей активности. Выявлены две главные группы связывающей активности СРБ. Первая - связывание с фосфохолиновыми соединениями, которые широко представлены на мембранах бактерий, в экстрактах многих паразитов, кожных грибков. Вторая обеспечивает связывание с поликатионами, миелиновыми основными белками, являющимися интегральными составными частями клеток и освобождающимися в пораженной ткани. СРБ, как и иммуноглобулины, обладает способностью приобретать биологические свойства после соединения с вышеперечисленными соединениями путем изменения конфигурации молекулы. Будучи связанными с какой-либо химической молекулой, СРБ могут служить посредниками в осаждении, агглютинации, капсулярном набухании бактерий и активации комплемента. СРБ присутствует в каждой нормальной сыворотке, но в очень малых количествах. Вопрос заключается не в том, присутствует ли в сыворотке СРБ, а в том - сколько его? В норме количество СРБ составляет приблизительно 0,58 мкг/мл. Количество СРБ как реактанта острой фазы увеличивается до 500 мкг/мл. Синтезируется он в геноцитах, индуктор его синтеза - интеркин-1.

В теоретическом плане изучение реакции острой фазы позволило поставить принципиальные вопросы: во всех ли случаях внедрения антигена в организм включается иммунная система для его удаления? Так ли уж необходимо и биологически целесообразно включать в работу сложные и многообразные механизмы иммунного ответа на проникновение в организм даже незначительных доз антигена?

В опытах на мышах было показано, что внутривенное введение им за 30 минут до заражения смертельной дозой пневмококка полученного из плазмы человека СРБ защищало от гибели 50-80% этих особей. Описанные опыты косвенно дают отрицательный ответ на поставленный выше вопрос и заставляют пересмотреть некоторые представления о характеристике иммунного ответа, общепринятые в последнее время.

Структурно сформированного комплемента как гуморального фактора иммунитета в организме здоровых людей и животных, нет - в крови циркулируют его компоненты: находясь в разобщенном состоянии, они являются инертными белками - предшественниками комплемента. Формирование комплемента в единое целое происходит при внедрении в организм болезнетворных микробов или других антигенов. При этом на основе его инертных субстанций они создают ферментоподобные соединения (С1-С9), вызывающие цепную реакцию образования комплемента, способного лизировать клетки (бактерии, эритроциты) или чаще просто элиминировать генетически чужеродную метку. Кроме того, существует по меньшей мере 11 регуляторных белков, влияющих на активность системы комплемента.

Различают классический и альтернативный пути активации комплемента. Первый из них инициируется иммунным комплексом АГ-AT, второй, более редкий, - некоторыми полисахаридами и липополисахаридами бактерий без участия антител. Для активации комплемента по альтернативному пути требуется, кроме прочих факторов, плазменный белок пропердин. При активации факторы комплемента расщепляются на мелкие и крупные фрагменты. Последние, обычно обозначаемые буквой «в», обладают двумя основными свойствами: они могут связываться с клеточными мембранами и активировать следующий фактор в каскадной реакции комплемента. Мелкие фрагменты, обозначаемые буквой «а», обладают хемотоксическим действием и способностью повышать проницаемость мембран. Кроме того, они активируют гранулоциты и макрофаги и вызывают воспалительные реакции. При расщеплении промежуточных факторов комплемента высвобождаются вещества, вызывающие иммунную адгезию (агрегацию чужеродных клеток), опсонизацию (изменение свойств поверхности чужеродных клеток, при котором они становятся более доступными для фагоцитоза) и виролиз (разрушение вирусов). На конечном этапе образуется цитолитический комплекс СБ-9, вызывающий повреждение и уничтожение чужеродных клеток, несущих антитела (иммуногемолиз, бактериолиз). Такие эффекты антител, как гемолитический, бактериологический и цитоксический, проявляется только в присутствии комплемента.

Интерферон относится к группе видоспецифических гликопротеинов, обладающих антивирусным действием. Синтез и выделение интерферона происходит за несколько часов, благодаря чему защита против размножения внедрившихся вирусов обеспечивается еще до того, как начнет повышаться в крови содержание специфических антител.

Естественные антитела содержатся в плазме крови и активны против чужеродных агентов, с которыми организм никогда раньше не сталкивался (например, агглютинины плазмы крови). Эти образования называют также нормальными антителами. Однако, поскольку подобные антитела не были обнаружены у животных, выращенных в строго стерильных условиях, они вряд ли могут быть действительно «естественными» - вероятно, их присутствие объясняется невыявленным контактом с соответствующими антигенами либо перекрестными реакциями, обусловленными их низкой специфичностью.

7.6 Факторы риска иммунитета

В настоящее время иммунная система представляется как система распознавания внешнего и внутреннего мира, только мира органического - вирусов, микробов, поврежденных и аномальных клеток, полисахаридов, белков. При определении того, что принадлежит организму и что нет, иммунная система обращает особое внимание на детали химии белков, ибо из всех молекул, составляющих живые организмы, белки являются наиболее характерными и наиболее специализированными. То есть в организме есть система, которая прощупывает внешний мир ежесекундно, постоянно - она анализирует все, что попадает в человека, будь то с пищей или через кожу. И это не просто «узнавание», но и расшифровка структуры, и создание против нее реагентов. Подобно нервной системе, иммунная способна «учиться». Она анализирует опыт «встречи» с чужеродным белком, запоминает его практически на всю жизнь и передает будущим поколениям клеток. Поскольку ее ткани очень активны и сильно вовлечены в процесс информации, ее клетки становятся очень быстро и необычайно сильно подверженными повреждениям такими видами энергии и материи, которые могут изменить (мутировать) ДНК. Такое понимание работы иммунной системы позволяет заниматься уже не только защитой организма, но и более широкими проблемами, связанными с самой сутью жизни. За последние десятилетия иммунная система людей испытывает огромную нагрузку в результате стрессов, применения лекарств, нездоровой экологии и вредных привычек. Напряжение иммунитета как одного из механизмов адаптации организма, направленного на восстановление нарушений гомеостаза, вызванных факторами измененной человеком среды, получило название антропоэкологического инфекционно-иммунологического напряжения. Нескомпенсированное напряжение иммунитета обозначается термином утомление, когда речь идет о срыве механизмов адаптации и развитии неустойчивого состояния, которое может перейти в болезнь. Усилившееся за последние десятилетия давление на человеческий организм неадекватных факторов и многочисленных чужеродных соединений - ксенобиотиков проявляется в виде изменений на всех уровнях организации иммунной системы, массовой аллергизации людей, в преобладании хронических процессов над острыми, в росте онкологических заболеваний.

