Основные закономерности и стадии адаптационного процесса. Основные закономерности адаптации человека к экстремальным ситуациям. Влияние природной среды на морфофизиологическую изменчивость человеческого организма

Анализ опасности

Энергоэнтропийная концепция опасности.

Энергоэнтропийная концепция опасности – это совокупность представлений о природе опасности и условиях их реализации.

Повседневная деятельность человека потенциально опасна, т.к. связана с использованием различных видов энергии. Опасности появляются в результате неконтролируемого выхода энергии. Возникновение нежелательных последствий есть следствие появления и развития причинной цепи предпосылок. Инициаторами этой цепи, чаще всего, являются ошибочные действия человека, кроме этого, может служить неисправность в технике или воздействия не нее на расстоянии.

Все это не противоречит фундаментальному свойству энтропии (мера беспорядка): Любая предоставленная самой себе система стремится к максимуму энтропии, т.е. к максимальному беспорядку. Такое состояние является равновесно-устойчивым и система может находится в нем сколь угодно долго. Любые попытки человека в результате своей деятельности упорядочить систему приводят к уменьшению энтропии и к неустойчивости, к потенциально опасному состоянию.

Энергоэнтропийная концепция опасности позволяет проследить путь нежелательного высвобождения энергии и это лежит в основе построения дерева происшествий.

Для анализа используется графическое изображение (граф, дерево) логически взаимосвязанной последовательности событий отказов причин, последствий.

Последовательность изучения опасности:

1. Предварительный анализ опасности

а) выявление источника опасности

б) определить части системы, которые могут вызвать эти опасности

в) ввести ограничение на анализ

2. Выделить (сформировать) последовательность действия опасности путем построения дерева происшествий

3. Анализ дерева происшествий

Здоровье (по ВОЗ, установлен. 1968г) – это состояние полного физического, душевного и социального благополучия (а не только отсутствие болезни).

В настоящее время однозначного мнения о факторах, ответственных за формирования здоровья нет, но по данным ВОЗ:

При сохранении нынешних тенденция развития мирового сообщества через 30-40 лет состояние здоровья россиян до 70% будет зависеть от состояния окружающей среды.

В настоящее время зафиксировано 4 млн. токсичных веществ, действующих на организм человека, и ежегодно их количество увеличивается на 6000. Это привело к тому, что 80% заболеваний обусловлено состоянием окружающей среды, каждый 4-й житель планеты болеет аллергическими заболеваниями, ≈10% новорожденных имеют отклонения от здоровья. Уже сейчас известно 2,5 тыс. заболеваний, локализованных на генном и хроническом уровнях. Уже сейчас ≈50% генофонда европейского населения не воспроизводится в следующих поколениях.

В последнее время возросла социальная составляющая, влияющая на здоровье, из которой следуют специфические заболевания: синдром хронической усталости, жизненная апатия, психические расстройства.

Комплексной оценкой состояния здоровья человека является продолжительность жизни и показатели биологического возраста человека.

Профессиональное здоровье – способность человеческого организма сохранить заданное компенсаторные и защитные средства, обеспечивающие работоспособность в условиях, в которых протекает деятельность.

При проведении анализов различных факторов, влияющих на здоровье человека, приоритетное значение придается фактора риска, непосредственно ведущим к возникновению заболевания.

Оценка устранимости факторов, отрицательно влияющих на здоровье человека, очень важна при создании технологического оборудования. Эти факторы могут устраняться с помощью инженерно-технических решений, адаптации, в том числе и социальной.

Эволюция и формы адаптации

Общие закономерности адаптации организма

При изучении изменений, происходящих в организме под влиянием совокупности экологических (природных и антропотехногенных) факторов, применяют термин «адаптация». Под адаптацией понимают все виды врождённой и приобретённой приспособительной деятельности, которые обеспечиваются физиологическими реакциями, происходящими на клеточном, органном, системном и организменном уровнях.

Подходы к изучению адаптации

При изучении адаптации применяют системный и индивидуальный подходы.

Системный подход к адаптации (рис.1) предполагает необходимость изучения адаптации и как процесса, и как состояния системы, для которой характерно подвижное равновесие, сохраняющее постоянство структур лишь при непрерывном движении всех компонентов системы. В итоге уравновешивание со средой происходит за счёт приобретения нового системного качества.

