Северо-западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова
Медико-профилактический факультет
Кафедра патологической физиологии
КУРСОВАЯ РАБОТА
на тему:
"БИОРИТМЫ И АДАПТАЦИЯ"
Выполнил студент Шиловцев Игорь Алексеевич
Научный руководитель к.б.н., доцент
Булгакова Ольга Сергеевна
Санкт-Петербург 2015
Содержание
Введение
Биологические ритмы (биоритмы) - периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов и явлений. Они свойственны живой материи на всех уровнях ее организации - от молекулярных и субклеточных до биосферы. Являются фундаментальным процессом в живой природе. Одни биологические ритмы относительно самостоятельны (например, частота сокращений сердца, дыхания), другие связаны с приспособлением организмов к геофизическим циклам-суточным (например, колебания интенсивности деления клеток, обмена веществ, двигательной активности животных), приливным (например, открывание и закрывание раковин у морских моллюсков, связанные с уровнем морских приливов), годичным (изменение численности и активности животных, роста и развития растений и др.) Биоритмическая система (биоритмы человека) - это пример сложной и биологически целесообразной организации живой материи. У человека биологические ритмы формируются не все одновременно. Околосуточные, годовые, например, заявляют о себе сразу же после рождения. По мере роста ребенка биоритмы становятся более выраженными, увеличивается их амплитуда, то есть возможность отклонения от среднего уровня. Чем значительнее размах ритмических колебаний различных физиологических функций, тем легче организму приспосабливаться к изменяющимся условиям.
Наиболее детально изучены околосуточные (циркадианные) биоритмы человека. Полагают, что они являются определяющими в сложной иерархии ритмических колебаний. Биологические ритмы описаны на всех уровнях, начиная от простейших биологических реакций в клетке и кончая сложными поведенческими реакциями. Таким образом, живой организм является совокупностью многочисленных ритмов с разными характеристиками. По последним научным данным в организме человека выявлено около 300 суточных ритмов.
Глава 1. Понятие биоритма и адаптации
Биологические ритмы - регулярное, периодическое повторение во времени характера и интенсивности жизненных процессов, отдельных состояний или событий. В той или иной мере биоритмы присущи всем живым организмам. Они характеризуются периодом, амплитудой, фазой, средним уровнем, профилем и делятся на экзогенные (вызванные воздействием окружающей среды) и эндогенные (обусловленные процессами в самой живой системе). Существуют биоритмы клеток, органа, организма, сообщества. По выполняемой функции биоритмы делят на физиологические - рабочие циклы, связанные с деятельностью отдельных систем (дыхание, сердцебиение) и экологические, или адаптивные, служащие для приспособления организма к периодичности окружающей среды (например, зима - лето). Период (частота) физиологического ритма может изменятся в широких пределах в зависимости от степени функциональной нагрузки (от 60 уд/мин сердца в покое до 180 - 200 уд/мин при выполнении работы); период экологических ритмов сравнительно постоянен, закреплен генетически, в естественных условиях захвачен циклами окружающей среды, выполняет функцию "биологических часов". Известным примеров действия "биологических часов" служат "совы" и "жаворонки".
Адаптация организмов к окружающей среде в процессе эволюционного развития шла в направлении как совершенствования их структурной организации, так и согласования во времени и пространстве деятельности различных функциональных систем. Исключительная стабильность периодичности изменения освещенности, температуры, влажности, геомагнитного поля и других параметров окружающей среды, обусловленных движением Земли и Луны вокруг Солнца, позволила живым системам в процессе эволюции выработать стабильные и устойчивые к внешним воздействиям временные программы, проявлением которых служат биоритмы. Такие ритмы, обозначаемые иногда как экологические, или адаптивные (например: суточные, приливные, лунные и годовые), закреплены в генетической структуре. В искусственных условиях, когда организм лишен информации о внешних природных изменениях (например, при непрерывном освещении или темноте, в помещении с поддерживаемыми на одном уровне влажностью, давлением и т. п.) периоды таких ритмов отклоняются от периодов соответствующих ритмов окружающей среды, проявляя тем самым свой собственный период.