Развитие антропоэкологического инфекционно-иммунологического «утомления», характерного для человека, находящегося между здоровьем и болезнью, и охватывающего до 70% людей на Земле, создает постоянную угрозу для роста так называемых экологически зависимых болезней.

Проблема влияния опасных и вредных экологических факторов (ОВЭФ) на организм человека в значительной степени определяется тем, что это влияние опосредуется через кроветворную и иммунную системы. Этому способствует целый ряд факторов и, главным образом, подвижность клеточных элементов обеих систем. В связи с этим при любом пути воздействия ОВЭФ (воздушный, энтеральный, контактный, лучевой) возникает непосредственный контакт с клетками кроветворной и иммунной систем и формируется целостная (системная) реакция на факторы воздействия с соответствующими клинико-иммунологическими и гематологическими проявлениями.

Классификация ОВЭФ с учетом специфики воздействия на кроветворную и иммунную системы может быть представлена тремя большими группами факторов: химическими, физическими, биологическими. Так, например, накопление в воздухе оксидов серы, азота, углерода, формальдегида, промышленной пыли (а в ней - соединений тяжелых металлов, поверхностно-активных веществ и других загрязнителей) обусловливает не только раздражение слизистых дыхательных путей, но и инактивирует факторы местного иммунитета, что способствует заболеваниям глаз, полости рта, носа, глотки, нарушению функций ферментов в тканях дыхательных органов и т.д. Кроме того, нарушаются функции мембран клеток, в частности, их рецепторных белков.

Более активное воздействие ксенобиотиков на организм обусловлено ростом их количества, разнообразия, комбинированным действием, ведущим к изменению иммунного статуса, нарушениям метаболических процессов и нейрогуморальной регуляции. На этом фоне повышенная чувствительность организма может развиться к веществам как природного происхождения, так и искусственно созданным. Повысилась возможность контакта с бактериальными аллергенами из-за развития отраслей промышленности типа микробиологического синтеза, пока еще несовершенных биотехнологий. Немаловажное значение имеет и совместное их действие с физическими факторами, такими, как ультрафиолетовое, инфракрасное, электромагнитное излучение, которые обусловливают в малых дозах переориентирование метаболических процессов в сторону патологии.

Человеком создано около 10 млн. разнообразных химических веществ, из них в массовом масштабе производится около 5 тыс. наименований. Немаловажное значение среди химических веществ, воздействующих на организм человека, имеют и лекарственные препараты. В обращении находятся тысячи лекарственных веществ, причем большинство из них по отношению к человеческому организму являются ксенобиотиками. В связи с этим могут развиваться иммунологические и аллергические реакции на лекарства, проявляющиеся в поражении различных систем организма. Вот почему учет иммунотропности традиционных лекарственных средств представляется обязательным, поскольку все они в определенной степени влияют на иммунную систему, усугубляя или устраняя иммунологические расстройства. Например, иммуностимулирующим эффектом обладают психотропные (ноотронил, фенамин), плазмозаменяющие (гемодез, желатиноль), бактериальные (колибактерин, бификон) препараты, а также гепатопротекторы, адреномиметики, витамины А, С, Е, группы В, гормоны соматотропные, тиреотропные, паратгормон, инсулин, эстрон, пролактин и др. В то же время большинство противовоспалительных препаратов, многие антибиотики, нитрофуранины, кортикостероиды, антикоагулянты и антигистаминные оказывают на иммунную систему иммунодепрессивный эффект. К этому надо добавить и индукцию лекарственных перекрестных аллергических реакций: в частности, с пенициллином перекрестные реакции дают все его аналоги: природные, синтетические, полусинтетические и цефалоспорины; с сульфаниламидами - анестетики, солутан, ПАСК и многие другие; с йодом - рентгеноконтрастные вещества и энтеросептол; с аспирином - анальгетики и нестероидные противовоспалительные.

До сих пор, несмотря на запреты, в животноводстве широко используются лекарственные препараты (в частности, антибиотики, гормоны) как кормовые добавки скоту, в связи с чем из-за передачи по трофическим цепям их опасность возрастает. Существенное место среди таких веществ занимают и соединения различных металлов, особенно тяжелых. Накопление их в средах жизни (воздухе, воде, почве) приводит к неизбежному попаданию в неадекватных количествах в пищевые цепи и накоплению их в конечном звене - организме человека.