Рис. 1. Системный характер адаптационных изменений

Индивидуальный подход к адаптации человека можно охарактеризовать как совокупность социально-биологических свойств и особенностей, необходимых для устойчивого существования индивидуума в конкретной экологической среде обитания. Другими словами, для всякого организма существует оптимальная эндогенная (внутренняя) и экзогенная (внешняя) экологическая среда, причём среда обитания не только с оптимальными характеристиками физических условий, но и с конкретными производственными и социальными условиями. По обе стороны от оптимума трудовая и биологическая активность постепенно снижаются, пока, наконец, условия не станут такими, в которых организм вообще не сможет существовать.

Эволюция и формы адаптации

Адаптация тесно связана с эволюцией организмов и устойчиво адаптированными считаются те, которые приспособились к изменённым условиям, размножаются и дают в новой среде обитания жизнестойкое потомство. Существуют две принципиально различные формы адаптации : генотипическая и фенотипическая.

Генотипическая адаптация , в результате которой на основе наследственности, мутаций и естественного отбора формировались современные виды животных.

Фенотипическая адаптация формируется в процессе взаимодействия конкретного организма с окружающей его средой обитания.

Структурные следы адаптации имеют важное биологическое значение, так как защищают человека от предстоящих встреч с неа- декватными и опасными факторами среды. В то же время результаты фенотипической адаптации не передаются по наследству, что следует считать выгодным для сохранения вида, поскольку следующее поколение адаптируется заново к широкому спектру иногда совершенно новых факторов, требующих выработки новых специализированных реакций.

Типы приспособительного поведения.

Различают три типа приспособительного поведения живых организмов в ответ на действие неблагоприятного раздражителя:

§ бегство от неблагоприятного раздражителя,

§ пассивное подчинение раздражителю

§ либо активное противодействие за счёт развития специфических адаптивных реакций.

Гомеостаз и гомеокинез .

Система жизнеобеспечения организма, наряду с механизмами поддержания равновесия внутренней среды (гомеостаз), представлена и генетическими программами развития, осуществление которых невозможно без постоянного изменения этой внутренней среды (гомеокинез), реализуемого посредством многообразных адаптивных процессов (реакций, механизмов, ответов и т.д.). Именно на поддержание генетических программ развития, являющихся ведущей движущей силой в живом организме, направлена деятельность систем репродуктивного, энергетического и адаптационного гомеостата (рис. 2). Оптимальное функционирование систем, обеспечивающих три ведущих гомеостата, реализуется через посреднические системы (кровообращение, дыхание, кровь) и регуляторные механизмы вегетативной и эндокринной систем.

Рис. 2 Обеспечение деятельности основных гомеостатических систем

Другими словами, под адаптацией понимают все виды врождённой и приобретённой приспособительной деятельности, которые обеспечиваются определёнными физиологическими реакциями, происходящими на клеточном, органном, системном и организменном уровнях. Это универсальное определение адаптации отражает необходимость соблюдения в живом мире фундаментального закона биологии, сформулированного ещё Клодом Бернаром, - закона постоянства внутренней среды.

Теории адаптации

При формировании адаптивного гомеостата обеспечивающие адаптацию физиологические процессы развёртываются поэтапно. Например, В.П. Казначеев процесс адаптации при переездах подразделяет на последовательно происходящие фазы: начальную, стабилизации, переходную и истощения.

1-я фаза - начальная - характеризуется дестабилизацией функций организма. Она может обеспечить приспособление к действию неадекватных факторов лишь в течение короткого промежутка времени, длительностью, как правило, не более одного года. В ряде случаев явления дестабилизации, характерные для первой фазы адаптации, остаются на многие годы, что, в частности, служит одной из причин возвращения мигрантов на прежнее место жительства.

2-я фаза - стабилизации - продолжается от 1 года до 4 лет. В этот период наблюдается синхронизация всех гомеостатических процессов, сопровождающаяся не только функциональной, но и структурной перестройкой биосистемы.

3-я фаза - переходная , продолжительностью от 4 до 5-10 лет. В это время у большинства переселенцев происходит стабилизация соматических и вегетативных функций.

4-я фаза - истощения , возможна при длительном проживании на Севере, является следствием перенапряжения в гомеостатических системах организма при недостаточности генетически запрограммированных механизмов долговременной адаптации к возмущающим факторам среды обитания.

В обобщённом виде рассматриваемые физиологические процессы на организменном уровне содержатся в экспериментально обоснованной теории «общего адаптационного синдрома», или стресс-реакции (Ганс Селье, 1936).

Стресс - комплекс неспецифических реакций организма в ответ на действие сильных или сверхсильных раздражителей .

Стресс в классической интерпретации протекает в три стадии (рис. 3), или фазы, а именно «тревоги», переходную, устойчивой адаптации.

