Биологические ритмы и возможности приспособления

Биологические ритмы и возможности приспособления Вряд ли кто будет оспаривать положительную роль ежедневной физической зарядки. Ни у кого не вызывает сомнений, что четкий ритм труда и отдыха — основа сохранения здоровья, бодрости духа, работоспособности. Но почему такой силой обладает простой распорядок дня? Объяснения здесь можно услышать самые разные, но все они в основном отталкиваются от так называемого здравого смысла. Между тем наука в поисках ответа на многочисленные вопросы, в том числе и на этот, не может руководствоваться одним здравым смыслом. В подтверждение расскажу об одном из исследований.

Вот суть эксперимента. Всем животным вводили одинаковые одноразовые дозы яда, однако одним его вводили ежедневно, другим два раза в неделю, и всего лишь один раз в неделю получали яд животные третьей группы. С позиции здравого смысла кажется совершенно очевидным, что раньше всех должны погибнуть животные, получавшие ядовитое вещество ежедневно, так как общая доза яда, принятая ими за неделю, в одном случае в 3,5, а в другом — в 7 раз превышала ту, что попала животным двух других подопытных групп.

На деле результаты оказались совсем иными. Именно первая группа животных (ежедневные дозы яда) была наиболее долгоживущей. И только в том случае, когда вместе с ядом животным вводили антибиотики, действие разворачивалось по предполагаемой схеме. Сначала погибали животные, получавшие яд ежедневно, и в последнюю очередь те, кому яд давали один раз в неделю. В данном случае продолжительность жизни действительно зависела от суммарной дозы яда.

В чем суть этих, казалось бы, парадоксальных результатов?

Все внешние воздействия в большей или меньшей степени вызывают в организме изменения, совокупность которых известным канадским физиологом Г. Селье была названа «реакцией тревоги». Однако в своих экспериментах мы обратили внимание на то, что через сутки после реакции тревоги в организме животных обязательно происходит следующая серия изменений, которая, как выяснилось, присуща всем представителям животного мира. И особенности этих, как бы вторичных, изменений находятся в прямой зависимости от интенсивности воздействия, вызвавшего реакцию тревоги.

И действительно, дальнейшие исследования показали, что реакция тревоги — всего лишь начальное звено многоступенчатого процесса, который через сутки делает организм более устойчивым к воздействию, породившему реакцию тревоги. Происходит адаптация, приспособление. Иными словами, через сутки организм более или менее готов к повторной встрече с данным воздействием. Именно поэтому эта вторая стадия получила название «реакция ожидания».

Что помогает организму повысить свою устойчивость к повторному воздействию? Во-первых, функциональные резервы — организм какое-то время может работать с большим напряжением, чем в обычных условиях. А во-вторых, структурные перестройки. Если, например, под влиянием внешнего воздействия погибли клетки или разрушились внутриклеточные структуры в различных органах и тканях, то первоочередная задача для организма — максимально восстановить эти повреждения к моменту повторного воздействия.

Таким образом, отражая атаки внешней среды, организм животных и человека формирует в них сначала реакцию тревоги, а через сутки — реакцию ожидания. Если внешнее воздействие имеет суточную периодичность, то на следующие сутки под его влиянием вновь возникнет реакция тревоги, но формируемая уже на фоне реакции ожидания. Образуется как бы смесь реакций — реакций тревоги и ожидания.

Восстановительные процессы, характерные для реакции ожидания, день ото дня будут уменьшать удельный вес реакции тревоги. Да и в самой реакции ожидания постепенно изменяется соотношение функциональных и структурных компонентов. Иначе говоря, если в первые дни реакция ожидания строится в основном за счет простого повышения активности, работоспособности органов и тканей, принимающих участие в процессе приспособления (адаптации) организма, то в последующем все большее значение приобретают структурные перестройки, происходящие в них.