В современных экологических условиях возрастает и значение для организма человека микроэлементных загрязнений окружающей среды. Термин микроэлементоз объединяет все патологические процессы, вызванные избытком, дефицитом или дисбалансом микроэлементов. Микроэлементы - это не случайные ингредиенты тканей и жидкостей живых организмов, а компоненты закономерно существующей очень древней и сложной физиологической системы, участвующей в регулировании жизненных функций организма на всех стадиях развития. Согласно современным представлениям, ряд микроэлементов (Fe, Cu, Zn, Mn, Cr, Se, Mo, Со) являются абсолютно необходимыми (эссенциальными) для организма: они влияют на оплодотворение, развитие, рост, жизнеспособность организма, его иммунологические свойства и прочие важнейшие функции. Часть микроэлементов является условно эссенциальными: В, Br, F, Zi, Ni, Si, V. Вместе с тем существует группа токсичных и условно-токсичных микроэлементов Al, Cd, Pb, Hg, Be, Ba, Sr, Sb. Накопление их в организме приводит к поражению разных органов и систем. Микроэлементный статус организма тесно связан с возникновение и прогрессированием злокачественных опухолей. Так, при всех формах рака в крови снижено количество Fe. Повышение частоты онкологических заболеваний связывается также с дефицитом Mg, Se, Mo и, напротив, с повышением уровня As, Cd, Ni, Сu, Mn, V, Sr, сульфатов.

Внесение в культуру лимфоцитов человека многих из вышеприведенных химических веществ и их соединений вызывает появление хромосомных аберраций у значительного количества (до 20%) клеток культуры. Грубые хромосомные нарушения, индуцированные химическими агентами, приводят к нестабильности генома, появлению клеточных мутантов, что создает риск возникновения опухолевого роста. Мутагенный эффект химических агентов (формальдегид, бензол, пестициды) в конечном итоге реализуется повышенной частотой новообразований кроветворной и лимфоидной ткани (лейкозы и лимфомы).

Спектр токсического и иммунного действия химических веществ на кроветворную и иммунную системы не имеет строгой направленности. Перечисленные химические факторы характеризуются не только мутагенным действием, важным также является их свойство вызывать гемо- и иммунодепрессии. Производные бензола и толуол вызывают депрессии кроветворения вплоть до аплазии, лимфопению, снижение фагоцитоза и продукции интерферона. Угнетение иммунной системы возникает при производственном контакте с полиэфирными волокнами, хлоропромовым каучуком, многосернистой нефтью, контакте с хлорорганическими и мышьяксодержащими пестицидами, акрилонитрилами, производными хлорфенилуксусной кислоты. Подобными особенностями обладают соединения никеля, молибдена, ртути, свинца, сероводорода. Интоксикация бериллием вызывает некробиотические процессы в костном мозгу, вольфрамом - снижение уровня иммуноглобулинов. Соединения никеля вызывают сенсибилизацию иммунной системы с развитием аллергических реакций.

К физическим факторам, оказывающим вредное воздействие на иммунную систему, относятся все виды излучения, электромагнитные поля, метеорологические, климатические, географические и космические факторы.

Особой формой загрязнения сред жизни служат радиоактивные вещества и создаваемые ими ионизирующие излучения, которые являются реальным мощным экологическим фактором, воздействующим на все живое. Радиоактивное излучение обладает наряду с общебиологическим и локальным действием на иммунную систему организма, угнетая гуморальный и клеточный иммунитет, что провоцирует отсроченное возникновение лейкозов и лимфом. Практически важной является установленная связь между концентрацией радона в жилых помещениях с частотой возникновения лейкозов - считается, что 20-25% случаев лейкозов возникает именно по этой причине. Источником радиации, воздействующей на человека и все живое, является не только естественное (земное и космическое), но и искусственное излучение, создаваемое источниками, используемыми в медицине, испытания ядерного оружия, атомная энергетика.

Радиационный эффект трудно выделить из комплекса экопатологических факторов, оказывающих неблагоприятное и во многом сходное влияние на организм ребенка, особенно в критические периоды его развития. Сведения о действии малых доз ионизирующей радиации на систему иммунитета у детей крайне недостаточны и нередко противоречивы. При определении риска для здоровья детей, создаваемого постоянным действием низких доз радиации, превышающих естественный уровень излучения не больше чем на один порядок, необходимо учитывать ряд условий: 1) количественные и функциональные сдвиги, установленные при действии высоких доз радиации (1 грей = 100 бэр) не могут быть непосредственно экстраполированы на более низкие дозы, так как реакции организма не подчинены линейной зависимости от дозы облучения; 2) низкие дозы радиации, действующие в течение длительного периода, теоретически менее опасны для клеток, чем аналогичная суммарная доза, полученная однократно, так как при дробном облучении включаются механизмы репарации и другие виды защиты; 3) абсолютно безопасных доз радиации не существует (в том числе и в пределах естественного уровня радиации), ибо всего даже несколько десятков беккерелей (беккерель - 1 распад в 1 мин) может вызвать генную мутацию клетки-предшественника (например, стволовой клетки костного мозга, которая в последующем даст начало пролиферации мутантного клона). Таким образом, прогнозирование риска для здоровья на основе экстраполяции влияний от максимальных значений радиации, угрожающих жизни, до фонового излучения Земли представляет в настоящее время крайне сложную задачу.

Известно, что лимфоциты отличаются наиболее высокой чувствительностью к воздействию ионизирующей радиации. В отличие от других клеток, радиочувствительность лимфоцитов проявляется не только в фазе деления (митозов), но и в фазе покоя (интерфазе). В зависимости от мощности дозы и радиочувствительности организма облучение может вызвать радиационную гибель клеток, функциональные отклонения - нарушение кооперации клеток в иммунном ответе, иммунодепрессию или даже активацию отдельных клеточных клонов. Еще более существенно для формирования патологических реакций генотоксическое действие радиации, которое проявляется в лимфоцитах периферической крови как хромосомные аберрации и генные мутации.

