Хронобиологические аспекты адаптации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Кафедра патофизиологии, клинической патофизиологи

Реферат

Тема: «Хронобиологические аспекты адаптации»

Выполнила: студентка 2 курса 12 группы

Специальности «Лечебное дело»

Денисова Елизавета Александровна

Проверила: Поветкина Виктория Николаевна

Волгоград 2020

Оглавление

Введение

Понятие адаптации

Биоритмы

Регуляция биоритмов

Понятие «материальная база»

Хронобиологи и клиника

Список используемой литературы

Введение

Хронобиология - раздел биологии, изучающий биологические ритмы, протекание различных биологических процессов (преимущественно циклических) во времени. Хронобиология - новый подход по выявлению индивидуальною хронотипа человека, графическое изображение которого назвали суточной, недельной и годовой физиологическими кривыми. Хронобиологический подход позволяет прогнозировать (предсказывать) обострение хронических заболевания, и ускорение выздоровления больных. Знания о закономерностях ритмичности адаптационного процесса позволяют принимать своевременные меры, направленные на поддержание благополучия организма человека. Изучением закономерностей биоритмов и их значения для здоровья человека занимается хрономедицина. Хрономедицина включает в себя хронофизиологию, хронопатологию и хронотерапиию. Хрономедицина ставить целью использование закономерностей биоритмов для улучшения профилактики, диагностики и лечения заболеваний человека. Для использования законов биоритмов необходимо ввести понятие хронобиологической нормы. Хронобиологическая норма включает в себя индивидуальный хронотип, хроноадаптацию, хронореактивность. Отклонение от этих норм называют хронопатологиией. Если учесть, что любое патологическое состояние или болезнь сопровождается нарушением течения физиологических функций, то можно выделить целое направление - хронопатологию. Хронотерапия имеет большой фактический материал о зависимости действия лекарственных веществ на организм человека от фазы биоритма. Достижения хронобиологии и хрономедицины используются для разработки положения хронопрофилактики:

- составление суточных хронограмм нормы

- учет особенностей биоритмов для составления рационального режима труда и отдыха, рационального питания людей разных профессий - рабочих ночных смен, пилотов, космонавтов

- прогноз обострений различных заболеваний

- решение проблем акклиматизации и адаптации

Понятие адаптации

Адаптация -это приспособление живого организма к постоянно изменяющимся условиям существования, выработанное в процессе эволюции, и направлена на поддержание постоянства внутренней среды (гомеостаз). Адаптация организма того или иного живого существа к воздействию окружающей среды достигается прежде за счет определенных колебаний активности функций органов и тканей, другими словами изменения скоростей биохимических реакций. На сегодняшний день используя современные цитологические методы стало возможным получить больше информации о системе структурного обеспечения тех самых приспособительных функциональных изменений. Эта система состоит из количественной и качественной части. Количественный компонент данной системы заключается в том, что в определенный момент для каждого уровня функциональной активности всегда существует в строгом порядке эквивалентное число структур, так называемые структуры «вырабатывающие» данную функцию. Для достижения всего этого существуют разные методы. Один из них это варьирование структур которые считаются активно функционирующими из числа основного запаса. Во время относительного функционального покоя из основного общего количества одноименных структур активными модно назвать лишь малую часть. По ходу изменения требований на функциональном уровне к тому или иному органу соответственно изменяется и число активных и функционирующих структур из имеющихся в норме. Таким образом, при увеличении функциональной нагрузки в активную работу вовлекается все большее их число, при снижении функциональной нагрузки, число структур, имеющих высокий уровень биосинтеза, понижается. Данный принцип известен как принцип попеременной (асинхронной) работы одноименных структур. Начиная на молекулярном и заканчивая на системном уровне, это принцип достаточно справедлив тем самым охватывает большой диапазон структурных уровней организма. В случаях когда функциональная нагрузка имеет длительный и средний уровень умеренности, тогда происходит недостаточное включение в активную работу даже всех структур, которыми располагает орган, происходит увеличение их числа, т. е. гиперплазия, количественно соответствующая уровню возросшей функциональной нагрузки. Под воздействием функционального перенапряжения или влияние чрезмерно сильного патогенного воздействия доля структур погибает, в незамедлительном порядке увеличивается их репродукция и нужное их количество в быстром темпе достигают норму и восстанавливается в результате репаративной регенерации. Постепенный ввод в активную фазу работы всех структур, находящихся в наличии в органе, и впоследствии их гиперплазии, возможности организма по отношению увеличения «материальной базы» разного рода функций не ограничиваются. Такие шансы в значительной мере увеличиваются за счет широкого использования живой системой принципа дублирования структурного обеспечения каждой из ее функций. Таким образом, при регуляции артериального давления участвуют в процесс вовлекаются клетки мозгового (адреналин) и коркового (кортикостероиды) слоя надпочечников, клетки почек (ренин), половых желез, энтерохромаффинные клетки слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта (серотонин), гломусные клетки артериовенозных анастомозов и, однозначно, еще ряда других органов. В основном множество типов клеток осуществляют свои функции в роли синергист-дублеров в системе гемостаза, иммунитета, секреторной деятельности желудочно-кишечного тракта и др. Принцип дублирования в структурном плане обеспечения гомеостаза, а значит и адаптации организма к воздействию внешней среды не имеет границ в плане, что та или иная функция поддерживается работой разных клеток. Этот принцип выражается еще и в том, что клетки того или иного вида обычно выполняют не одну, а несколько функций.

