Атмосферное давление понижается при подъеме на высоту. Это сопровождается одновременным снижением парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе. На уровне моря оно составляет 105 мм.рт.ст. На высоте 4000 м уже в 2 раза меньше. В результате уменьшается напряжение кислорода в крови. Возникает гипоксия. При быстром падении атмосферного давления наблюдается острая гипоксия. Она сопровождается эйфорией, чувством ложного благополучия, и скоротечной потерей сознания. При медленном подъеме гипоксия нарастает медленно. Развиваются симптомы горной болезни. Первоначально появляется слабость, учащение и углубление дыхания, головная боль. Затем начинаются тошнота, рвота, резко усиливаются слабость и одышка. В итоге также наступает потеря сознания, отек мозга и смерть. До высоты 3 км у большинства людей симптомов горной болезни не бывает. На высоте 5 км наблюдаются изменения дыхания, кровообращения, высшей нервной деятельности. На высоте 7 км эти явления резко усиливаются. Высота 8 км является предельной для жизнедеятельности высоте организм страдает не только от гипоксии, но и от гипокапнии. В результате снижения напряжения кислорода в крови возбуждаются хеморецепторы сосудов. Дыхание учащается и углубляется. Из крови выводится углекислый газ и его напряжение падает ниже нормы. Это приводит к угнетению дыхательного центра. Несмотря на гипоксию дыхание становится редким и поверхностным. В процессе адаптации к хронической гипоксии выделяют три стадии. На первой, аварийной, компенсация достигается за счет увеличения легочной вентиляции, усиления кровообращения, повышения кислородной емкости крови и т.д. На стадии относительной стабилизации происходят такие изменения систем, организма, которые обеспечивают более высокий, и выгодный уровень адаптации. В стабильной стадии физиологические показатели организма становятся устойчивыми за счет ряда компенсаторных механизмов. Так кислородная емкость крови увеличивается не только за счет возрастания количества эритроцитов, но и 2,3-фосфоглицерата в них. За счет 2,3-фосфоглицерата улучшается диссоциация оксигемоглобина в тканях. Появляется фетальный гемоглобин, имеющий более высокую способность связывать кислород. Одновременно повышается диффузионная способность легких и возникает "функциональная эмфизема". Т.е. в дыхание включаются резервные альвеолы и увеличивается функциональная остаточная емкость. Энергетический обмен понижается, но повышается интенсивность обмена углеводов.
Гипоксия это недостаточное снабжение тканей кислородом. Формы гипоксии:
1. Гипоксемическая гипоксия. Возникает при снижении напряжения кислорода в крови (уменьшение атмосферного давления, диффузионной способности легких и т.д.).
2. Анемическая гипоксия. Является следствием понижения способности крови транспортировать кислород (анемии, угарное отравление).
3. Циркуляторная гипоксия. Наблюдается при нарушениях системного и местного кровотока (болезни сердца и сосудов).
4. Гистотоксическая гипоксия. Возникает при нарушении тканевого дыхания (отравление цианидами).
170.Гипоталамо-гипофизарная система, её роль в адаптации к изменениям внешней среды.
гипоталамо-гипофизарная система является структурным морфофункциональным объединением гипофиза (отростка, нижнего придатка мозга) и гипоталамуса (отдела в промежуточном мозге), которые участвуют в регуляции главных вегетативных функций в организме. Вырабатываемые в отделе промежуточного мозга гормоны обладают прямым тормозящим или стимулирующим воздействием на секрецию гормонов нижнего мозгового придатка. При этом гипоталамо-гипофизарная система обладает и функцией обратной связи. С ее помощью осуществляется регулирование секреции и синтеза гормонов (при повышении выработки гормонов в железах внутренней секреции понижается секреция гормонов в отделе промежуточного мозга). Гипоталамо-гипофизарная система, испытывая обратную связь, способствует поддержанию в организме постоянства.
В формировании регуляции механизма компенсации на различные экстремальные факторы, воздействующие на организм, эндокринной системе отводится одна из ведущих ролей. Однократное или кратковременное воздействие этих факторов, как правило, не приводит к нарушению функционирования организма, тогда как длительный и многократный стресс может явиться основой стрессиндуцированного развития патологии. Стрессорная реакция реализуется с помощью взаимозависимых изменений продукции медиаторов и гормонов.
Одним из главных и наиболее изученных эндокринных звеньев, отвечающих за внешние воздействия и формирование адаптации организма является гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальная (ГГА) и симпато-адреналовая системы [26]. Однако известна роль других эндокринных регуляторных звеньев (гипоталамо-гипофизарно-гонадное, гипоталамо-гипофизарно-тиреоидное), играющих немаловажную роль в этих процессах.
Состояние гипоталамо-гипофизарно-гонадной (ГГГС) системы при стрессе
Помимо основного предназначения гипоталамо-гипофизарно-гонадной системы, заключающегося в регуляции репродуктивной функции, ГГГС играет значительную роль в обеспечении адаптации организма в ответ на воздействие экстремальных факторов окружающей среды. Снижение или увеличение биосинтеза, секреции и соответственно, содержания гормонов ГГГС в ответ на экстремальные воздействия имеет определенное функциональное значение в поддержке адекватного ответа организма [5].
Гипоталамо-гипофизарно-гонадная система находится в тесных взаимоотношениях с гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой осью эндокринной регуляции. Активирующаяся при стрессе ГГА-система оказывает непосредственное влияние на гипоталамо-гипофизарно-гонадную систему, вступая с ней в реципрокные отношения. С другой стороны, показано, что половые стероиды модулируют действие норадреналина, допамина и серотонина. Совместное участие моноаминов и половых стероидов регулирует деятельность циклического центра секреции и выделения гонадотропинов, составляя основу формирования адаптивного поведения, включая и стресс-реакции [9]. Таким образом, синергические и антагонистические корреляции между гипоталамо-гипофизарно-гонадной и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системами являются определяющими в изменении репродуктивной функции и реализации адаптации при стрессе.
Гонадотропные гормоны ЛГ и ФСГ. При стрессовых состояниях различного генеза первоначально уровень ЛГ и ФСГ повышается, вероятно, за счет стимулирующего влияния кортикотропин-рилизинг гормона. Однако в дальнейшем секреция ЛГ и ФСГ угнетается за счет повышения уровня глюкокортикоидных гормонов в крови. Механизм действия связан с влиянием стероидов (в т.ч. и половых) на дифференцировку гонадотрофов гипофиза опосредованно через катехоламины [2].
Пролактин. Основная функция пролактина – стимуляция лактации. Однако рецепторы к пролактину присутствуют в клетках большинства тканей, следовательно, его роль в организме чрезвычайно многогранна, он участвует практически во всех регуляторных процессах, оказывая синергетический либо антагонистический эффект на биологически активные вещества [4].
Известна антистрессорная роль пролактина. Он препятствует развитию стресс-индуцированных катаболических реакций, опосредованных гиперсекрецией глюкокортикоидов. При экстремальном воздействии различных факторов, способствующих развитию стресса, уровень пролактина в крови изменяется, и его динамика во многом зависит от их продолжительности и интенсивности. При модулировании стрессового состояния уровень пролактина значительно увеличивается, нивелируя катаболический эффект кортикостероидов. Однако при продолжающемся воздействии стрессора глюкокортикоиды, интенсивно продуцируемые за счет активации ГГА-системы, подавляют секрецию пролактина, вплоть до полной ее блокировки [14]. Таким образом, происходит выключение одного из важнейших компенсаторных звеньев с соответствующими предпосылками к развитию стресса.
Имеются веские доказательства того, что в увеличении секреции пролактина на начальных этапах ответа к стрессовой ситуации одним из исключительных звеньев является действие тироксина совместно с серотонином [22].
Глюкокортикоиды (ГК) обладают дозозависимым эффектом на концентрацию пролактина в крови: низкие дозы кортизола стимулируют освобождение пролактина, а высокие – угнетают. Механизм действия здесь связан с влиянием ГК (через катехоламины, у которых активизируются рецепторы к стероидам при стрессе) на дифференцировку лактотрофов гипофиза и, соответственно, синтез пролактина [10].
С другой стороны, повышение уровня пролактина усиливает освобождение кортикотропин-рилизинг фактора клетками гипоталамуса с соответствующим синтезом АКТГ и в последующем глюкокортикоидов, необходимых для формирования ответа организма на экстремальные воздействия. Также обнаружена стимулирующая роль пролактина в продукции кортикостерона путем непосредственного прямого воздействия на клетки сетчатой зоны коры надпочечников [20]. Таким образом, пролактин поддерживает определенный сбалансированный уровень основных стресс-гормонов (глюкокортикоидов) для формирования адаптации.
Известна исключительная роль пролактина в некоторых звеньях анти- и ноцицептивного ответа при различных повреждающих воздействиях [13]. Пролактин является одним из звеньев в процессах терморегуляции при стрессе. Его повышение балансирует работу центра терморегуляции, препятствуя развитию гипертермии [30].
Половые стероидные гормоны
Тестостерон является основным половым стероидом, обеспечивающим репродуктивную функцию в мужском организме. С другой стороны, довольно значительная роль тестостерона отведена в поддержании адекватного ответа организма на стрессовые воздействия. В экспериментах на животных выявлено, что тестостерон ингибирует гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальный ответ на стресс, тогда как эстрогены облегчают его [29].
Доказано, что стресс у животных вызывает подавление синтеза тестостерона и сперматогенеза за счет блокады гонадолибериновых рецепторов и, следовательно, отсутствия выброса ЛГ и ФСГ, приводящего к остановке секреции тестостерона. В то же время угнетение секреции тестостерона при хроническом воздействии экстремальных внешних факторов возможно и независимо от высокого содержания ЛГ за счет снижения чувствительности семенников к активирующему действию тропных гормонов [24].
Изменение функции гонад при стрессе во многом зависит от продолжительности воздействия экстремального фактора, его природы, исходного состояния организма. Эти факторы могут непосредственно затрагивать как центральное, так и периферическое звенья не только гипоталамо-гипофизарно-гонадной системы, но и других систем регуляции ответа, формируя определенный патогенетический механизм повреждения.
Продолжительность действия стрессора является определяющим фактором для синтеза тестостерона. В экспериментах на животных сочетание стресса с активной физической нагрузкой в первое время от момента воздействия выявляет увеличение уровня циркулирующего в крови тестостерона, однако при продолжающемся действии стрессора происходит его снижение. Первоначальное увеличение выброса тестостерона при стрессе в большей степени может быть связано с активацией гипоталамо-гипофизарной системы, активным выбросом гонадолиберина и, соответственно, ЛГ [16]. Аналогичные изменения уровня тестостерона наблюдались при экспериментальном модулировании стресса, связанного с повышением температуры окружающей среды [19]. В дальнейшем к этому процессу подключается симпатико-адреналовое звено (механизмы срочной адаптации), активные вещества которого оказывают ингибирующее действие на секрецию тестостерона [23]. При включении адренокортикального звена рецепторы на клетках Лейдига, где синтезируется тестостерон, как наиболее подверженные воздействию глюкокортикоидов, блокируются [25]. В то же время АКТГ, оказывающий стимулирующий эффект на нейроны, секретирующие гонадолиберин, способствует усиленной продукции гонадотропинов. В связи с этим наблюдается парадоксальная картина – на фоне повышения в крови ЛГ происходит дальнейшее существенное снижение уровня тестостерона [28]. Аналогичные реакции в ГГГС происходят и у человека. Наблюдения показали, что у мужчин продолжительные физические тренировки или нагрузки во время военной подготовки увеличивают уровень кортизола при неизменном ЛГ с одновременным снижением тестостерона [7].
При модулировании стрессового состояния со сниженной физической нагрузкой (иммобилизация) снижение секреции тестостерона происходит по иному патогенетическому пути. В этом случае кортиколиберин блокирует люлибериновые клетки, что, соответственно, приводит к ингибированию синтеза ЛГ и тестостерона [31].
Одним из возможных механизмов снижения уровня тестостерона, не связанным с секрецией гонадотропинов, считается сдвиг метаболизма в сторону катаболических процессов над анаболическими в результате гиперсекреции кортизола [17].
Прогестерон. Функциональная роль прогестерона распространяется далеко за пределы регуляции системы репродукции. Он относится к так называемой группе гормонов-нейростероидов, которые принимают непосредственное участие в функционировании и биосинтезе различных мозговых структур (гипоталамус, гипофиз, мозжечок и другие отделы). Они, являясь агонистами γ-аминомасляной кислоты (ГАМК) и связываясь с ее рецепторами в структурах мозга, могут проявлять как седативные качества, так и противоположный эффект. Эффекторное действие прогестерона и его производных также проявляется во влиянии на когнитивную функцию, память, эмоции, антиноцицептивный ответ [8].
Прогестерон способен взаимодействовать не только с собственными рецепторами, но и рецепторами других гормонов, оказывая стимулирующий либо ингибирующий эффект. Так, известна роль его в блокировании действия кортикостероидов [21].
При стрессе, на начальных этапах, синтез прогестерона активируется посредством АКТГ, к которому есть специфические рецепторы [15]. Также большой вклад в стимулирование его секреции вносят половые стероидные гормоны тестикулярного происхождения либо надпочечникового (эстрадиол), который обеспечивает рецептивность клеток к прогестерону, индуцируя их экспрессию [12].
Эстрогены, как и другие стероидные гормоны, имеют многогранное значение в жизнедеятельности организма. Помимо непосредственного участия в функционировании системы репродукции, они обладают неспецифическим антистрессорным действием.
Эстрадиол оказывает модулирующий эффект на секрецию стресс-гормонов. При стрессе именно эстрогены, а не андрогены наиболее реактивны Показана прямая зависимость уровня эстрадиола с увеличением кортизола на начальных этапах развития стресса, что является одним из механизмов для реализации нейропротекторного эффекта. При этом повышение содержания эстрадиола тормозит чрезмерный выброс кортизола. Однако дальнейшее воздействие стрессовых факторов и, соответственно, гиперсекреция кортизола блокирует образование эстрадиола [3]. Также выявлена аналогичная зависимость секреции других стресс-гормонов от эстрадиола [1, 2].
Таким образом, гормоны гипоталамо-гипофизарно-гонадной оси эндокринной регуляции, помимо своего основного предназначения, заключающегося в обеспечении функционирования системы репродукции, играют важнейшую роль в ответе на экстремальные воздействия внешней среды и адаптации организма.
Тиреоидные гормоны (тироксин – Т4, трийодтиронин – Т3) вызывают в организме многообразные физиологические эффекты. Они необходимы для обеспечения процессов роста и развития организма, дифференцировки тканей, регуляции обмена веществ и энергии, поддержания определенного уровня активности функциональных систем организма, развития адаптационных реакций
Одним из важнейших эффектов тиреоидных гормонов лежит их способность оказывать пермиссивное (разрешающее) действие в отношении чувствительности тканей организма к действию катехоламинов, т.е. Т3 и Т4 повышают чувствительность адренорецепторов к норадреналину и адреналину и увеличивают плотность некоторых адренорецепторов на поверхности клеток [8].
Изменения в тиреоидной системе регуляции тесно взаимосвязаны с адреналовым, гонадным звеньями. Вероятной причиной этого является наличие общих центральных механизмов регуляции. Функции тиреоидной, адреналовой и половой систем регулируются тропными гормонами передней доли гипофиза. Однако тиреотропин-ризилинг гормон (ТРГ, тиролиберин) гипоталамуса является не только стимулятором тиреотропного гормона (ТТГ), но и АКТГ, гонадотропных гормонов, пролактина гипофиза. Предполагается, что ТРГ может выполнять функцию своеобразного универсального регулятора тропных клеток передней доли гипофиза [18].
Состояния, связанные с изменениями в активности регуляторных стрессорных систем (при остром или хроническом стрессе, посттравматических стрессовых расстройствах, изменениях физической нагрузки), влияют и на функционирование гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной оси эндокринной регуляции [11].
В системе краткосрочной адаптации серотонин оказывает ингибирующий эффект на секрецию тиролиберина, и, соответственно, тиреотропного гормона, а норадреналин оказывает стимулирующее воздействие. В свою очередь, тиреоидные гормоны снижают выработку серотонина и норадреналина. С другой стороны, увеличение концентрации АКТГ, активация секреции кортизола (вещества долговременной адаптации) при психотравмирующей ситуации приводят к снижению выработки гормонов щитовидной железы, в частности тироксина [27].
Таким образом, данные литературы свидетельствуют, что в механизмах регуляции гомеостаза организма для обеспечения адаптации в ответ на стрессорные воздействия, изменения гормональной секреции представляют собой своеобразный каскад тесно взаимосвязанных реакций. Дисфункция в каком-либо звене требует включения резервных возможностей организма. Выяснение этих механизмов и их роли в патогенезе вызываемых нарушений – фундаментальная проблема биомедицинских исследований. Ее решение позволит совершенствовать способы профилактики и лечения заболеваний, в развитии которых стрессорный фактор играет определенную роль. Разработка и дополнительное использование препаратов, активирующих адаптацию к действию повреждающих факторов, значительно повысят эффективность основных терапевтических мероприятий при лечении этих заболеваний. Применение этих средств обеспечит эффект, приближенный к естественному, благоприятному течению заболевания.
171.Понятие об адаптации. Виды, фазы, критерии адаптации. Механизм развития адаптивных реакций.
даптация это приспособление строения, функций органов и организма в целом, а также популяции живых существ к изменениям окружающей среды. Различают генотипическую и фенотипическую адаптацию. В основе первой лежат механизмы мутаций, изменчивости, естественного отбора. Фенотипическая адаптация - это процесс, протекающий в течение индивидуальной жизни. В результате него организм приобретает устойчивость к какому-либо фактору внешней среды. Выделяют также сложные и перекрестные адаптации. Сложные адаптации возникают в естественных условиях, например к условиям определенных климатических зона. Перекрестные или кросс адаптации это адаптации, при которых развитие устойчивости к одному фактору, повышает резистентность к сопутствующему. Существует два типа адаптивных приспособительных реакций. Первый тип называют пассивным. Эти реакции проявляются на клеточно-тканевом уровне, и заключается в формировании определенной степени устойчивости или толерантности к изменениям интенсивности действия какого-либо патогенного фактора внешней среды, например пониженного атмосферного давления. Это позволяет сохранять нормальную физиологическую активность организма. Второй тип приспособления - активный. Этот тип заключается в активации специфических адаптивных механизмов. Если интенсивность воздействия фактора на организм отклоняется от оптимальной величины в ту или иную сторону, но параметры гомеостаза при этом остаются достаточно стабильными, то такие зоны колебаний называется зонами нормы. В процессе адаптации выделяют два этапа: срочный и долговременный. Первый, начальный, обеспечивает несовершенную адаптацию. Он начинается с момента действия раздражителя и осуществляется на основе имеющихся функциональных механизмов. Долговременный этап адаптации развивается постепенно, в результате длительного или многократного воздействия фактора внешней среды. В результате воздействия на организм факторов, превышающих возможности адаптационных механизмов, развивается дизадаптация. Она приводит к дисфункции систем организма. Примером болезней дизадаптации являются сердечно-сосудистые заболевания у не коренных жителей Севера.
172.Человек в условиях современного производства (гиподинамия, монотония).
Монотонная деятельность характеризуется однообразием и многократным повторением одних и тех же операций, простотой их содержания. Такая работа создает у человека функционально специфическое состояние, называемое монотонией. Это состояние характеризуется снижением общего уровня активации, потерей сознательного контроля за выполнением действий, ухудшением внимания и кратковременной памяти, субъективными ощущениями скуки, сонливости, апатии, потерей интереса к работе. В состоянии монотонии поддержание требуемого уровня работоспособности возможно только за счет дополнительных волевых усилий, за счет включения компенсаторных механизмов психики. Фактор монотонности деятельности является предпосылкой ошибок и несчастных случаев.
В.И. Рождественская выделяет семь отличительных признаков монотонии: 1) малая длительность операции, большое число повторяемых операций в течение часа, в течение рабочего дня; 2) небольшое число элементов в операции; 3) заданный темп и ритм работы; 4) ограниченное число сенсорных и мышечных систем, участвующих в работе; 5) вынужденная рабочая поза; 6) малая эмоциональная насыщенность работы; 7) разобщенность сотрудников.
Различают два типа условий, вызывающих монотонию: – многократная повторяемость действий; – ограниченной число стимулирующих раздражителей. Соответственно с таким разделением условий различают следующие виды монотонии: – монотония однообразия: – депривационнаямонотония. Также различают двигательную и сенсорную монотонию.
Для современного высокотехнологичного и автоматизированного производства, для условий повседневной жизни людей характерными становятся явления гиподинамии и гипокинезии. Их общая характеристика – пониженная (ограниченная) двигательная и мышечная активность человека. Под этими понятиями подразумеваются как условия (факторы), приводящие к этим явлениям, так и функциональные состояния человека, возникающие в этих условиях. В общем виде гиподинамия – это уменьшение физических нагрузок, мышечная слабость. Гипокинезия – это состояние малой подвижности. Гиподинамия и гипокинезия взаимосвязаны и часто рассматриваются как синонимичные. Однако, между этими явлениями есть различие. Например, при неподвижном стоянии человек с грузом гиподинамии нет (мышцы нагружены), но имеет место гипокинезия. Наоборот, при работе в условиях невесомости объем движений может быть большой (гипокинезия отсутствует), но есть недогрузка мышц (гиподинамия).