Проявления различных типов мутаций в зависимости от дозы радиации зависят в каждом конкретном случае от факторов наследственного (семейного) предрасположения к определенным реакциям организма на ионизирующую радиацию. Характер генотоксического эффекта может зависеть и от наличия дополнительных факторов: экологическое неблагополучие по ксенобиотикам, неадекватное питание, дефицит витаминов А, Е, С, вызывающий недостаточность систем антиоксидантной защиты. Кроме того, должен быть принят во внимание возрастной фактор: при одних и тех же дозах облучения у детей число хромосомных аберраций лимфоцитов на 20% превышает их уровень в лимфоцитах у взрослых.

Особенность радиационного воздействия на иммунную систему заключается в одновременном развитии иммунологической недостаточности и склонности к аутоиммунным процессам. У части детей снижение специфического противовирусного иммунитета сочетается с повышенной концентрацией в крови циркулирующих иммунных комплексов, склонных фиксироваться в сосудистой стенке и вызывать местную воспалительную реакцию, что подтверждает вероятность развития у этих детей аутоиммунных процессов. Однако риск развития аутоиммунной патологии при воздействии радиации невысок, так как усиление образования аутоантител происходит на фоне нарушения кооперации клеток в иммунном ответе, что скорее ведет к состоянию толерантности. Развивающаяся под действием радиации толерантность к чужеродным антигенам (аллергенам) объясняет отсутствие заметного роста заболеваний атонического генеза (бронхиальная астма и другие респираторные аллеризы) у детей, проживающих в зонах особого контроля.

Как известно, мутации лимфоидных клеток, наступающие под влиянием ионизирующей радиации, и иммунологическая толерантность сопровождаются развитием лимфолейкозов, причем риск их возникновения возрастает на 0,7-1,3% на каждые 100 бэр. Так, в 60-е годы был отмечен подъем заболеваемости детей лейкозами в С.-Петербурге до 10 на 100 000 детского населения, когда производились испытания атомного оружия в атмосфере. Запрет на такие испытания снизил величину «пика» заболеваемости лейкозами, хотя тенденция к ее росту сохранялась и в последующие годы.

При исследовании функционального состояния фагоцитирующих клеток, выполняющих в организме важнейшую элиминационную (удаление) функцию, у детей из зон «жесткого контроля» были выявлены значительные нарушения функции нейтрофилов и моноцитов, снижение миграции клеток в зону воспаления, их высокая разрушаемость - все это свидетельствует о дезорганизации клеток ретикуло-эндотелиальной системы.

Необходимо подчеркнуть, что иммунная система ребенка развивается относительно медленно, причем в процессе ее становления существуют критические периоды, когда чувствительность иммунных клеток по отношению к воздействию факторов внешней среды изменена. Помимо возрастной реактивности существуют конституционные и индивидуальные ее вариации, поэтому проявления различной патологии возможны спустя весьма отдаленный период после воздействия радиации, что требует длительного и постоянного наблюдения за детьми из контролируемых территорий.

Важным показателем реагирования организма человека на воздействие электромагнитного излучения в последние годы считается наличие реакций иммунной системы (как показателя резистентности). Электромагнитные поля вызывают повышенный риск уменьшения всех видов лимфоцитов, развития лейкозов, дисмикроэлементозов, анемий.

У людей, у которых ультрафиолетовое облучение не вызывает заметной пигментации кожи, оно приводит к ряду положительных физиологических сдвигов, усиливает фагоцитоз, изменяет состояние симпатико-адреналовой системы, повышая ее работоспособность и совершенствуя рефлекторные реакции. Пигментация кожи является защитной реакцией на избыточное воздействие солнечной радиации, особенно ультрафиолетовых лучей, которые при их избыточной интенсивности вызывают снижение активности антигенпрезентирующих клеток (макрофагов), подавление Т-клеточного иммунитета и нарушение отторжения измененных и больных клеток кожи. В то же время ультрафиолетовое облучение только крови (как лечебная процедура) повышает активность как Т-, так и В-системы иммунитета, фагоцитоза, аналогично эффектам от кровопусканий и переливания крови.

При интерпретации данных иммунологического обследования необходимо учитывать зависимость изменения показателей от возраста, биологических ритмов и других факторов. Так, существуют возрастные различия, достигающие по содержанию Т-клеток 50%, по JgA - 100% и т.д. Известны сезонные ритмы. Например, отмечается снижение клеточного и стимуляция гуморального иммунитета осенью, весной же наблюдается обратная динамика, зимой - оба звена активируются, летом - подавляются, однако в этот период стимулируются факторы неспецифической резистентности.

Наиболее выражены сезонные ритмы с июня по сентябрь и минимальные - с декабря по март. Обнаружены также и суточные ритмы, наиболее высокие показатели фагоцитоза, пропердина наблюдаются в дневное и вечернее время, наиболее низкие их значения зарегистрированы ночью и в утренние часы; максимальное содержание лимфоцитов наблюдается в 24 часа, наименьшее - при пробуждении. Заметное угнетение Т- и В-систем иммунитета отмечается утром, а активность их возрастает до максимальных значений в полночь. Наибольшая концентрация антител и выраженность аллергических реакций наблюдается во сне, предельно низкие их показатели отмечаются в бодрствующем состоянии.

