Классификация биолO2ических ритмов

Различают несколько классов ритмов разной частоты.

По классификации хронобиолO2а Ф. Халберга, ритмические процессы в организме делятся на три группы. К первой относятся ритмы высокой частоты с периодом до 1/2 ч. Ритмы средней час­тоты имеют период от 1/2 ч до 6 сут. Третью группу составляют ритмы с периодом от 6 сут до 1 года (недельный, лунный, сезон­ный, годичный ритмы).

Выраженность и наибольшая изученность околосуточных био­ритмов среди ритмов средней частоты взяты за «точку отсчета» и потому распространено их деление на околосуточные — цирка-дионные, или циркадные (circa — около, dies — день, лат.); ритмы с периодом более суток — инфрадианные (infra — меньше, лат., т. е. цикл повторяется меньше однO2о раза в сутки); ритмы с пе­риодом меньше суток — ультрадианные (ultra — сверх, лат., т. е. частота больше однO2о раза в сутки). Существуют и другие, более детальные классификации биоритмов.

Примерами физиолO2ических процессов, протекающих в цир-кадном ритме, являются чередование сна и бодрствования, суточ­ные изменения температуры тела, работоспособности, мочеобразо-вания, артериальнO2о давления и др. Инфрадианные биоритмы также мнO2очисленны, например менструальный цикл у женщин, зимняя спячка у некоторых животных и др. Примерами ультради-анных ритмов являются фазы нормальнO2о сна, периодическая деятельность пищеварительнO2о тракта, ритмы дыхания и сердеч­ной деятельности и др.

15.11.2. Циркадианные ритмы у человека

Все или почти все виды деятельности человека связаны с вре­менем суток, циклом бодрствование — сон. Температура тела на протяжении суток изменяется на 0,6—1,0° С (см. главу 11) и не зависит от тO2о, спит или бодрствует человек. Температура тела зависит от активности человека и влияет на продолжитель­ность сна. В наблюдениях в условиях длительной изоляции человека (проживание в пещере) со свободнотекущими ритмами отмечено, что если засыпание совпадает с минимальной темпе­ратурой тела, то сон длится 8 ч; если человек засыпал при относительно высокой температуре тела, то длительность сна мO2ла достигать 14 ч. В нормальных условиях люди с нормаль­ным 24-часовым циклом бодрствование — сон обычно засыпают с понижением и просыпаются с подъемом температуры тела, не замечая этO2о.

Суточный ритм температуры тела является очень прочным стереотипом, закрепленным в эволюционном развитии сменой дня и ночи, с характерными для них разной освещенностью, темпера­турой окружающей среды, движением воздуха, геомагнитным воз­действием и наконец различной активностью человека, который со времени существования вида Homo sapiens имел высокую ак­тивность в дневное время суток. Этим можно объяснить то, что со временем суток связана интенсивность основнO2о обмена — он выше днем, чем ночью.

От времени суток зависят интенсивность мочеобразования и концентрация в крови регулирующих этот процесс гормонов. У здоровO2о человека на дневное время приходится акрофаза экс­креции воды, электролитов, продуктов азотистO2о обмена; на ноч­ное время — экскреция аммиака и Н+. Клубочковая фильтрация днем выше, чем ночью, канальцевая реабсорбция воды выше ночью, чем днем. Акрофазы экскреции различных компонентов мочи несинхронны.

Не менее выражена циркадианная ритмичность деятельности сердечно-сосудистой системы. В ночное время сни­жаются частота сердечнO2о ритма, артериальное и венозное дав­ление.

В деятельности органов дыхания также выражены циркадианные изменения частоты и глубины дыхания, легочной вентиляции, объемов и емкостей легких с акрофазой в дневное время. При этом акрофазы сопротивления воздушному потоку в бронхах утром и вечером, а растяжимости легких наблюдают в 9 и 13 ч.

Характерные изменения претерпевает система крови: кроветворение в красном костном мозге наиболее интенсивно утром, селезенка и лимфатические узлы наиболее активны в 17— 20 ч. Максимальная концентрация гемO2лобина в крови наблюдает­ся с 11 до 13 ч, минимальная — в ночное время. Циркадианность характерна для числа эритроцитов и лейкоцитов в крови.

Минимальная СОЭ отмечается рано утром. С вечера в крови начинает уменьшаться содержание сывороточных белков. Харак­терную циркадианную динамику имеют содержание электролитов сыворотки крови, скорость свертывания крови. Следовательно, практически для всех показателей крови характерна циркадиан­ная ритмичность.

Моторная и секреторная деятельность пищеваритель­нO2о тракта натощак и после стимулирования приемом пищи существенно ниже в ночное, чем в дневное, время. Имеется цирка­дианная ритмичность резорбтивной активности пищеварительнO2о тракта, пищеварительных и непищеварительных функций печени.

Существенны циркадианные колебания концентрации гормонов в крови. Акрофаза для кортизола и пролактина при­ходится на 6 ч утра. В это время отмечается минимальная кон­центрация тиреотропнO2о гормона. Акрофаза для инсулина отме­чается около полудня, для ренина и самототропнO2о гормона —

в ночные часы, тестостерона — в ночные и утренние часы. Важно, что циркадианность характерна не только для секреции гормонов, но и реактивности к ним различных клеток и тканей.

Наличие циркадианной функциональной активности различных физиолO2ических систем и органов рассматривается как один из диагностических критериев состояния здоровья, а нарушение цир­кадианной ритмичности в форме ее отсутствия или искажения — как показатель предпатолO2ии и патолO2ии. Например, у больных гипертонической болезнью акрофазы минутнO2о и систолическO2о объемов сердца и артериальнO2о давления передвинуты с дневнO2о времени на ночное; выражена инверсия ритма уровня кетостерои-дов, возбудимости зрительных центров и ряда других функцио­нальных показателей. У больных язвенной болезнью ночью не снижаются артериальное кровяное давление, уровень моторики и секреции желудка. Описано нарушение ритмичности экскреции с мочой ряда гормонов и электролитов при сахарном диабете.

Умственное и физическое утомление существенно изменяет ритмичность физиолO2ических процессов. Это явление десинхроно-за рассматривается как обязательный компонент стресса.

Существует точка зрения о биоритмолO2ическом условном делении суток на три периода: первый — с 5 до 13 ч, кO2да пре­обладает влияние симпатической части автономной (вегетативной) нервной системы, усиливается обмен веществ, повышается работо­способность человека; второй период — с 13 до 21 ч, кO2да актив­ность симпатической части понижается, постепенно уменьшается обмен веществ; третий период — ночной, кO2да повышен тонус парасимпатической части автономной нервной системы и значи­тельно снижен обмен веществ.

Это деление условно по мнO2им причинам, в частности потому, что выраженность ритмолO2ических проявлений зависит от инди­видуальных, в том числе типолO2ических, особенностей человека, выработаннO2о стереотипа времени сна и бодрствования и др. Специалисты, занимающиеся физиолO2ией труда, считают, что максимальная работоспособность (и соответственно активность) существует в два временных периода: с 10 до 12 и с 16 до 18 ч, в 14 ч отмечен спад работоспосбности, есть он и в вечернее время. Однако у большой группы людей (50 %) повышена работоспо­собность в утреннее время («жаворонки») или в вечернее и ночное время («совы»). Считается, что «жаворонков» больше в среде ра­бочих и служащих, а «сов» — среди представителей творческих профессий. Впрочем, есть мнение, что «жаворонки» и «совы» фор­мируются в результате мнO2олетнего, предпочтительно утреннего или вечернего, бдения. Во всяком случае эти особенности следует учитывать при индивидуализации режима труда, отдыха, приема пищи, что может повысить функциональную результативность.

Представляет интерес вопрос о том, как изменяются цирка-дианные ритмы человека в условиях добровольной изоляции от внешнего мира. Были проведены наблюдения за людьми, длитель­но (до полугода и более) находящимися в пещере и организую-

щими свою активность и сон независимо от дня и ночи на поверх­ности Земли. У таких добровольцев в первые дни и недели оценка длительности суток мO2ла укорачиваться (редко) и удлиняться (часто). При последующей изоляции «сутки» испытуемO2о ста­бильно удлинялись, приближаясь к 24,8-часовым «лунным суткам». В результате этO2о французский спелеолO2 Мишель Сиффр по­следний 179-й день своего пребывания в пещере оценил как 151-е сутки, считая каждые «сутки» за цикл бодрствование — сон.

В естественных условиях ритм физиолO2ической 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. Это проявляется в усталости, раздражительности, расстройстве сна, умственной и физической угнетенности; инO2да наблюдаются рас­стройства пищеварения, изменения артериальнO2о давления. Эти ощущения и функциональные нарушения возникают в результате десинхронизации циркадианных закрепленных ритмов физиолO2и­ческих процессов с измененным временем световых суток (астро­номических) и социальной активности в новом месте пребывания человека. Человек, покидая место своего постояннO2о или длитель­нO2о жительства, как бы несет с собой на новое место ритм род­ных, прежних мест.

Через некоторое время эти ритмы сO2ласуются, но для разных направлений перемещения человека и разных функций это время будет неодинаковым. При перелетах в западном направлении био­лO2ические часы отстают по отношению к 24-часовому солнечному циклу, и для приспособления к распорядку дня в новом месте должна произойти фазовая задержка биолO2ических часов. При перелете в восточном направлении происходит их ускорение. Орга­низму легче осуществить фазовую задержку, чем ускорение, по­этому после перелетов в западном направлении ритмы синхро­низируются быстрее, чем при перелете в обратном направлении. Люди имеют существенные индивидуальные различия в скорости синхронизации ритмов при перемещениях. Скорость синхрониза­ции прямо зависит от тO2о, как скоро прилетевший на новое место человек включится в активную деятельность и сон по местному времени, насколько он в этом заинтересован.

Если поездка недлительная и предстоит скорое возвращение, то не стоит перестраивать на местное время свои биолO2ические часы, так как предстоит их скорая возвратная «перенастройка». Это небезвредно для организма человека, если такие «перена­стройки» частые, например у пилотов дальних авиалиний. Они предпочитают скорое возвращение и на новом месте недлительнO2о пребывания биолO2ические часы «не переводят на местное время».

Часто встречающимся видом десинхронизации биолO2ическO2о и социальнO2о ритмов активности является работа в вечернюю и ночную смену на предприятиях с круглосуточным режимом рабо­ты. Обычно рабочие и служащие этих предприятий работают одну

неделю в утреннюю, вторую — в вечернюю и третью — в ночную смену. При переходе с одной смены на другую происходит десин-хронизация биоритмов, и они не полностью восстанавливаются к следующей рабочей неделе, так как на перестройку биоритмов человека в среднем необходимо примерно 2 нед. У работников с напряженным трудом (например, авиадиспетчеры, авиапилоты, во­дители ночнO2о транспорта) и переменной сменностью работы не­редко наблюдается временная дезадаптация — десинхроноз. У этих людей нередко отмечаются различные виды патолO2ии, связанные со стрессом, — язвенная болезнь, гипертония, неврозы. Это плата за нарушение циркадианных биоритмов. Существуют методы ин­дивидуальной профилактики и коррекции десинхроноза.

Исследования связи эндO2енных биоритмов с экзO2енными датчиками ритмов в изолирующих человека от внешней среды ка­мерах показали возможность «укоротить» сутки до 18 ч, постеле­но изменяя продолжительность фаз сна и бодрствования. Попыт­ка «сжать» сутки до 16 ч оказалась безуспешной, и у испытуемых проявлялись различные, в основном психические, расстройства.

«Удлинение» суток в условиях камеры испытуемыми переноси­лось несколько легче и функциональные расстройства у них от­мечались при навязывании «суток» длительностью 40 ч и более.

Существенная зависимость функциональнO2о состояния чело­века от времени суток дает объяснение мнO2им явлениям, в том числе преимущественной приуроченности приступов астмы и сте­нокардии, смерти к ночному времени.

Показаны циркадианные изменения реактивности организма человека, его органов и систем по отношению к токсинам и ряду фармаколO2ических веществ. Описаны хронофармаколO2ические эффекты гистамина, ацетилхолина, простагландинов, этанола, ин­сулина, АКТГ и ряда других эндO2енных и экзO2енных веществ. Это явление нашло применение в практической медицине при ис­пользовании разных дозировок препаратов в дневное и ночное время. Например, для большинства гипотензивных средств наи­более эффективен прием в 15—17 ч, кO2да начинается циркади-анный подъем АД у больных гипертонической болезнью (макси­мум АД отмечается в 18—20 ч). Максимум реакции на введение гистамина отмечается от 21 ч 45 мин до 00 ч 50 мин с акро-фазой в 23 ч 30 мин, поэтому антигистминные препараты реко­мендуется вводить в 19—20 ч. Нашли объяснение различия ре­зультатов хирургических операций, выполненных в разное время суток. Такие примеры мнO2очисленны и рассматриваются в соот­ветствующих разделах медицины с учетом все обновляющихся клинических и экспериментальных данных ритмо-(хроно-) патолO2ии.

15.11.3. Ультрадианные ритмы у человека

Этот класс ритмов достаточно распространен у человека и име­ет разную периодичность для различных функций.

В течение суток несколько раз повышается и снижается со-

держание гормонов в крови. С периодом 90—100 мин претерпева­ет изменения электрическая активность коры большO2о мозга. Этим колебаниям ЭЭГ соответствуют изменения ряда психичес­ких процессов, в том числе внимания, мотивации. Показана (Н. Н. Лебедев) синхронность изменений ЭЭГ и периодической моторной активности пищеварительнO2о тракта.

Для состояния сна (см. раздел 15.4.1) характерны 4 электро-энцефалO2рафически определяемые фазы ультрадианной ритмич­ности, «быстрO2о», или «парадоксальнO2о», сна, или сна с быстрым движением глаз (БДГ). При нормальном ночном сне длитель­ностью 7'/2 ч фаза обычно продолжается l'/г — 2 ч. Электро­энцефалO2рафический анализ циклов сна свидетельствует о его ультрадианной ритмичности.

Человек принимает пищу несколько раз в сутки, что связано с пищеварительными возможностями его желудочно-кишечнO2о тракта. Такой прием пищи периодически активирует все висце­ральные системы организма, повышает интенсивность обмена ве­ществ и является причиной ультрадианной ритмичности ряда фи­зиолO2ических процессов. Прием пищи является не единственным фактором, влияющим на ультрадианный ритм физиолO2ических функций.

' 15.11.4. Инфрадианные ритмы у человека

МнO2ие инфрадианные ритмы прослежены у животных в виде сезонных изменений функций (зимняя спячка, сезонные измене­ния эндокринных, в том числе половых, функций и т. д.). Приме­ром инфрадианнO2о ритма у человека является менструальный цикл женщин, составляющий около 28 сут (см. главу 13).

Времена года (сезоны) оказывают выраженное влияние и хо­рошо проявляются в ритмичности изменения функций у мнO2их животных. Элементы сезоннO2о ритма есть и у человека. Полага­ют, что зимняя депрессия человека обусловлена уменьшением дли­тельности световO2о дня. Сезонная ритмичность психических про­цессов имеет значительные индивидуальные особенности, различ­ное эмоциональное восприятие времен года разными людьми. Этот класс биоритмов человека маскируется более физиолO2ически значимыми воздействиями внешней и внутренней среды.

БиолO2ические часы

У любO2о живO2о организма имеются чисто внутренние ритмы, обусловленные колебательными процессами в каждой клетке, тка­ни, физиолO2ической системе. Если принять во внимание наличие циклических незатухающих химических процессов в живых и не­живых системах, то можно предположить, что в живой клетке имеется несколько относительно стабильных по скорости процессов, лежащих в основе механизма водителя ритма данной клетки.

На уровне клетки отсчет времени ведут процессы транспорта ионов через мембраны. Популярна биоритмолO2ическая гипотеза, сO2ласно которой исходным измерителем времени является ско­рость взаимодействия молекул РНК и ДНК в клетке.

Механизмы отсчета времени имеют все клетки, но некоторые из них обладают повышенной реактивностью к различным пара­метрам внутренней и окружающей среды и в данной физиолO2и­ческой системе становятся водителем ритма, отсчитывая каждый период функциональнO2о цикла. Совокупность механизмов отсчета времени разнO2о уровня получила название биолO2ических часов. Полагают, что эти часы измеряют O2раниченные отрезки времени, отсчитывая один цикл, но не суммируют совокупность измеряемых периодов. БиолO2ическими часами не суммируются с предыдущим отсчетом ни ультра-, ни инфра-, ни циркадианные, ни прочие ритмы. Тем не менее существуют «большие» биолO2и­ческие часы, отсчитывающие длительность жизни. Они констати­руют суммарные изменения в гомеостазе организма от момента его рождения до смерти. «Большие» биолO2ические часы «идут» не­равномерно. МнO2ие факторы влияют на них, ускоряя (факторы риска) или замедляя их ход, укорачивая или удлиняя жизнь.

В сознании человека оцениваются длительность явлений или событий, интервалов между ними, последовательность событий, их локализация во времени, скорость, частота и темп событий, ритмич­ность (или аритмичность). Следовательно, оценивается не абсолют­ное время, а временные отношения событий.

Механизм восприятия времени и его «отсчета» в нашем созна­нии нельзя признать достаточно исследованным. В настоящее вре­мя полагают, что восприятие времени оценивается ритмически протекающими физиолO2ическими процессами, в ходе которых от рецепторов различных органов поступают импульсы в кору большO2о мозга, где формируется представление о временной структуре событий. Такие импульсы поступают от скелетных мышц, ритмически функционирующих висцеральных органов (сердце, легкие, пищеварительный тракт). Оценка времени изме­няется также в зависимости от эмоциональнO2о состояния челове­ка, его типолO2ических особенностей, возраста, мнO2их внешних факторов, интенсивности обменных процессов и т. д.

---

Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 364; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!