В зависимости от интенсивности внешнего воздействия все реакции организма можно условно разделить на три стадии. Первая: приспособление к очень слабым внешним воздействиям, она идет в основном за счет повышения активности заинтересованных органов и тканей (без существенных структурных перестроек). Вторая: интенсивность внешнего воздействия увеличивается, приспособление идет уже в основном за счет структурных перестроек, которые увеличивают работоспособность органов и тканей (кстати, на этом базируется тренировка организма к различным физическим и химическим воздействиям). Если же интенсивность внешнего воздействия продолжает увеличиваться, наступает третья стадия, когда никакие структурные перестройки уже не в состоянии помочь органам и тканям, и они продолжают работать с повышенной нагрузкой. Такое состояние не может тянуться долго: через некоторое время наступает истощение всех резервов организма, ведущее в конце концов к болезни и даже гибели.

Возможности организма приспосабливаться к внешним воздействиям ограничиваются еще и тем, что реакции ожидания отведено довольно непродолжительное время. Не вдаваясь в разбор многих до конца еще не понятых причин таких закономерностей, подчеркнем лишь, что реакция ожидания формируется через сутки после воздействия, а время готовности к повторной встрече с ним, как свидетельствуют экспериментальные данные, ограничено полутора—тремя часами (время зависит от вида и интенсивности внешнего воздействия). Именно это объясняет, почему частые сбои суточного режима либо раздражители, не подчиненные определенному ритму, могут стать причиной заболеваний, которые очень похожи на болезни, возникающие под влиянием раздражителей большой интенсивности. Различия в причинах этих заболеваний лишь в следующем: та перестройка, которая происходит в период реакции ожидания, не может создать необходимого приспособления — в одних случаях из-за интенсивности действующего на организм раздражителя, в других — из-за сдвигов по времени раздражителя малой интенсивности, каждое последующее воздействие которого выходит за пределы реакции ожидания.

Этим объясняется и эффект различных по интенсивности и продолжительности физических нагрузок на костно-мышечный аппарат. Именно поэтому наибольший результат дают ежедневные тренировки определенной интенсивности в течение 80 минут. Но результат резко снижается, стоит увеличить либо длительность, либо интенсивность тренировок. По-видимому, не всегда хорош принцип, которым пользуются иные спортсмены при тренировках: чем дольше и интенсивнее, тем лучше. Не из-за этого ли врачам иногда приходится сталкиваться с болезнями, которые так и называются «болезни спортсменов высокой квалификации»?

Итак, основной смысл реакции ожидания:

в организме совершаются целенаправленные структурные перестройки, что связано с увеличением вновь синтезируемых белков. Это легко подтверждается экспериментально. Стоит ввести вещества, блокирующие синтез белков, и реакция ожидания не формируется, организм остается беззащитным перед любым интенсивным физическим и химическим воздействием.

К веществам, так или иначе блокирующим белковый синтез, относятся и антибиотики. Вернемся к эксперименту, о котором шла речь в начале статьи. Теперь его результаты не покажутся читателям парадоксальными: продолжительность жизни оказалась наибольшей у животных, получавших яд ежедневно, хотя в сумме они и получили больше яда, чем животные, которым его давали два или только раз в неделю. Каждый раз возникавшая реакция ожидания приспосабливала организм, тренировала его. Но вот животнсм дали антибиотики; формирование реакции ожидания блокировалось, и теперь продолжительность их жизни зависела только от общей дозы яда. Первыми в этом случае погибали животные, получавшие яд ежедневно.

Еще более поразительная картина открылась с изучением повреждающего действия ионизирующей радиации. Во много раз снижается радиационное повреждение, если интервал между каждым облучением равен 24 часам. Если же интервал между облучением был больше или меньше, то повреждения, вызванные радиацией, возрастали. Эту закономерность отмечают многие исследователи, ссылаясь при этом на эксперименты с разными животными.

Отдельно следует подчеркнуть, что реакция ожидания — реакция специфическая, то есть, формируясь в ответ на какое-либо воздействие, она повышает устойчивость организма только к этому виду воздействия. Более того, когда в наших экспериментах животные за сутки до облучения подвергались каким-либо иным воздействиям, то их устойчивость к ионизирующей радиации резко снижалась. Почему так происходит? В этом нам еще предстоит разобраться.