1.1 Виды биоритмов
Объективный анализ биологических ритмов предполагает измерение их различных параметров, в т. ч. амплитуды, частоты, периода колебаний и др. При этом считают, что приспособление живых организмов к среде обитания обязательно включает постоянное приближение значений биологических ритмов к параметрам циклических факторов среды. При классификации ритмических процессов в зависимости от их частоты биологических ритмов объединяют в несколько групп: так называемые высокочастотные биологические ритмы, колебания средней частоты и биологические ритмы низкой частоты. Периоды колебаний высокочастотных биологических ритмов находятся в пределах от долей секунды до получаса. Примерами могут служить колебания биоэлектрической активности головного мозга, сердца, мышц, других органов и тканей. К этой же группе биологические ритмов можно отнести ритмику внешнего дыхания.
Большое число биоритмов объединяют в группу колебаний средней частоты с длительностью периодов от получаса до 28 часов. Биоритмы с периодом от получаса до нескольких часов носят название ультрадианных. Наиболее важные из них имеют период около 90 мин. Они прослеживаются уже у новорожденных, у которых приблизительно каждые 90 мин активность сменяется относительным покоем. У взрослых людей с такой же периодичностью происходит чередование различных стадий сна, а во время бодрствования - периодов относительно высокой работоспособности и относительного расслабления. Биоритмы с периодом 20-28 ч называют циркадианными (циркадными, или околосуточными). Примерами их могут служить периодические колебания температуры тела, частоты пульса, АД, работоспособности.
Выделяют также группу биоритмов низкой частоты - околонедельных, околомесячных, сезонных, окологодовых, многолетних и др. В основе выделения каждого из них лежат четко регистрируемые колебания какого-либо функционального показателя. Например, околонедельному биоритму соответствует уровень выделения с мочой некоторых физиологически активных веществ; околомесячному - овариально-менструальный цикл у женщин; сезонным биоритмам - изменения продолжительности сна, мышечной силы и т. д.; окологодовым и многолетним биоритмам - темпы роста и физического развития детей, показатели иммунитета и др.
1.2 Сезонные ритмы
Для многих физиол. процессов установлена и сезонная ритмичность. Например, максимальная рождаемость наблюдается в период с марта по май, минимальная - с ноября по февраль. Сезонные изменения играют существенную роль в течении ряда заболеваний. Напр., в весенне-осеннее время чаще наблюдаются обострения язвенной болезни. Помимо сезонных ритмов существуют ритмы с еще более длительным периодом. В течении туберкулезного процесса отмечена 3-летняя
периодичность: через 4, 7, 10, 13 лет от начала заболевания наиболее часто возникают обострения. Известна 5-6-летняя и 11-летняя периодичность возникновения нек-рых заболеваний, связываемых с внешними факторами - метеорологическими, гелиогеографическими влияниями, в т.ч. с колебаниями магнитного поля и изменением солнечной активности.
Большинство ритмов формируется в процессе онтогенеза. Уже в организме новорожденного регистрируются функции, которые обладают околосуточным ритмом (с периодом от 23 до 25 ч). Однако появление такой ритмичности во многом зависит от уровня зрелости организма ребенка. У недоношенных детей ритмичность развивается значительно позже, чем у детей, родившихся в срок.
Значительное влияние на процесс развития околосуточных колебаний у новорожденного оказывают условия окружающей среды. Так, строгое соблюдение режима кормления ребенка ускоряет проявление околосуточной ритмичности. Синхронизация околосуточного ритма с социальным суточным циклом наступает у каждого ребенка в разное время, примерно между 6-й и 16-й неделей после рождения.
1.3 Циркадианный ритм
Наиболее изучен циркадианный (околосуточный) биоритм. Экспериментальные и клинические данные дают основание полагать, что состояние этого ритма является универсальным критерием общего состояния
организма. Установлены циркадианные колебания более 300 физиологических функций организма человека. Эти исследования позволили разработать и составить <циркадианную систему человека>. Согласно этой системе частота сердечных сокращений является максимальной в 15-16 ч, частота дыхания - в 13-16 ч, уровень систолического АД - в 15-18 ч, количество эритроцитов в крови - в 11-12 ч, лейкоцитов - в 21-23 ч, гормонов в плазме крови (АКТГ, кортизол, 17-гидроксикортикостерон) - в 8-12 ч, белка крови (общего) - в 17-19 ч, билирубина (общего) - в 10 ч, холестерина - в 18 ч и т.д.