Биологические значения иммунитета оказываются детерминированными и географической широтой региона. Так, установлено, что показатели неспецифической резистентности в целом у жителей юга значительно выше, чем на севере. Каждый индивидуум адаптирован к тем условиям, в которых он живет постоянно. Вот почему миграции населения, особенно характерные для сегодняшнего дня, зачастую приводят к расстройству иммунологической реактивности. Мигранты не только привозят новую микрофлору, но и сами становятся в новом климатогеографическом регионе иммуннодефицитным контингентом, страдающим повышенной заболеваемостью и ее хронизацией. Для иммунитета небольших коллективов мигрантов имеет значение следующее обстоятельство: когда люди живут в замкнутых малых коллективах, происходит так называемый феномен упрощения микрофлоры, приводящий к падению иммунологической реактивности. Это происходит потому, что нормальная микрофлора, обитающая в кишечнике человека, имеет массу перекрестно реагирующих антигенов с вирулентными и опасными микробными агентами, вследствие чего она выполняет роль тренера, активатора иммунной системы для ее борьбы с патогенными возбудителями. При снижении или отсутствии свежего притока этих возбудителей понижается иммунная защита, приводящая к повышению заболеваемости в ограниченных контингентах. По этой же причине после длительного пребывания космонавтов в космосе все контакты и переговоры с ними после приземления ведутся через непроницаемые прозрачные перегородки, так как они становятся очень чувствительными к банальной инфекции из-за феномена упрощения микрофлоры.

Существует связь иммунологической реактивности с группами крови. У здоровых лиц 18-50 лет наиболее высокий уровень иммунореактивности наблюдается у тех, кто имеет II(А) группу крови. До 25 лет наиболее низкая реактивность у лиц с 1(0) группой, от 30 до 50 лет - у лиц с III(В) группой крови.

Бактериальные и вирусные агенты в момент проникновения в организм вызывают физиологическую реакцию в виде реактивного лейкоцитоза, сдвига лейкоцитарной формулы в пределах зрелых клеточных форм, появление атипичных клеточных элементов (мононуклеаров) в рамках реактивных изменений. Эти реакции кроветворной системы сопровождаются увеличением концентрации антител, повышением активности фагоцитоза. Однако целый ряд бактериальных и вирусных агентов вызывают не физиологический ответ организма, а производят повреждаюшее воздействие на иммунную систему. Это прежде всего относится к ВИЧ-инфекции, вызывающей поражение иммунорегуляторных клеток и как следствие этого глубокий иммунодефицит, сопровождающийся высокой частотой тяжелых инфекций и опухолевых процессов.

Контакт с биологическими факторами часто вызывает сенсибилизацию иммунной системы, повышение титров JgE и аллергические реакции (контакт с лабораторными и домашними животными, клещами домашней пыли, рисовой пылью, пылью пекарских дрожжей и т.д.).

На севере из-за холода выраженность аллергических реакций в целом снижена из-за меньшего набора аллергенов, но в то же время ветреная погода, влажность и низкие температуры приводят к увеличению процента атонических аллергических процессов. Нужно отметить также, что у лиц, подвергающихся частым и продолжительным воздействиям низких температур, аллергические реакции обусловлены выбросом в кровь так называемых холодовых агглютининов, относящихся к JgM, - эти антитела реализуют свои биологические эффекты только при пониженной температуре. При этом увеличивается риск образования антител против собственной соединительной ткани, наблюдается ее поражение во всех системах, что приводит к развитию аутоиммунных заболеваний (ревматизм, ревматоидный артрит, системная красная волчанка и т.д.).

Стресс - обобщенное понятие, отражающее реакцию напряжения организма в ответ на действие чрезмерно интенсивных биологически значимых факторов. Стресс рассматривают как неспецифическую реакцию организма, формирующуюся под влиянием разнообразных опасных факторов и проявляющуюся фазным изменением защитно-приспособительных возможностей организма, состояния его физиологических систем и обмена веществ.

Опасные и вредные экологические факторы и возникающие в организме изменения могут стать стрессорами. Большое значение в развитии стресса у человека имеет чрезмерная физическая нагрузка, а также столь распространенное в настоящее время противоположное состояние - гиподинамия. Ранее указывалось, что тренировка и долговременная адаптация - важный индивидуальный фактор предупреждения стрессорных повреждений разных органов при действии опасных и вредных экологических агентов. Она позволяет нормально осуществлять сложные формы человеческой деятельности в таких экологических негативных условиях (колебания температуры, механическая травма, дыхательная гипоксия вследствие дефицита О2 и избытка СО2), которые для нетренированного организма часто несовместимы с жизнью. Наряду с этим тренировка, повышая мощность одних систем (например, при физической тренировке - кровообращения, дыхания, крови, мышц), снижает функциональные возможности других систем, не принимающих участие в развитии такой адаптации (например, пищеварительной, иммунной и др.). Даже на высоте адаптации к одному опасному или вредному фактору, достигнутой благодаря избытку катехоламинов и кортикостероидов, выделяемых корой надпочечников, можно наблюдать иммунодефицит (угнетение всех или нескольких звеньев иммунитета) со склонностью к инфекциям и ряду расстройств в пищеварительной, дыхательной, выделительной системах. Это означает, что при длительном действии определенного стрессорного агента следует контролировать состояние систем, не только участвующих, но и не принимающих участия в развитии долговременной адаптации.

Ранее (раздел 6) уже было показано, что в ответ на действие на организм слабых или умеренных стрессовых факторов, которыми могут быть и спортивные нагрузки, в нем возникает неспецифическая адаптационная реакция тренировки, при действии же факторов средней силы возникает неспецифическая адаптационная реакция активации. При воздействии сильных факторов в организме стандартно возникает один и тот же комплекс изменений - острый адаптационный синдром, реакция стресса. В триаде: тренировка, активация и стресс - каждая имеет четко ограниченные параметры нейроэндокринных и иммунных изменений, отличающих эти реакции друг от друга.

Для реакции тренировки характерно небольшое повышение секреции глюкоминералокортикоидных гормонов коры надпочечников, нормальные величины активности щитовидной железы, половых желез и тимико-лимфатической (то есть иммунной) системы. При реакции активации - повышение секреции минералокортикоидных гормонов при нормальной секреции глюко-кортикоидов, физиологическое повышение активности щитовидной железы и половых желез, существенное повышение активности тимико-лимфатической системы. При реакции стресса преобладает секреция глюкокортикоидных гормонов, активность щитовидной и половых желез угнетена, активность тимико-лимфатической системы подавлена. Именно с этим связан известный факт гиперчувствительности спортсменов, находящихся на пике спортивной формы, к простудно-инфекционным заболеваниям.

Таким образом, параметры изменений, характерные для каждой физиологической адаптационной реакции, дают основания считать, что реакции тренировки и активации являются неспецифической основой здоровья (нормы), в то время как показатели стресса являются неспецифической (патофизиологической) основой предболезни и болезни. Так как на человека в течение жизни действуют различные по характеру раздражители и в различных сочетаниях, то в организме всегда идут указанные адаптационные реакции. Искусственно вызывая полезные для организма адаптационные реакции, приводящие к повышению активности иммунной системы, можно оздоровить организм, предупреждать возникновение и развитие различных заболеваний.

Ключевые слова: иммунитет, генотип, антиген, антитело, фагоцитоз.

Контрольные вопросы:

1. Понятие об иммунитете.

2. Характеристика специфической иммунной системы.

3. Характеристика неспецифических гуморальных систем.

4. Характеристика неспецифических клеточных систем.

5. Органы специфической иммунной системы.

6. Характеристика В- и Т-лимфоцитов, их классификация и функции.

7. Понятие об антигенах.

8. Понятие об антителах.

9. Понятие о кооперации иммунокомпетентных клеток.

10. Тканевые факторы иммунитета.

11. Фагоциты и фагоцитоз.

12. Гуморальные факторы иммунитета.

13. Факторы риска иммунитета.

14. Образ жизни и иммунитет.

15. Стресс и иммунитет.

Литература:

Белозерова Е.С. с соавт. Клиническая иммунология и аллергология. Алма-Ата, 1992.

Бутенко Г.М., Вельтищев Ю.Е. Прикладная иммунология. Киев,1984.

Говалло В.И. Парадоксы иммунологии. М., Знание, 1983.

Глушанок Т.Г., Волкова Л.Н. Тайны здоровья ребенка. СПб, 1994.

Земсков A.M., Земсков В.М. Справочник оперативной информации по клинической иммунологии и аллергологии. Воронеж, 1995.

Йегер Л. Клиническая иммунология и аллергология. Ч. 1. М., 1983.

Лозовой Л. П., Шергин С.М. Структурная и функциональная организация иммунной системы. Новосибирск, 1981.

Ломакин М.С. Иммунобиологический надзор. М., 1990.

Месробяну М. Иммунология, иммунохимия, иммунопатология. Бухарест, 1977.

Петров Р.В. Иммунология. М., Медицина, 1987.

Першин С.Б., Кончугова Т. В. Стресс и иммунитет. М., 1996.

Румянцев С.Н. Бастионы наследственного иммунитета. Минск,1983.

Стефани Д., Вельтищев Ю.Е. Иммунология и иммунопатология детского возраста. М., 1996.

Сассмен Л. Аллергия: как облегчить страдания. М., 1994. Физиология человека. Тома 1-3. М., Мир, 1996.

Цернай И. Сильная иммунная система - залог бодрости и здоровья. М.,1997.

Чайцев В. Г. Практическая валеология. Принципы сохранения, укрепления здоровья и долголетия. Рязань, 1997.

Черствый Е.Д., Кравцова Г. И. Болезнь плода, новорожденного и ребенка. Минск, 1991.

Шварцман Я.С., Корчанова Н.Л. Иммунитет и вакцины будущего. 1985.

8. Терморегуляция и здоровье

8.1 Механизмы терморегуляции человека

Ареал проживания человека распространяется от полюсовых зон, где температура воздуха порой достигает -86°С, до экваториальных саванн и пустынь, в наиболее жарких участках которых она приближается к +50°С в тени! Тем не менее в таком широком диапазоне температур человек сохраняет активную жизнеспособность и достаточную работоспособность благодаря своей термостабильности, когда температура тела колеблется в относительно узких границах - от 36 до 37°С.

Гомойотермия - постоянство температуры тела - делает человека независимым от температурных условий проживания, так как обеспечивающие его жизнедеятельность биохимические реакции продолжают осуществляться на оптимальном уровне благодаря сохранению адекватной активности обеспечивающих их тканевых ферментов и витаминов, катализирующих и активирующих отдельные стороны обмена веществ, тканевых гормонов, нейромедиаторов и других веществ, от которых зависит нормальная деятельность организма. Смещение же температуры в ту или иную сторону резко меняет активность этих веществ, причем в разной степени для каждого из них - в результате наступает разобщение в активности протекания отдельных сторон обмена веществ. У животных пойкилотермных, холоднокровных, температура тела которых определяется окружающей температурой (повышается или понижается вместе с последней), активность их тканевых ферментов как биологических катализаторов меняется вместе с изменением внешних тепловых условий. Вот почему при снижении температуры степень проявления их жизнедеятельности снижается вплоть до полной остановки - так называемый анабиоз, а при очень высокой - либо наступает смерть, либо высушивание, которое у некоторых из пойкилотермов является также разновидностью анабиоза. Так, с изменением внешней температуры жизнедеятельность некоторых насекомых (саранча) может восстанавливаться как после замерзания до температуры жидкого азота (-189°С), так и после высушивания. Описан случай оживления, хотя и кратковременного, гигантского тритона, замерзшего в леднике, по мнению специалистов, по крайней мере около 5000 лет назад.

Таким образом, способность сохранять неизменной температуру тела при различных условиях существования делает теплокровных независимыми от обстоятельств природы и способными сохранять высокий уровень жизнеспособности. Такая способность обусловлена сложной системой терморегуляции, обеспечивающей уменьшение выработки тепла и активную его отдачу при опасности перегревания и активизацию термогенеза при ограничении отдачи тепла - при опасности переохлаждения.

Статистика показывает, что в России из всех случаев временной утраты трудоспособности более 40% приходится на простудные заболевания, что дает основание обывателю считать систему терморегуляции несовершенной. Однако есть много фактов, указывающих на высокую природную устойчивость человека к действию низких температур. Так, йоги-респы соревнуются при температуре ниже -20°С в скорости высушивания мокрых простыней теплом своего тела, сидя нагишом на льду замерзшего озера. Стали традиционными проплывы специально подготовленных пловцов через Берингов пролив из Аляски на Чукотку (более 40 км) при температуре воды +4°С - +6°С. Якуты натирают новорожденных снегом, а остяки и тунгусы погружают их в снег, обливают холодной водой и затем закутывают в оленьи шкуры... В таком случае, по-видимому, скорее следует говорить об извращении совершенных механизмов терморегуляции человека далекими от сформировавших их в эволюции условиями жизни современного человека, чем о несовершенстве самих механизмов.

В то время как большинство функций жизнедеятельности - кровообращение, дыхание, пищеварение и др. - имеют какой-либо специфический структурно-функциональный аппарат, терморегуляция такого органа не имеет и является функцией всего организма в целом.

Согласно предложенной И. П. Павловым схеме, организм теплокровного можно представить в виде относительно термостабильного «ядра» и имеющей большой разброс температур «оболочки». Ядро, температура которого колеблется в пределах 36,8-37,5°С, включает преимущественно жизненно важные внутренние органы: сердце, печень, желудок, кишечник и т.д. Особенно следует отметить роль печени, имеющей относительно высокую температуру - выше 37,5°С, и толстого кишечника, микрофлора которого в процессе своей жизнедеятельности вырабатывает много тепла, обеспечивающего поддержание температуры прилежащих тканей. Термолабильную оболочку составляют конечности, кожные и подкожные ткани, мышцы и т.д. Температура различных участков оболочки колеблется в широких пределах. Так, температура пальцев ног составляет около 24°С, голеностопного сустава - 30-31°С, кончика носа - 25°С, подмышечной впадины, прямой кишки - 36,5-36,9°С и т.д. Однако температура оболочки очень подвижна, что определяется условиями жизнедеятельности и состоянием организма, поэтому и толщина ее может меняться от очень тонкой при жаре до очень мощной, сжимающей ядро - при холоде. Такие взаимоотношения ядра и оболочки обусловлены тем, что первая преимущественно производит тепло (в покое), а вторая - должна обеспечивать сохранение этого тепла. Именно этим объясняется то обстоятельство, что у закаленных людей оболочка на холоде быстро и надежно обволакивает ядро, сохраняя оптимальные условия для поддержания деятельности жизненно важных органов и систем, а у незакаленных оболочка и в этих условиях остается тонкой, создавая угрозу переохлаждения ядра (так, при снижении температуры легких всего лишь на 0,5°С возникает угроза пневмонии).

Термостабильность организма обеспечивается в основном двумя взаимодополняющими механизмами регуляции - физическим и химическим. Физическая терморегуляция преимущественно активизируется при опасности перегревания и заключается в отдаче тепла в окружающую среду. При этом включаются все возможные механизмы теплоотдачи: теплоизлучение, теплообмен, конвекция и испарение. Теплоизлучение осуществляется за счет инфракрасных лучей, исходящих от имеющей высокую температуру кожи. Теплопроведение реализуется за счет разницы температур между кожей и окружающим воздухом. Увеличение этой разницы осуществляется за счет гиперемии - расширения кожных сосудов и притока сюда большего количества теплой крови от внутренних органов, из-за чего и окраска кожи при жаре становится розовой. При этом эффективность теплоотдачи определяется теплопроводностью и теплоемкостью внешней среды: так, эти показатели в соответствующих температурах для воды в 20-27 раз выше, чем воздуха. Отсюда становится понятным почему термокомфортная температура воздуха для человека составляет около 18°С, а воды - 34°С. Теплоотдача за счет испарения пота является весьма эффективной, так как при испарении 1 мл пота с поверхности тела организм теряет 0,56 ккал тепла. Если учесть, что взрослый человек вырабатывает даже в условиях низкой двигательной активности около 800 мл пота, то становится понятной эффективность этого способа.

В различных условиях жизнедеятельности соотношение потерь тепла тем или иным способом заметно меняется. Так, в покое и при оптимальной температуре воздуха организм 31% образующегося тепла теряет проведением, 44% - излучением, 22% - испарением (в том числе и за счет влаги с дыхательных путей) и 3% - конвекцией. При сильном ветре возрастает роль конвекции, при повышении влажности воздуха - проведения, а при усиленной работе - испарения (например, при напряженной двигательной активности испарение пота порой достигает 3-4-х литров в час!).

Эффективность теплоотдачи организма исключительно высока. Биофизические расчеты показывают, что нарушение этих механизмов даже у находящегося в покое человека привело бы к повышению температуры его тела в течении часа до 37,5°С, а через 6 часов - до 46-48°С, когда начинается необратимое разрушение белковых структур.