Один из ведущих в свое время физиологов мира, академик П. К. Анохин, создавший теорию функциональных систем, рассматривал живой организм как многоцелевую систему; она осуществляет свою деятельность на основе того или иного объединения подсистем (в зависимости от целей и задач организма), каждый раз приобретая при этом свои собственные и специфические свойства, отличные от принципов и свойств этих подсистем. Иными словами, из одних и тех же исходных элементов каждый раз формируется новая система, направленная на решение какой-то определенной задачи. Именно этой задачей определяется, какие элементы и каким образом будут взаимодействовать между собой. Под элементами в данном случае понимаются все структуры, начиная с отдельных внутриклеточных образований и до целых органов и тканей. Объединение этих элементов разных уровней осуществляется в основном нейроэндокринной системой.

Решив одну задачу, организм переходит к решению другой. Начинается формирование функциональной системы, которая может включать те же самые исходные элементы, но способ их взаимодействия теперь будет иным, то есть они как бы будут собраны по другой схеме. Таким образом, органы и ткани, их клетки и внутриклеточные образования принимают участие в различных системах, складывающихся в ответ на различные внешние воздействия. Однако способ их взаимодействия и требования, предъявляемые всякий раз к каждому из них, будут различными. Вероятно, этим можно объяснить понижение устойчивости животных к облучению, если реакция ожидания была сформирована на качественно отличное внешнее воздействие.

Однако и в этой закономерности есть исключения. Возможен вариант, когда в ходе приспособления организма к одному воздействию повышается его устойчивость и к другому, казалось бы, совершенно отличному от первого, воздействию. Возникает так называемая перекрестная адаптация, или перекрестное приспособление.

Например, обнаружено, что физические упражнения повышают устойчивость организма одновременно к повышенной и пониженной температуре окружающей среды. Как это происходит?

Сначала о перекрестной адаптации организма к физическим нагрузкам и к низкой температуре. При большой физической нагрузке и при низких температурах организму необходимо вырабатывать больше энергии, которая в одном случае расходуется на мышечные усилия, а в другом — на повышение теплообразования. И в том и в другом случаях митохондрии (а именно они являются энергетическими станциями организма) — тот основной элемент, к которому предъявляются повышенные требования.

Перекрестное приспособление к физическим нагрузкам и к повышенной температуре обязано другим механизмам. Повышение температуры, которое сопровождает физические нагрузки, заставляет организм ускорять теплоотдачу. Но ведь и повышение температуры окружающей среды порождает то же самое. Поэтому совершенствование механизмов теплоотдачи при избыточной физической нагрузке одновременно повышает его устойчивость и к высоким температурам.

Неудивительно поэтому, что у организмов, приспособленных к повышенной температуре окружающей среды, устойчивость к низкой не увеличивается. И наоборот, повышенная устойчивость организма к низкой температуре не способствует улучшению переносимости высокой температуры. И действительно, трудно надеяться на возникновение перекрестной адаптации, если отклонение температуры окружающей среды в одну сторону от оптимальной активирует одни защитные механизмы, а в другую — совершенно иные, ничего общего не имеющие с первыми.

В течение суток организм, как правило, встречается с несколькими совершенно различными воздействиями. В то же время все живые существа в большей или меньшей степени адаптированы к условиям, в которых они находятся достаточно продолжительное время. Это говорит о том, что для нормальной жизнедеятельности организм должен сформировать в пределах суток несколько совершенно различных реакций ожидания. И если на этом фоне сложившегося суточного стереотипа появляется новое воздействие, имеющее суточную периодичность, то приспособление к нему происходит за счет реакции ожидания, формирующейся именно на данное воздействие.