Первая фаза - «тревоги» - развивается в самом начале действия как физиологического, так и патогенного фактора или изменённых условий внешней среды. При этом реагируют висцеральные системы (кровообращения, дыхания), реакциями которых управляет ЦНС с широким вовлечением гормональных факторов (в частности, гормонов мозгового вещества надпочечников - глюкокортикоидов и катехоламинов), что в свою очередь сопровождается повышенным тонусом симпатического отдела вегетативной нервной системы.

Рис. 3. Фазы стресса по Г. Селье

Переходная фаза. Часто выделяют фазу, переходную к устойчивой адаптации. Она характеризуется уменьшением общей возбудимости ЦНС, формированием функциональных систем, обеспечивающих управление адаптацией к возникшим новым условиям. В ходе этой фазы приспособительные реакции организма постепенно переключаются на более глубокий тканевый уровень.

Фаза устойчивой адаптации , или резистентности. Формируются новые координационные соотношения, осуществляются целенаправленные защитные реакции. Подключается гипофизарно-надпочечниковая система, мобилизуются структуры, в результате деятельности которых ткани получают повышенное энергетическое и пластическое обеспечение. Эта стадия и является собственно адаптацией - приспособлением - и характеризуется новым уровнем деятельности тканевых, клеточных, мембранных элементов, перестроившихся благодаря временной активации вспомогательных систем, которые при этом могут функционировать практически в исходном режиме, тогда как тканевые процессы активизируются, обеспечивая гомеостаз, адекватный новым условиям существования.

Несмотря на экономичность - выключение «лишних» реакций, а следовательно, и излишней затраты энергии, - переключение реактивности организма на новый уровень осуществляется при определённом напряжении управляющих систем. Это напряжение названо «цена адаптации». Поскольку эта стадия связана с постоянным напряжением регуляторных механизмов, перестройкой соотношений нервных и гуморальных механизмов, формированием новых функциональных систем, то эти процессы при сверхпороговой интенсивности стрессорных факторов могут вызвать развитие стадии истощения.

Адаптогенные факторы

Селье назвал факторы, воздействие которых приводит к адаптации, стресс-факторами. Другое их название - экстремальные факторы. Экстремальными могут быть не только отдельные воздействия на организм, но и изменённые условия существования в целом (например, перемещение человека с юга на Крайний Север и т.д.). По отношению к человеку адаптогенные факторы могут быть природными и социальными, связанными с трудовой деятельностью.

Природные факторы. В ходе эволюционного развития живые организмы адаптировались к действию широкого спектра природных раздражителей. Действие природных факторов, вызывающих развитие адаптационных механизмов, всегда является комплексным, так что можно говорить о действии группы факторов того или иного характера. Например, все живые организмы в ходе эволюции прежде всего приспособились к земным условиям существования: определённому барометрическому давлению и гравитации, уровню космических и тепловых излучений, строго определённому газовому составу окружающей атмосферы и т.д.

Социальные факторы. Помимо того, что человеческий организм подвержен тем же природным влияниям, что и организм животных, социальные условия жизни человека, факторы, связанные с его трудовой деятельностью, породили специфические факторы, к которым необходимо адаптироваться. Их число растёт с развитием цивилизации. Так, с расширением среды обитания появляются совершенно новые для человеческого организма условия и воздействия. Например, космические полёты приносят новые комплексы воздействия. К их числу относится невесомость - состояние, абсолютно неадекватное для любого организма. Невесомость сочетается с гипокинезией, изменением суточного режима жизни и т.д.

Приспособления, которые выработались в организме в процессе эволюции в ответ на воздействия внешней среды или вырабатываются в процессе жизни каждого индивидуума, называются адаптациями. По А.Д. Слониму, под физиологической адаптацией следует понимать совокупность физиологических особенностей, обусловливающих уравновешивание организма с постоянными или изменяющимися условиями среды. Г. Селье утверждал, что способность к приспособлению является, вероятно, наиболее отличительной чертой жизни.

Все адаптации делятся на фенотипические (индивидуальные ), развивающиеся в течение онтогенеза каждого индивидуума, и генотипические , или наследуемые , осуществляемые на основе наследственности, изменчивости и естественного отбора.

Фенотипические адаптации делятся на видовые и популяционные. Последние имеют более сложную структуру, поскольку к особенностям вида добавляется влияние конкретной среды, в которой живет данная популяция.