Биоритмы

Называется регулярное самоподдерживающееся и в известной мере автономное чередование во времени различных биологических процессов, явлений, состояний организма.

Биологические часы -- это структуры и механизмы биологических ритмов, сформированные и закрепленные под влиянием геофизических и социальных факторов.

Гипотезы о локализации часов:

- Биологические часы локализуются в эпифизе. Продукция мелатонина тесно коррелирует с изменением освещенности (день--ночь), половых гормонов. В темное время суток в эпифизе возрастает продукция мелатонина, в светлое -- серотонина.

- Биологические часы локализуются супрахиазмальном ядре (СХЯ) гипоталамуса.

- Роль часов выполняют клеточные мембраны (мембранная теория).

- Роль часов выполняет кора большого мозга. У животных с удаленной корой большого мозга нарушается чередование сон--бодрствование.

- Широкое распространение получила хронон-гипотеза. Согласно хронон-гипотезе, клеточными часами является цикл синтеза белка, продолжительность которого около 24 ч.

В естественных условиях ритм физиологической активности человека синхронизирован с его социальной активностью, обычно высокой днем и низкой ночью. При перемещениях человека через временные пояса (особенно быстро на самолете через несколько временных поясов) наблюдается десинхронизация функций.

Регуляция биоритмов

Сложная констелляция биоритмов различной длительности имеет внутреннюю и внешнюю регуляцию.

Внутренняя регуляция биоритмов определяется функционированием так называемых биологических часов.

Согласно современным представлениям в организме действуют биологические часы трех уровней.

Первый уровень связан с деятельностью эпифиза. Вообще функция этой железы пока представляет собой одну из загадок организма. Точно известно лишь то, что эпифиз тормозит деятельность половых желез и, по-видимому, оказывает влияние и на другие эндокринные органы. Деятельность эпифиза имеет четко выраженную циклическую динамику: он активно воздействует на указанные органы внутренней секреции днем и слабее -ночью. Этим, скорее всего, обуславливается усиление сексуальной активности в темное время суток. В эксперименте было также показано, что разрушение эпифиза ведет к «стиранию» многих биоритмов. К таким же изменениям приводит нарушение связей эпифиза со зрительным нервом. По-видимому, получая через зрительный анализатор информацию о суточном времени, эпифиз осуществляет функцию биологических часов.

Второй уровень биологических часов связана с супраоптической частью гипоталамуса, который с помощью так называемого субкомиссурального тела имеет связи с эпифизом. Через эту связь (может быть и гуморальным путем) гипоталамус получает «команды» от эпифиза и регулирует биоритмы далее. В эксперименте было показано, что разрушение супраоптической части гипоталамуса ведет к нарушению биоритмов.

Третий уровень биологических часов лежит на уровне клеточных и субклеточных мембран. По-видимому, какие-то участки мембран обладают хронорегуляторным действием. Об этом косвенно свидетельствуют факты о влиянии электрических и магнитных полей на мембраны, а через них и на биоритмы.

Это - лишь схематичное представление о различных уровнях биологических часов. Не исключено, что ряд промежуточных звеньев «часового механизма» может лежать и в других органах, в частности, в различных отделах нервной системы. Так, например, английскими хронобиологами были поставлены весьма интересные эксперименты на тараканах, обитающих в Англии, и на привезенных из Австралии. Циркадианные ритмы этих двух групп насекомых по времени наступления акрофаз были диаметрально противоположными. Насекомым производилась перекрестная трансплантация подглоточных нервных ганглиев, что приводило к диаметрально противоположному по сравнению с исходным фоном изменению циркадианных ритмов.

Внешняя регуляция биоритмов связана с вращением Земли вокруг своей оси, с движением Земли по околосолнечной орбите, с солнечной активностью, изменениями магнитного поля Земли и рядом других геофизических и космических факторов.

Установлено, что на характер биоритмов влияет периодическая смена дня и ночи, причем это влияние не связано только с освещенностью. поскольку не отмечалось существенного изменения околосуточных биоритмов в условиях постоянной освещенности. Интересные данные были получены спелеологами. Во время длительного пребывания в подземных пещерах вначале отмечалось удлинение периода циркадианных биоритмов до 48-52 часов. Однако через 3-4 недели пребывания под землей период этих биоритмов начинал укорачиваться и к концу трехмесячного срока становился равным 28 часам.

Выраженное влияние на биоритмы оказывает магнитное поле Земли. В эксперименте перелетные птицы помешались в экранированные от воздействия магнитного поля помещения. Эти птицы теряли ориентацию по странам света и у них наблюдалось нарушение циркадианных биоритмов.

И, наконец, весьма существенно на биоритмы влияет изменение солнечной активности, что, как уже упоминалось, было показано А. Л. Чижевским и нашло свое подтверждение в многочисленных последующих исследованиях других ученых. Так, например, сотрудниками кафедры патологической физиологии Российского Университета дружбы народов было показано, что магнитная буря, связанная со «штурмовым» повышением солнечной активности, практически «стирает» биоритмы. Согласно данным С. И. Рапопорта с соавторами магнитные бури угнетают у больных с ишемической болезнью сердца продукцию мелатонина эпифизом. Поскольку мелатонин является сильнейшим антиоксидантом и иммуномодулятором, снижение его продукции во время магнитных бурь может весьма существенно повлиять на состояние реактивности организма.

Говоря о влиянии гелио-геомагнитных флюктуаций на организм, необходимо вкратце остановиться на одной, весьма интересной гипотезе - так называемой гипотезе «волновых пакетов».

Ее главное положение заключается в том, что Земля, когда она представляла собой газовый шар, подвергалась электромагнитным воздействиям из Космоса. Эти воздействия вызывали в различных участках газового шара колебания молекул и атомов, зависящие по своим характеристикам от интенсивности и характера электромагнитного воздействия. В дальнейшем, когда Земля отвердела, все как неорганические, так и органические процессы (в том числе и формирование живых организмов) восприняли ритм этих первичных колебаний, возникших под влиянием космических электромагнитных воздействий. Вызванные флюктуации атомарных групп в молекулах ДНК определили и базальные биоритмы организмов. Поэтому биологические ритмы людей связаны с регионом, в котором они родились.

Естественно, это всего лишь гипотеза. Однако многочисленные данные свидетельствуют о том, что различные патологические процессы имеют особенности, типичные для тех или иных регионов Земли. В качестве примера можно привести следующие наблюдения. В Центральной России заболеваемость ишемической болезнью сердца (ИБС) значительно возрастает в зимний период, в то время как в Восточной Сибири подъем этой заболеваемости отмечается летом. И это зависит не только от климатических условий, так как на севере европейской части России, где климат скорее соответствует сибирскому, нежели тому, который характерен для центра европейской части России, особенности заболеваемости ИБС практически такие же, как и в Московской области.

«Материальная база»

Сейчас с глубоким изучением организма, становится все более ясным, что «материальная база» функций организма выходит далеко за пределы тех клеток и тканей, которым мы традиционно приписывали эти функции. Также по мере открытия представлений о механизмах работы клеток выяснилось, что в основном все большее их количество являются полифункциональными. Еще к концу прошлом столетия ученые руководствовались золотым правилом «одна клетка -- одна функция», то в на сегодняшний день во все большей степени этот заявление верно превращается в исключение, в то время как правилом становится утверждение «одна клетка -- несколько функций». Рассмотрим на примере фибробластов, известно, что они продуцируют не только коллаген, но и гликозаминогликаны. Использование электронно-микроскопических исследований продемонстрировало наличие так называемых миофибробластов, которые функционируют в зависимости от обстоятельств в основном преимущественно в направлении или мио-, или фибриллогенеза. Также клетки гладких мышц не только принимают активное участие в выработке волокнистых структур, но и помимо этого обладают сократительной функцией. Еще один пример, тучные клетки продуцируют ряд абсолютно различных видов биологически активных веществ. Фактически все клетки организма, наравне со своей специфической функции, осуществляют еще и неспецифическую, другими словами «общественную», т. е. одинаковую функцию для всех них, а также заключающуюся в синтезе таких необходимых веществ общерегуляторного назначения, как простагландины, кейлоны и др. Вероятно всего, в процессе эволюции и все большей структурно-функциональной дифференцировки органов и тканей происходило два противоположных друг другу процесса, а именно не только четкое разграничение функций между отдельными видами клеток, но и одновременно вовлечение в выполнение той или иной функции клеток разных типов. В результате такого не одностороннего, а многоходового развития существенное количество клеток организма, а возможно, и все они, оказались «нацеленными» на исполнение не той или иной, а той и иной функции. Часто в таких случаях речь идет о преимущественной специализации клетки в отношении какой-либо одной, главной для нее функции и менее заметном участии ее в других. Благодаря развитию технологий и использованию новейших очень точных средств исследования, так называемая картина «вторая жизнь» клеток стала все отчетливее вырисовываться, затушевываемая выступающей на первый план их главной деятельностью. Важно отметить, что особенно четко это проступает в условиях патологии, когда необходимо ком пенсирование определенных нарушений той или иной функции организма. Так, широко используемый тезис «один ген -- разные функции» и «несколько генов -- одна функция», можно приписать к таким глубоким молекулярным основам которые обладают свойствами как полифункциональность клеток, дублирование разными вилами клеток одной функции и, обратному действию, «выработку» одной клеткой разных функций.

Так, для приспособления к определенному фактору среды у живого организма имеется в наличии достаточно широкая «материальная база»: Во-первых, клетки, напрямую несущие ответственность за адаптационную интенсификацию соответствующей функции; Во-вторых, упомянутые несколько видов клеток, дублирующие в той или иной мере работу первых клеток; В-третьих, клетки, находящиеся в различного рода органах и обладающие способностью при необходимости резко перестраивать свою деятельность, отчуждаясь от «своих прямых обязанностей» и приступая к исполнению функций, которые стремятся сохранить гомеостаз.

Хронобиология и клиника

Бурное развитие хронобиологических исследований поставило вопрос о необходимости внедрения достижений этой науки в клиническую практику. В связи с этим возникло такое понятие как хрономедицина, включающее в себя ряд разделов практической медицины, базирующихся на положениях, доказанных хронобиологией. Вкратце рассмотрим эти разделы.

Хроногигиена является разделом гигиены. который направлен на разработку гигиенических нормативов, в частности, нормативов условий труда, быта, учебы, отдыха, питания, медицинской помощи с учетом хроноструктуры организма и окружающей среды. Хроногигиена частично совпадает с хронопрофилактикой, так как в ее задачи, также как и в задачи последней, входит разработка и проведение мероприятий, направленных на предупреждение болезней и изменение условий существования, которые обеспечивали бы сохранение здоровья.

Основным предложением для организации труда, с точки зрения хроногигиены, должно быть составление гибкого графика работы, суть которого заключается в уменьшении числа обязательных присутственных часов и увеличении количества времени, которое человек может отработать в удобные для него интервалы времени. Такой режим труда больше подходит для производств, не связанных с жесткой технологической работой оборудования. Он дает возможность более гибко подходить к организации начала и окончания рабочего дня. Тем самым решаются вопросы индивидуальной хроноструктуры, а также транспорта, быта, воспитания детей и др. биоритм хронобиологический клинический здоровье

Хронофизиология и хронобиохимия. Эти разделы хрономедицины изучают временную организацию физиологических и метаболических процессов Поскольку функция и метаболизм живого организма имеют свою организацию во времени, то экспериментальные исследования и обследование людей следует проводить в строго определенные временные интервалы суток, сравнивать между собой данные сезонных обследований и т.д. Насколько это важно, можно проиллюстрировать на следующих примерах.

Так, у людей установлены четкие суточные ритмы показателей газообмена с максимальными значениями в 18 часов и частоты дыхания и пульса - в 16 часов Уровень артериального давления имеет максимум в вечерние часы и т.д. Исследования крови в ночные часы показали, что во время сна из тканей в кровь притекает жидкость, богатая хлористым натрием и фосфатами и бедная белком. В эти же часы увеличивается концентрация водородных ионов в крови в связи с увеличением pCO2. Такие примеры можно продолжить, однако, мы привели их лишь с целью показать, насколько важно проводить эксперименты и обследовать людей, сообразуясь с временной организацией основных физиологических и биохимических реакций.

Хронодиагностика. Общеизвестно, что правильное лечение болезни зависит от точно поставленного диагноза. В этой связи необходимо пересмотреть общепринятые в физиологии и медицине незыблемые константы и при составлении нормативов учитывать изменчивость измеряемого показателя во времени. Кроме среднестатистических нормативов необходимо разработать индивидуальные и групповые ритмические нормативы.

Знание особенностей биологической временной организации функций организма дает в руки врача новый инструмент для оценки состояния пациента и позволяет выделить изменения, характерные для патологии, на ранних стадиях процесса.

Почетный президент Международного общества хронобиологов профессор Франц Халберг (США) предложил для доверительных интервалов варьирования во времени исследуемого показателя в норме название хронодесм. Хронодиагностика отличается от диагностики тем, что при ней учитывается временной фактор. Преимущество учета последнего заключается в способности хронодиагностики выявить ранние стадии нарушения функции организма, когда еще нет выраженных специфических симптомов заболевания, а имеющиеся неспецифические нарушения проявляются только состоянием внутренней и (или) внешней десинхронизации. Временное рассогласование функций предшествует последующим информационным, энергетическим, обменным и структурным нарушениям. Ресинхронизация является объективным критерием выздоровления, восстановления оптимального состояния и работоспособности.

Хронофармакология представляет собой раздел фармакологии, применяющий хронобиологические подходы. Его цель -оптимизировать положительные действия и сократить нежелательные эффекты лекарственных средств с учетом биологической временной структуры организма.