Химическая терморегуляция приобретает особое значение при опасности переохлаждения организма. Потеря человеком относительно животных шерстяного покрова сделала его особенно чувствительным к действию низких температур, о чем свидетельствует тот фактор, что у человека холодовых рецепторов почти в 30 раз больше, чем тепловых. Вместе с тем совершенствование механизмов адаптации к холоду привело к тому, что снижение температуры тела человек переносит гораздо легче, чем ее повышение. Так, грудные дети легко переносят снижение температуры тела на 3-5°С, но тяжело - повышение на 1-2°С. Взрослый человек без каких-либо последствий переносит переохлаждение до 33-34°С, но теряет сознание при перегревании от внешних источников до 38,6°С, хотя при лихорадке от инфекции может сохранить сознание и при 42°С. Вместе с тем отмечены случаи оживления замерзших людей, температура кожи которых опускалась ниже точки замерзания.

Суть химической терморегуляции заключается в изменении активности обменных процессов в организме: при высокой внешней температуре она снижается, а при низкой - возрастает. Исследования показывают, что при снижении окружающей температуры на 1°С у обнаженного человека в покое активность метаболизма возрастает на 10%. (Однако выключение наркозом и так называемыми нейролептиками высших регуляторных механизмов термостабильности у теплокровных делает их зависимыми от окружающей температуры, и при охлаждении температуры их тела до 32°С потребление ими кислорода снижается до 50%, при 20°С -до 20%, а при +1°С -до 1% от исходного уровня.)

Особое значение для поддержания температуры тела играет тонус скелетных мышц, который возрастает при снижении окружающей температуры и снижается - при потеплении. Показательно, что эти процессы протекают тем активнее, чем опаснее грозящее нарушение термостабильности. Так, при температуре воздуха 25-28°С (и особенно в сочетании с высокой влажностью) мышцы в значительной степени расслаблены, и воспроизводимая ими тепловая энергия ничтожна. Наоборот, при опасности переохлаждения все большее значение приобретает дрожь - нескоординированные сокращения мышечных волокон, когда внешняя механическая работа практически полностью отсутствует, и почти вся энергия сокращающихся волокон переходит в тепловую энергию (это явление получило название несократительного термогенеза). Нет ничего удивительного поэтому в том, что при дрожи теплопродукция организма может возрасти более чем в три раза, а при напряженной физической работе - в 10 и более раз.

Несомненное значение в химической терморегуляции играют и легкие, которые за счет изменения активности обмена входящих в их структуру высококалорийных жиров поддерживают относительно постоянную свою температуру, - именно поэтому при высокой внешней температуре оттекающая от легких кровь прохладнее, а при низкой - теплее вдыхаемого воздуха.

Физический и химический механизмы терморегуляции работают с высокой степенью согласования благодаря наличию в ЦНС соответствующего центра в области промежуточного мозга (гипоталамус). Вот почему при высокой температуре окружающей среды, с одной стороны, усиливается теплоотдача (за счет повышения температуры кожи, активизации дыхания, усиления процессов испарения пота и т.д.), а с другой - снижается теплопродукция (за счет снижения тонуса мышц, перехода к усвоению организмом менее энергосодержащих продуктов); при низких же температурах - наоборот: возрастает теплопродукция и снижается теплоотдача.

Таким образом, совершенные механизмы терморегуляции человека позволяют поддерживать оптимальную жизнеспособность в широком диапазоне внешних температур.

8.2 Терморегуляция и условия жизни современного человека

По мере развития человеческого общества было понятным стремление человека обезопасить себя от превратностей природы. При этом особое внимание обращалось на неудобства, которые из-за потери шерстяного покрова создавали для него резкие перепады внешних температур. По-видимому, сама по себе потеря шерстяного покрова у человека должна свидетельствовать о том, что появление его как биологического вида географически следует связать с теми ареалами, которые отличаются относительно постоянной и высокой температурой. Поэтому самым естественным следует считать появление одежды, которую «придумали» первоначально только для предотвращения перегревания и переохлаждения, то есть выхода за те физиологические границы, в пределах которых организм может сам поддерживать свою термостабильность. Однако постепенно одежду все больше стали использовать не для предотвращения нарушений терморегуляции, возникающих за пределами ее возможностей, а для сохранения термостабильности в узких температурных границах, создаваемых микроклиматом, возникающим между телом и одеждой.

Для оценки теплоизолирующих свойств одежды введена единица теплоизоляции КЛО, которая соответствует количеству теплоизолирующего материала, которое необходимо для поддержания температуры кожи у спокойно сидящего человека в условиях интенсивности теплоотдачи около 50 ккал/час на 1 м2 поверхности тела при 21°С, относительной влажности воздуха 50% и скорости его движения около 10 см/сек. При этом предполагается, что величина менее 1 КЛО соответствует одежде, которая создает опасность переохлаждения, а более 1 КЛО - перегревания. Этой условной единице соответствует одежда: шерстяной костюм, рубашка, майка, хлопчатобумажные носки и ботинки. Подчеркнем, что единица КЛО выведена для сидящего человека; для сохранения же термостабильности спокойно идущего человека при одежде, соответствующей 1 КЛО, термокомфортная температура должна составлять +11 °С, у быстро идущего - +1 °С, а для бегущего - -36°С! С другой стороны, для лежащего в таком костюме человека оптимальная внешняя температура должна составлять +26°С. Исследования, однако, показывают, что у большинства людей теплозащитные свойства одежды превышают 1 КЛО как минимум на 12-15%, чем это необходимо в холодное время года (при температуре внешней среды ниже +12°С), у детей же это превышение еще более значительно. Особыми теплозащитными свойствами обладает стеганая одежда (благодаря низким теплопроводным качествам воздуха, толщина 1 см такой одежды имеет показатель 2,76 КЛО).