Ночью у человека самая низкая температура тела. К утру она повышается и достигает максимума во второй половине дня. На протяжении суток она изменяется с амплитудой до 1,3°. Поскольку температура тела определяет скорость биохим. реакций, ее повышение свидетельствует о том, что днем обмен веществ идет наиболее интенсивно и точно обеспечивает человеку возможность активной деятельности в светлую часть суток. С суточным ритмом температуры тела тесно связаны сон и пробуждение. Большинство людей склонно засыпать при снижении температуры тела и просыпаться при ее повышении. При этом, чем раньше наступает температурный минимум в ночной период, тем короче сон.
Глава 2. Биоритмы и их клиническое значение
Подчиняясь биоритму, каждый физиологический показатель в течение суток может существенно изменяться, что учитывается при диагностике различных заболеваний. Незнание таких закономерностей может привести к диагностическим ошибкам, этот факт должен всегда учитываться при объяснении больным вреда самодиагностики и самолечения на ее основе.
Лечение многих заболеваний должно строиться с учетом биоритма. Хронобиологи предложили, например, лечить расстройства сна, которыми страдают многие городские жители, следующим образом. Людей, страдающих бессонницей по ночам и с трудом борющихся со сном в дневное время, помещают в изолированные помещения, надежно отрезанные от всех датчиков земного времени. В таких условиях ежедневно <передвигают> время отхода ко сну на три часа вперед; хронотерапия продолжается до тех пор, пока время отхода ко сну не совпадает со временем отхода ко сну у здоровых людей. Лечение бронхиальной астмы хронобиологи рекомендуют проводить в тот момент, когда ряд показателей, характеризующих работу дыхательной системы, находится на самом низком уровне в течение суточного цикла, что определяется путем круглосуточной регистрации ритмов работы органов дыхания.
Наибольший диуретический эффект фуросемида наблюдается при приеме его в 10 ч, максимальное выведение с мочой калия - при приеме в 17 ч, натрия - в 13 ч. Гипогликемический эффект от введения инсулина больше всего выражен в 8-13 ч. Анализ суточного ритма содержания в организме гистамина - важнейшего медиатора аллергических реакций - показал, что наибольшая его концентрация отмечается в 21-24 ч. Этим объясняется повышенная частота возникновения аллергических проявлений именно в вечернее время. По этой же причине антигистаминные препараты рекомендуется принимать в вечерние часы.
В результате хронобиологических исследований намечены практические рекомендации по лечению стоматологических заболеваний. Анализ суточных колебаний чувствительности зубов к болевым и холодовым раздражителям свидетельствует о целесообразности проведения плановых лечебных и профилактических стоматологических процедур в утреннее время. Уже традиционным становится применение различных гормонов по схемам, учитывающим биоритмы пациента. Так, гормональные препараты рекомендуется назначать в те часы, когда потребность организма в этих веществах максимальна; лечение, проводимое по такой схеме, оказывается наиболее эффективным, а дозы применяемых гормональных препаратов минимальными.
Биоритм являются основой рациональной регламентации всего жизненного распорядка человека, так как высокая работоспособность и хорошее самочувствие могут быть достигнуты только в том случае, если соблюдать по возможности постоянный распорядок дня. Ритмичным, соответствующим правильному индивидуальному графику должен быть и прием пищи. Отклонение от правильного режима питания может приводить к существенному увеличению массы (веса) тела. Для того, чтобы сохранить постоянный вес тела, достигнутый к 20-25 годам, пищу следует принимать 45 раз в день в точном соответствии с индивидуальными суточными затратами энергии в те часы, когда появляется заметное чувство голода. Если принимать пищу общей калорийностью 2000 ккал только по утрам, то наблюдается снижение веса. Если ту же пищу принимают в вечерние часы, вес увеличивается.
2.1 Биоритмы и распорядок дня
Строгий распорядок дня предполагает и преодоление импульсов ко сну или дремоте в период бодрствования, т. к. самые короткие периоды сна или дремоты у многих людей могут нарушать ночной сон. Однако есть люди, для к-рых дневной или вечерний отдых необходим, и он не нарушает ночного сна. В таком случае надо сохранять индивидуальный распорядок дня. В циркадианном биоритме меняется и работоспособность человека. Она имеет два подъема: с 10 до 12 ч и с 16 до 18 ч. Ночью работоспособность понижается, особенно с 1 до 3 ч ночи.