В хронофармакологии развиваются следующие направления: хронофармако-кинетика, хронэстезия, хроноэффективность, хронотолерантность.

Хронофармакокинетика изучает ритмические изменения фармакокинетических показателей: максимальной концентрации лекарства в плазме и форменных элементах крови; времени, необходимого для ее достижения; времени ее уменьшения до половины исходной; времени, в течение которого происходит полное исчезновение лекарства из крови; площади под кривой концентрации лекарства в крови как функции времени. Совокупность указанных параметров определяет понятие биодоступность лекарства.

Хронэстезия - это ритмическое изменение чувствительности биосистемы, которая измеряется величиной пороговой или малой дозы, вызывающей минимальное изменение величины исследуемого параметра функции или обмена веществ.

Хроноэффективность - это ритмическое изменение показателей эффективности действия лекарственных средств.

Хронотолерантность характеризует ритмическое изменение выносливости организма к дозе лекарственного вещества, начиная с максимально эффективной до летальной. Эти дозы являются единицами изменения толерантности (токсичности препарата) организма в эксперименте (на стадии доклинической апробации препаратов). Чем больше эти дозы, при которых животные продолжают жить, тем выше толерантность.

Хронофармакологические критерии являются чрезвычайно важными в терапии различных заболеваний. Так, например, было показано, что у больных с недостаточностью кровообращения оптимальным временем приема 40 мг фуросемида внутрь для выделения наибольшего количества воды является 10 часов (от 9 до 11), для максимального выделения натрия - 17 часов (от 16 до 18). При приеме же фуросемида около 13 часов наблюдается нежелательное усиление выведения калия, что может приводить к возникновению аритмий или ослаблению сократительной функции сердца.

Хронотерапия - это лечение, направленное на восстановление здоровья организма с учетом особенностей изменения его временной структуры и хронофармакологии лекарств..

Хронопрофилактика является разделом хрономедицины, который разрабатывает методы предупреждения десинхронизации биологических ритмов, обусловленной различными причинами (широтные перемещения, сменный труд и др.). К хронопрофилактике относится разработка оптимальных графиков работ, позволяющих снизить неблагоприятные воздействия определенных факторов, которые существуют на некоторых производствах. Хронопрофилактика определяет режим «сон-бодрствование», режим питания, двигательной активности, использования профилактически принимаемых фармакологических препаратов. Кроме того, в круг задач хронопрофилактики входит хронобиологический отбор людей по их пригодности к сменной и вахтовой работе.

Хрономедицина включает в себя ряд разделов, связанных либо с отдельными органами и системами, либо с отдельными группами заболеваний. Сюда относятся: хронокардиология, хроногастроэнтерология. хрононевропсихиатрия, хрононкология и др. Поведение организма как ответная реакция, характеризующаяся интенсификацией синтетических процессов и выработкой их определенного ритма, наблюдается не только при действии чрезвычайных факторов, т. е. когда возникают деструктивные и некротические изменения тканей, но и в тех случаях, когда приспособительные процессы развертываются под влиянием различных физиологических раздражителей. Поэтому сегодня можно утверждать, что адаптация организма к факторам окружающей среды никогда не бывает явлением «чисто функциональным», она всегда на всех уровнях организации находится на прочном структурном основании.

Список используемой литературы

1. Пятакович Ф.А.: Биоуправляемая хронофизиотерапия. Белгород: БелГУ, 2018.

2. Александров, А.В. Хронобиология / Современная мед. 2019. 52. №2. Биол.; рез. Англ. С. 47-54.

3. Лютая Е.В. Хронобиологические аспекты адаптации / Е.В.Лютая// Молодой учёный. 2016. №3. С. 366-370.

4. Цикл лекций профессора Шноля С. Э. http://univertv.ru/video/biology/obwaya_biologiya/biohimiya/biohimiya_cikl_lekcij_professora_shnolya_s_e/biologicheskie_chasy/?mark=univer.

Размещено на Allbest.ru