В зависимости от основных стратегий осуществления адаптации делятся на активные и пассивные. Активные адаптации происходят с затратой энергии, увеличением потребления кислорода (при этом сохраняется гомеостаз организма), а пассивные сопровождаются минимизацией функции с некоторым нарушением гомеостаза, например подчинением организма условиям среды (смена окраски шерсти у зайцев в зимний период года) или избеганием их (залегание медведя в берлогу на зимнюю спячку). Человек, в отличие от животных, кроме биологических механизмов может использовать социальные достижения для адаптации - одежду, кондиционеры, транспорт и т.д. В процессе эволюции это привело к уменьшению функциональных биологических резервов адаптации, что потребовало развития социальных средств повышения безопасности существования человека (рис. 14.1).

Индивидуальные адаптации по времени развития разделяются на срочные, или кратковременные, и долговременные. Срочные адаптации осуществляются с помощью нервных и эндокринных механизмов, мобилизуя готовые, уже имеющиеся резервы организма: биохимические, функциональные, психические. Такое функционирование на пределе физиологических возможностей пред-

Рис. 14.1.

ставляет прямую опасность для организма, поскольку высока вероятность возникновения срыва. С другой стороны, оно во многом не обеспечивает реализацию всех потенциальных адаптивных возможностей организма.

Долговременные адаптации приводят к стимуляции генетического аппарата клеток, в результате чего формируется системный структурный след адаптации - морфологический компонент, позволяющий расширить диапазон функциональных возможностей систем организма (Ф.З. Меерсон). Долговременная адаптация развивается постепенно, в процессе длительного, хронического воздействия на организм нагрузок или факторов среды (рис. 14.2). Повышение интенсивности функционирования структур является первым моментом, запускающим долговременную адаптацию. Основу долговременной адаптации составляет образование новых структур, которые могут в дальнейшем обеспечить выполнение возросших задач. Так, адаптация мышечной системы к повышенным нагрузкам выражается в увеличении мышечной массы. Новые структуры возникают по следующей схеме. Усиление работы органа (сердца, скелетных мышц, легких и т.д.) каким-то образом мобилизует синтез нуклеиновых кислот и белков в работающих клетках. Первым сдвигом в развивающейся цепи событий является экспрессия гена, ответственного за синтез того или иного конкретного белка. Это приводит к наработке РНК или увеличению скорости ее транскрипции на структурных генах ДНК. Увеличение количества информационной РНК приводит к росту количества рибосом, в которых и происходит синтез белковых молекул. В результате масса работающей структуры нарастает и увеличиваются ее функциональные возможности. Возникшие новые структуры называются системным структурным следом (ССС).

Индивидуальные адаптации, сформированные в ранний постэмбриональный период, несомненно, имеют свои особенности, заключающиеся прежде всего в их большей стойкости. Наследственно закрепленные адаптации, в свою очередь, делятся на видовые и по-

Рис. 14.2.

пуляционные. Последние имеют более сложную структуру, поскольку к особенностям вида добавляется влияние конкретной среды, в которой живет данная популяция. Это влияние тем сильнее, чем большее число поколений подвергалось этим средовым воздействиям.

Адаптация к климатическим условиям той или иной географической зоны называется акклиматизацией , а приспособление к какому-то одному фактору среды - акклимацией. Некоторые исследователи считают, что истинная акклиматизация возникает только во втором или даже третьем поколении переселившихся лиц. Кратковременную, несовершенную адаптацию у первого поколения лиц, переехавших на новое местожительства, они называют акклимацией. Таким образом, термин «акклимация» не совсем устоялся и возможны разные варианты его употребления.

ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Адаптация или приспособление к условиям существования - одно из основополагаю­щих качеств живой материи. Оно настолько всеобъемлюще, что отождествляется с самим понятием жизни." Начиная с момента рождения, организм внезапно попадает в совершенно новые для себя условия и вынужден приспособить к ним деятельность всех своих органов и систем. В дальнейшем в ходе индивидуального развития факторы, действующие на орга­низм, непрерывно видоизменяются, порой приобретая необычайную силу или необычай­ный характер, что требует постоянных функциональных перестроек. Таким образом, про­цесс приспособления организма к общеприродным (климато-географическим, производст­венным и социальным) условиям представляет собой универсальное явление. Под адапта-цией понимают все виды врожденной и приобретенной приспособительной деятельности человека, которые обеспечиваются определенными физиологическими реакциями, проис­ходящими на клеточном, органном, системном и организменном уровнях. В литературе адаптацией называют как процессы и явления приспособления к жизни индивидуума, так и изменения организмах целых популяций на протяжении их существования. Таким обра­зом, проблема необычайно широка и многогранна. Ею занимаются биологи, физиологи, медики. Биология и экологическая физиология изучают видовую приспособляемость. Фи­зиология исследует, индивидуальную адаптацию, ее формирование н механизмы.

Не меньшее значение имеет проблема адаптации в медицине. Представление об адап­тивных особенностях организма здорового человека, его резервах и понимание механизмов нарушений этих способностей лри патологии должно лежать в основе медицинского мыш­ления каждого врача. В курсе нормальной физиологии на базе информации о деятельности отдельных систем организма студенты должны приобщиться к пониманию принципов функ­ционирования целостного организма во всей сложности взаимодействия его со средой, ко­торое осуществляется путем постоянных адаптивных реакций.

В данном разделе излагаются конкретные стороны адаптации, ее формы, фазы и меха­низмы.

ФОРМЫ АДАПТАЦИИ

Различают три типа приспособительно-адаптивного поведения живых организмов: бег­ство от неблагоприятного раздражителя, пассивное подчинение ему и, наконец, активное противодействие за счет развития специфических адаптивных реакций. Канадский ученый Ганс Селье называл пассивную форму существования с раздражителем синтаксической, а активную форму - борьбы и сопротивления - катотаксической. Приведем простой при­мер. Наступают зимние холода, и в животном мире - от простейших до человека мы най­дем все три формы приспособления. Некоторые животные «уходят» от холода, прячась в теплые норы, большая группа живых существ, называемых пойкилотермными, снижает тем­пературу тела, впадая в сонное состояние до наступления теплых дней. Это - пассивная форма приспособления к холоду. И наконец, другая большая группа животных, в том числе" человек, называемых гомойотермными, реагирует на холод сложным балансированием теп-

лопродукции и теплоотдачи, добиваясь при низкой температуре окружающей среды ста­бильной температуры своего тела. Этот тип адаптации - активный, сопряженный с разви­тием специфических и неспецифических реакций, и послужит предметом дальнейшего об­суждения.

Биологический смысл активной адаптации состоит в установлении и поддержании го-меостаза, позволяющего существовать в измененной внешней среде (напомним, что гомео-стазом называется динамическое постоянство состава внутренней среды и показателей де­ятельности различных систем организма, что обеспечивается определенными регулятор-ными механизмами).

Как только окружающая среда изменяется, или изменяются какие-либо существенные ее компоненты, организм вынужден изменять и некоторые константы своих функций. Го-меостаз в известной мере перестраивается на новый уровень, более адекватный для кон­кретных условий, что и служит основой адаптации.

Можно представить себе адаптацию как длинную цепь реакций различных систем, из которых одни должны видоизменять свою деятельность, а другие регулировать эти видоиз­менения. Поскольку основой основ жизни является обмен веществ - метаболизм, нераз­рывно связанный с энергетическими процессами, адаптация должна реализовываться через стационарное приспособительное изменение метаболизма и поддержание такого уровня, который соответствует и наиболее адекватен новым измененным условиям.

Метаболизм может и должен адаптироваться к измененным условиям существования, но процесс этот относительно инертный. Стойкому, направленному изменению метаболиз­ма предшествуют изменения в системах организма, имеющих посредническое, «служеб­ное» значение. К ним относятся кровообращение и дыхание. Эти функции первыми вклю­чаются в реакции, вызываемые действием внешних факторов.

Следует выделить двигательную систему, которая, с одной стороны, базируется на ме­таболизме, с другой - управляет метаболизмом в интересах адаптации. А сами изменения двигательной активности служат существенным звеном адаптации.

Особая роль в адаптивном процессе принадлежит нервной системе, железам внутрен­ней секреции с их гормонами. В частности, гормоны гипофиза и коры надпочечника вызы­вают первоначальные двигательные реакции и одновременно изменения кровообращения, дыхания и т. д. Изменения деятельности этих систем являются первой реакцией на любое сильное раздражение. Именно эти изменения предотвращают стационарные сдвиги мета­болического гомеостаза. Таким образом, на начальных стадиях действия на организм изме­ненных условий отмечается интенсификация деятельности всех систем органов. Этот меха­низм обеспечивает на первых этапах существование организма в новых условиях, однако он энергетически невыгоден, неэкономичен и лишь подготавливает почву для другого, бо­лее стойкого и надежного тканевого механизма, сводящего к рациональной для данных ус­ловий перестройке служебные системы, которые, функционируя в новых условиях, посте­пенно возвращаются к нормальному исходному уровню деятельности.

АДАЛТОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ

Канадский ученый Ганс Селье, подошедший к проблеме адаптации с новых оригиналь­ных позиций, назвал факторы, воздействие которых приводит к адаптации стресс-фактора­ми. Другое их название - экстремальные факторы. Экстремальными могут быть не только отдельные воздействия на организм, но также и измененные условия существования в це­лом (например, перемещение человека с юга на крайний север и т. д.). По отношению к человеку адаптогенные факторы могут быть: природные и связанные с трудовой деятельно­стью самого человека.

Природные факторы. В ходе эволюционного развития организмы адаптировались к дей­ствию широкого спектра природных раздражителей. Действие природных факторов, вызы­вающих развитие адаптационных механизмов, всегда является комплексным, так что мож­но говорить о действии группы факторов того или иного характера. Так, например, все жи-

вые организмы в ходе эволюции прежде всего приспособились к земным условиям сущест­вования: определенному барометрическому давлению и гравитации, уровню космических и тепловых излучений, строго определенному газовому составу окружающей атмосферы и т.д.

Животный мир адаптировался к смене сезонов. Сезоны - времена года - включают в себя изменения целого комплекса факторов окружающей среды: освещенности, температу­ры, влажности, радиации. Животные приобрели способности заранее реагировать на смену времен года, например, при приближении зимы, но еще до наступления холодов у многих млекопитающих развивается значительная прослойка подкожного жира, шерсть становит­ся густой, меняется окраска шерсти и т. д. Сам механизм предварительных изменений, поз­воляющий животным встретить надвигающиеся холода подготовленными, является заме­чательным достижением эволюции. В результате фиксированное™ в организме изменений окружающего мира и сигнального значения факторов внешней среды и развиваются «опе­режающие» реакции приспособления (П. К. Анохин).

Помимо смены сезонов в течение года животный мир адаптировался к смене дня и ночи. Эти природные изменения определенным образом зафиксированы во всех системах орга­низма.

Следует отметить, что природные факторы действуют как на организм животных, так и на организм человека. В том и другом случаях эти факторы приводят к развитию адаптив­ных механизмов физиологической природы. Однако человек помогает себе приспосабли­ваться к условиям существования, используя, кроме своих физиологических реакций, еще и различные защитные средства, которые дает ему цивилизация: одежду, сооружение до­мов и т. д. Это освобождает организм от нагрузки на некоторые адаптивные системы и не­сет в себе некоторые отрицательные для организма стороны: снижает способность адапти­роваться к природным факторам (например, к холоду).

, 161.71kb.

ЛЕКЦИЯ 4 ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА К РАЗЛИЧНЫМ УСЛОВИЯМ.

Адаптация на уровне организма - эволюция приспособлений

Физиологическая адаптация - это устойчивый уровень активности и взаимосвязи функциональных систем, органов и тканей, а также механизмов управления. Он обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма и трудовую активность человека в новых (в том числе и социальных) условиях существования, способность к воспроизведению здорового потомства.

Для всякого организма существует оптимальная эндогенная и экзогенная, то есть внутренняя и внешняя, экологическая среда, причем среда обитания не только с оптимальными характеристиками физических условий, но и с конкретными производственными и социальными условиями. По обе стороны от оптимума трудовая и биологическая активность постепенно снижается, пока, наконец, условия не станут такими, в которых организм вообще не сможет существовать. Например, человек не сможет полноценно жить и работать в условиях высокогорья на высоте более 4000 м или в аридной, засушливой зоне пустыни при температуре 40°C и выше.

Начиная с момента рождения, организм внезапно попадает в совершенно новые для себя условия и вынужден приспособить к ним деятельность всех своих органов и систем. В дальнейшем, в ходе индивидуального развития, факторы, действующие на организм, непрерывно видоизменяются, порой приобретая необычную силу или необычный характер, что требует постоянных функциональных перестроек. Таким образом, процесс приспособления организма к природным - климато-географическим, а у человека также к производственным и социальным условиям представляет собой универсальное явление.

Эволюция и формы адаптации

Существует генотипическая адаптация, в результате которой на основе наследственности, мутаций и естественного отбора формировались современные виды животных. Комплекс видовых наследственных признаков - генотип - становится исходным пунктом следующего этапа адаптации, приобретаемой в процессе жизни каждой отдельной особи. Эта так называемая индивидуальная или фенотипическая адаптация формируется в процессе взаимодействия конкретного организма с окружающей его средой обитания и обеспечивается специфическими для этой среды структурными морфофункциональными изменениями.

В процессе индивидуальной адаптации человек создает запасы памяти и навыков, формирует векторы поведения в результате образования в организме на основе селективной экспрессии генов банка памятных структурных следов.

Адаптогенные факторы

Г. Селье, подошедший к проблеме адаптации с новых оригинальных позиций, назвал факторы, воздействие которых приводит к адаптации, стресс-факторами. Другое их название - экстремальные факторы. Экстремальными могут быть не только отдельные воздействия на организм, но и измененные условия существования в целом (например, перемещение человека с юга на Крайний Север и т.д.). По отношению к человеку адаптогенные факторы могут быть природными и социальными, связанными с трудовой деятельностью.

Социальные факторы. Помимо того, что человеческий организм подвержен тем же природным влияниям, что и организм животных, социальные условия жизни человека, факторы, связанные с его трудовой деятельностью, породили специфические факторы, к которым необходимо адаптироваться. Их число растет с развитием цивилизации.

Загрязнение окружающей природы, включение в пищу большого числа синтетических продуктов, алкогольных напитков, злоупотребление медикаментами, курение - все это дополнительная нагрузка для гомеостазируемых систем организма современного человека.

Фазы развития процесса адаптации

Фазное течение реакций адаптации, впервые выявленное Г. Селье, ни у кого не вызывает сомнений. Рассмотрим эти фазы.

Первая фаза – «аварийная» - развивается в самом начале действия как физиологического, так и патогенного фактора или измененных условий внешней среды. При этом реагируют висцеральные служебные системы: кровообращение, дыхание. Этими реакциями управляет центральная нервная система с широким вовлечением гормональных факторов, в частности гормонов мозгового вещества надпочечника (катехоламинов), что в свою очередь сопровождается повышенным тонусом симпатической системы. Следствием активации симпатико-адреналовой системы являются такие сдвиги вегетативных функций, которые имеют катаболический характер и обеспечивают организм нужной ему энергией как бы в предвидении необходимых в скором будущем затрат. Эти предупредительные меры являются яркой иллюстрацией проявления «опережающего» возбуждения.

В аварийной фазе повышенная активность вегетативных систем протекает не координированно, с элементами хаотичности. Реакции генерализованы и неэкономны и часто превышают необходимый для данных условий уровень. Число измененных показателей в деятельности различных систем неоправданно велико. Управление функциями со стороны нервной системы и гуморальных факторов недостаточно синхронизировано, вся фаза в целом носит как бы поисковый характер и представляется как попытка адаптироваться к новому фактору или к новым условиям, главным образом за счет органных и системных механизмов.

Тканевые, а тем более молекулярные процессы в клетках и мембранах организма в этой фазе направленно не изменяются, так как для их стационарной перестройки требуется более значительное время.

Аварийная фаза адаптации в основном протекает на фоне повышенной эмоциональности (чаще отрицательной модальности). Следовательно, в механизмы протекания этой фазы также включаются все элементы центральной нервной системы, которые обеспечивают именно эмоциональные сдвиги в организме.

Аварийная фаза адаптации может быть выражена по-разному, в зависимости не только от индивидуальных особенностей организма, но и от силы раздражающих факторов (чем они сильнее, тем эта фаза выраженнее). Соответственно она может сопровождаться сильно или слабо выраженным эмоциональным компонентом, от которого, в свою очередь, зависит мобилизация вегетативных механизмов.

Вторая фаза - переходная к устойчивой адаптации. Она характеризуется уменьшением общей возбудимости центральной нервной системы, формированием функциональных систем, обеспечивающих управление адаптацией к возникшим новым условиям. Снижается интенсивность гормональных сдвигов, постепенно выключается ряд систем и органов, первоначально вовлеченных в реакцию. В ходе этой фазы приспособительные реакции организма постепенно переключаются на более глубокий тканевый уровень. Гормональный фон видоизменяется, усиливают свое действие гормоны коры надпочечников – «гормоны адаптации».

Вслед за переходной фазой наступает третья фаза - фаза устойчивой адаптации, или резистентности. Она и является собственно адаптацией - приспособлением - и характеризуется новым уровнем деятельности тканевых клеточных мембранных элементов, перестроившихся благодаря временной активации вспомогательных систем, которые при этом могут функционировать практически в исходном режиме, тогда как тканевые процессы активизируются, обеспечивая гомеостазис, адекватный новым условиям существования.

Основными особенностями этой фазы являются:

1) мобилизация энергетических ресурсов;

2) повышенный синтез структурных и ферментативных белков;

3) мобилизация иммунных систем.

В третьей фазе организм приобретает неспецифическую и специфическую резистентность - устойчивость организма.

Управляющие механизмы в ходе третьей фазы скоординированны. Их проявления сведены к минимуму. Однако в целом и эта фаза требует напряженного управления, что и обусловливает невозможность ее бесконечного протекания. Несмотря на экономичность - выключение «лишних» реакций, а следовательно, и излишней затраты энергии,- переключение реактивности организма на новый уровень не дается организму даром, а протекает при определенном напряжении управляющих систем. Это напряжение принято называть «цена адаптиции». Любая активность в адаптируемом к той или иной ситуации организме обходится ему много дороже, чем в нормальных условиях (требует, например, при физических нагрузках в горных условиях на 25 % больше затрат энергии, чем в норме).

Нельзя, однако, рассматривать эту фазу как нечто абсолютно стабильное. В процессе жизни организма, находящегося в фазе стойкой адаптации, возможны отклонения - флюктуации: временная дезадаптация (снижение устойчивости) и реадаптация (восстановление устойчивости). Эти флюктуации связаны как с функциональным состоянием организма, так и с действием различных побочных факторов.

Механизмы адаптации

Первое соприкосновение организма с измененными условиями или отдельными факторами вызывает ориентировочную реакцию, которая может перейти в генерализованное возбуждение параллельно. Если раздражение достигает определенной интенсивности, это приводит к возбуждению симпатической системы и выделению адреналина.

Такой фон нейрорегуляторных соотношений характерен для первой фазы адаптации - аварийной. На протяжении последующего периода формируются новые координационные отношения: усиленный эфферентный синтез приводит к осуществлению целенаправленных защитных реакций. Гормональный фон изменяется за счет включения гипофизарно-адреналовой системы. Глюкокортикоиды и выделяемые в тканях биологически активные вещества мобилизуют структуры, в результате деятельности которых ткани получают повышенное энергетическое, пластическое и защитное обеспечение. Все это составляет основу третьей фазы (устойчивой адаптации).

Важно отметить, что переходная фаза стойкой адаптации имеет место только при том условии, что адаптогенный фактор обладает достаточной интенсивностью и длительностью действия. Если он действует кратковременно, то аварийная фаза прекращается и процесс адаптации не формируется. Если адаптогенный фактор действует длительно или повторно прерывисто, это создает достаточные предпосылки для формирования так называемых «структурных следов». Суммируются эффекты действия факторов, углубляются и нарастают метаболические изменения, и аварийная фаза адаптации превращается в переходную, а затем и в фазу стойкой адаптации.

Поскольку фаза стойкой адаптации связана с постоянным напряжением управляющих механизмов, перестройкой нервных и гуморальных соотношений, формированием новых функциональных систем, то эти процессы в определенных слуаях могут истощаться. Если принять во внимание, что в ходе развития адаптивных процессов важную роль играют гормональные механизмы, то становится ясно, что они являются наиболее истощаемым звеном.

Истощение управляющих механизмов, с одной стороны, и клеточных механизмов, связанных с повышенными энергетическими затратами, с другой стороны, приводит к дезадаптации.

Симптомами этого состояния являются функциональные изменения в деятельности организма, напоминающие те сдвиги, которые наблюдаются в фазе острой адаптации.

Вновь в состояние повышенной активности приходят вспомогательные системы -- дыхание, кровообращение, неэкономично тратится энергия. Однако координация между системами, обеспечивающими состояние, адекватное требованию внешней среды, осуществляется неполноценно, что может привести к гибели.

Дезадаптация возникает чаще всего в тех случаях, когда действие факторов, явившихся основными стимуляторами адаптивных изменений в организме, усиливается, и это становится несовместимым с жизнью.

Реакции на добавочные раздражения в условиях фаз адаптации

Любая живая система -- будь то простейший организм, стоящий на низкой ступени эволюционной лестницы, высшее животное или, наконец, человек -- никогда не подвергается изолированному действию какого-либо одного раздражителя. Каждый кратковременно действующий, по выражению И.П. Павлова "экстренный", раздражитель совпадает с определенным фоном реактивности организма. В свою очередь, этот фон создается условиями жизни, теми или иными стрессовыми ситуациями. Следовательно, один и тот же организм в различные периоды времени может находиться в разных фазах адаптационного процесса. Отсюда вытекает, что резистентность его к данному экстренному фактору (раздражителю) может быть различной в зависимости от того, с какой фазой адаптации совпадает в этот раз раздражитель.

Таким образом, сложнейший процесс адаптации в определенной мере управляем. Разработанные учеными способы закаливания организма служат улучшению его адаптивных возможностей. При этом надо учитывать, что адаптация к любому неадекватному фактору сопряжена с тратой не только энергии, но и структурных - генетически детерминированных - ресурсов организма. В каждом конкретном случае научно обоснованное определение стратегии и тактики, а также количества и качества («дозы») адаптации является столь же ответственным мероприятием, как и определе­ние дозы сильнодействующего фармакологического препарата.

Жизнь современного человека весьма мобильна, и в обычных естественных условиях его организм непрерывно адаптируется к целому комплексу природно-климатических и социально-производственных факторов