Несколько по-иному происходит приспособление организма, когда суточный стереотип нарушен — а это бывает, например, когда приходится самопетом пересекать несколько часовых поясов. В подобных случаях все внешние воздействия организм воспринимает как вновь появившиеся. Если же учесть, что в течение суток человеку приходится сталкиваться с различными по качеству и интенсивности внешними воздействиями, то на каждое из них должна сложиться своя реакция ожидания, то есть сразу несколько реакций ожидания. А этого на практике не бывает.

Замечено, что наиболее быстро и полноценно организм формирует реакцию ожидания на более значимое для него воздействие. На следующее по значению для него внешнее воздействие реакция ожидания бывает уже менее полноценной. И практически невозможно одномоментно сформировать три или более реакций.

И это легко объяснимо. Трудно себе представить, чтобы в клетке одномоментно шли перестройки, достаточно надежно обеспечивающие ее устойчивость сразу к нескольким различным воздействиям. Поэтому организм, в полном соответствии с теорией функциональных систем академика П. К. Анохина, выбирает наиболее значимые для него воздействия, то есть те, которые вызывают существенные нарушения в организме, и «приступает» к формированию специфической реакции ожидания, направленной на компенсацию этих нарушений.

Значимость внешнего воздействия для организма — понятие очень субъективное и зависит от целого ряда причин. В наибольшей степени она определяется видом животного. Так, для животных, ведущих ночной образ жизни, более значимым является переход от темноты к свету, а для дневных животных — наоборот, от света к темноте. И это естественно, так как животные, в процессе эволюции приспособившиеся к ночному образу жизни, будут совершенно беспомощны в дневное время, в дневные животные — ночью. Каждый, кто бывал в лесу в вечернее время, замечал, что по мере того, как сгущаются сумерки, возникает необъяснимое чувство тревоги. И ни разу подобное чувство не возникает при той же степени освещенности утром.

Во-вторых, значимость одного и того же по интенсивности и качеству воздействия зависит от того, как оно соотносится по времени с другими внешними воздействиями, с которыми организму приходилось сталкиваться в течение суток. Так, например, на организм животных достаточно сильно влияет изменение освещенности, и в частности переход от света к темноте. Другой, действующий несколько иным путем раздражитель,— пища. Так вот, если крысам давать пищу с наступлением темноты, то есть когда животные переходят от сна к активному образу жизни, то они довольно быстро привыкают к этим условиям. Если же кормление перенести на дневное время, то к такому режиму окончательно привыкнуть крысы не могут. Более того, если доступ к кормушке ограничивали одним-двумя часами, то животные, ведущие ночной образ жизни, через несколько недель погибали.

Так, не обусловленная эволюцией комбинация повседневных внешних воздействий резко снижает приспособительные возможности организма. И, естественно, вряд ли можно ожидать благоприятных последствий от произвольных нарушений складывавшегося веками уклада нашей жизни. Клиницистам, например, известно, что частые нарушения суточного стереотипа могут быть причиной целого ряда заболеваний.

А теперь попытаемся ответить на вопрос, с которого начали статью. Прежде оговорим, что речь идет не о тех физических упражнениях, которые, как говорят в быту, «накачивают» мускулатуру, а о тех, что состоят из легковыполнимых, но разнообразных упражнений, обеспечивающих равномерную нагрузку на все группы мышц. Такие упражнения приводят к тому, что со всех рецепторов, расположенных в мышцах, сухожилиях, внутренних органах, устремляется мощный поток нервных импульсов, активирующих центральную нервную систему. Холодный душ с последующим растиранием жестким полотенцем возбуждает термо-, баро- и тактильные рецепторы кожи, которые дают дополнительный поток нервных импульсов.

Весь этот комплекс — переход от сна к бодрствованию, физическая зарядка, душ, обтирание — делает реакции организма на эмоциональные нагрузки, с которыми приходится сталкиваться каждому из нас в течение дня, существенно слабее.

Кандидат медицинских наук В. Реушкин.

См. также:

Добавить комментарий

← Предыдущая публикация - Следующая публикация →

Поделиться ссылкой: