Документ 73. 1. Адаптация, ее формы
 Скачать 1.57 Mb.
|
|
1. Адаптация, ее формы.  Поведенческие (этологические) адаптации, связанны с деятельностью центральной нервной системы, на уровне которой формируются определенные приспособительные формы поведения высших животных. - сезонные и суточные миграции животных и перелетных птиц с целью выбора наиболее оптимальных условий; - изменение сроков суточной активности ( в пустынях при очень высоких температурах животные переходят к ночному образу жизни, а жаркое время суток проводят зарывшись в песок или спрятавшись в норы); - способность многих птиц и млекопитающих к активному сооружению гнезд, нор и других убежищ с благоприятным микроклиматом; При всем многообразии приспособлений организмов к внешним условиям среды существует два пути адаптаций: по толерантному и резистентному типу. Адаптация по толерантному типу – это пассивный тип адаптации, при котором происходит пассивное подчинение жизненных функций организмов неблагоприятным условиям среды. - известно, что высушенные семена и споры растений, а также некоторые мелкие животные (коловратки) способны выдерживать температуру ниже -2000С; - некоторые бактерии, в т. ч., болезнетворные, многие годы могут находиться в неактивном состоянии, пока не возникнут благоприятные условия для их «пробуждения» и последующего размножения. Адаптация по резистентному типу – это активный тип приспособления, при котором специфические адаптивные механизмы позволяют организму сохранять свою структуру и физиологические свойства на фоне меняющихся внешних условий среды без нарушения нормальных жизненных функций организмов. (гомеостаз) Теплокровные животные, обитая в условиях изменчивой температуры, поддерживают внутри себя постоянную температуру, которая является оптимальной для биохимических процессов в клетках тела. Биохимическая адаптация: если организм не смог справиться с изменившимися условиями среды на поведенческом уровне, тогда наступает биохимическая адаптация – перестраивается обмен веществ. Процесс адаптации бывает по времени: - эволюционная адаптация; - акклиматизация; - немедленная адаптация. Эволюционная адаптация – длительный процесс, приобретение новой генетической информации, изменяется генотип, следовательно, изменяется и фенотип. Для своего завершения подобная адаптация требует многих поколений. Акклиматизация – адаптации, которые происходят в процессе жизни в естественных условиях. Акклимация – адаптации, происходящие в искусственных условиях. Происходит в течение нескольких часов – лет (зима – лето). Смена часовых поясов, перевод времени. Немедленная адаптация (психогенное воздействие, переход из тепла в холод). Кратковременная реакция. Любая адаптация возникает в результате взаимодействия генетических факторов и факторов внешней среды. 2. Биохимическая адаптация и ее механизмы. Биохимический след адаптации. Биохимическая адаптация происходит на клеточно-тканевом уровне и проявляется прежде всего в изменении физико-химического состояния веществ, содержащихся в клетках и тканях живых организмов (обитатели пустыни способны обеспечивать потребность во влаге путем биохимического окисления жиров (верблюд); биохимические процессы фотосинтеза отражают способность растений создавать из неорганических веществ органические в условиях строго определенного газового состава атмосферного воздуха). Важным приспособлением на клеточно-тканевом уровне является образование запасных питательных веществ и их своеобразное распределение в теле живых организмов (у многих видов растений в зимний период происходит превращение крахмала в сахара и жиры, которые затем откладываются в тканях наземных органов растений; у большинства млекопитающих зимой происходит большое скопление питательных веществ в бурой жировой ткани в непосредственной близости от жизненно важных органов (сердца и спинного мозга).  3. Роль генома в формировании адаптации. В адаптациях человеческих популяций к новым экстремальным условиям, в которых они оказываются, огромную роль играет их исходный генетический полиморфизм. В каждой популяции человека можно выделить разнородные конституциональные типы, отличающиеся друг от друга особенностями адаптации к новым условиям благодаря различиям их генотипических характеристик. Особенно отчетливо отличаются друг от друга типы «стайер» и «спринтер». Организм стайера довольно слабо приспособлен к выдерживанию мощных кратковременных нагрузок, однако после относительно короткой перестройки он способен переносить длительные равномерные воздействия экологических факторов в неадекватных условиях. Тип «спринтер» может отвечать мощными физиологическими реакциями на сильные, но непродолжительные воздействия экстремальных экологических условий. Длительное действие неблагоприятных факторов даже относительно небольшой интенсивности переносится спринтерами плохо. Наряду с этими крайними типами существует промежуточный вариант - «микст», характеризующийся средними адаптационными способностями. У спринтеров и стайеров обнаруживаются различия по ряду антропометрических показателей, имеющих генетическую природу: масса тела, рост, объем грудной клетки, а также по функциональным признакам: величина артериального давления, емкость легких, соотношение форменных элементов крови, ее свертываемость и др. Отмеченные конституциональные типы отличаются друг от друга также различной заболеваемостью. Так, спринтеры более склонны иметь сердечнососудистые заболевания. Течение их в этой группе лиц более тяжелое. Тип «спринтер» оказывается более легко адаптирующимся в экстремальных экологических ситуациях на протяжении первых месяцев и лет после попадания в соответствующие условия. Особенности стайеров менее выигрышны в условиях акклиматизации, но по истечении указанного срока их состояние значительно улучшается. Это произошло в связи с тем, что большая часть людей, генетическая конституция которых не соответствует стайерам, покинула экстремальную зону, в результате чего среди оставшихся больше половины составили именно стайеры. Знания о конституциональных особенностях и адаптивных возможностях стайеров и спринтеров имеют большое значение для осуществления мероприятий по регулированию и улучшению систем жизнеобеспечения человеческих популяций в регионах с экстремальными экологическими условиями. 4. Роль нервной и эндокринной систем в регуляции процессов адаптации. Уже в начальной стадии тревоги в паравентрикулярном ядре среднего отдела гипоталамуса увеличивается выработка кортиколиберина и гипоталамических нейропептидов (предшественников вазопрессина и окситоцина), обладающих следующими эффектами: - кортиколиберин активирует центр страха и тревоги, вызывает анорексию и усиливает двигательную активность, стимулирует симпатоадреналовую систему, повышает артериальное давление и увеличивает синтез АКТГ, может стимулировать лимфоцитарную продукцию эндорфинов; • АКТГ стимулирует кору надпочечников и обладает вненадпочечниковыми эффектами: повышает синтез соматотропного, активирует липолиз, увеличивает транспорт аминокислот в мышцы, снижает распад глюкокортикоидов в печени, в результате чего удлиняется время их циркуляции в крови, усиливает тревогу и страх, подавляет половое влечение, повышает кратковременную память. • Вазопрессин задерживает воду и сохраняет объем циркулирующей крови, что важно при кровотечениях; вызывает констрикцию сосудов кожи и мышц, а в больших дозах - коронарных сосудов (в связи с чем он является фактором риска сердечно-сосудистой патологии при стрессе), поведенческие эффекты действия этого гормона состоят в том, что он стимулирует память, снижает ответ ЦНС на боль. Окситоцин стимулирует иммунный ответ, обладает инсулиноподобным действием на жировую ткань (аналогично антидиуретическому гормону - АДГ). Гормоны щитовидной железы увеличивают основной обмен и способствуют развитию гипергликемии, повышают катаболизм белка, усиливают липолиз, что способствует кетоацидозу; увеличивают диурез, повышают возбудимость ЦНС и симпатической нервной системы, в результате чего могут отмечаться тахикардия и гипертония. Продукты распада тиреоидных гормонов обладают свойствами катехоламинов. Однако основную роль в разитии стресса играют надпочечники и вырабатываемые в них гормоны. Механизм адаптогенного действия глюкокортикоидов и катехоламинов во многом зависит от их влияния на метаболизм, сердечнососудистую, дыхательную и другие системы организма. Метаболический эффект этих гормонов проявляется в изменении углеводного, белкового, липидного и других обменов. Его смысл заключается в мобилизации и «перекачке» энергетических ресурсов индивида в активно работающие органы: сердце, мозг, отчасти в печень, почки. Высшая нервная деятельность обеспечивает индивидуальное приспособление организма к изменяющимся условиям внешней и внутренней среды. Она детерминирована совокупным действием многих факторов. К ним относятся, с одной стороны, афферентная импульсация, которая поступает в центральную нервную систему от рецепторов, воспринимающих эндогенные и экзогенные раздражения, т. е. раздражения из внутренней и внешней среды, с другой стороны — следовые явления от прежней деятельности нервной системы, т. е. память. Важная роль в афферентной импульсации принадлежит сенсорным коррекциям (обратным связям), передающим через внутренние и внешние анализаторы сигналы о характере и эффективности реакций организма (в спорте, например, о перемещениях звеньев тела, траектории перемещающихся снарядов при метаниях). На основе анализа и синтеза афферентной импульсации (в том числе сенсорных коррекций) и следовых процессов формируются новые рефлекторные акты и целостное поведение организма. Высшая нервная деятельность имеет важнейшее значение в процессе приобретения новых двигательных навыков и адаптации к различным физическим упражнениям. Механизмы высшей нервной деятельности у высших животных и человека связаны с деятельностью ряда отделов головного мозга, Основная роль в этих механизмах принадлежит коре больших полушарий (И. П. Павлов). Экспериментально показано, что у высших представителей животного мира после полного оперативного удаления коры высшая нервная деятельность резко ухудшается. Они теряют способность тонко приспосабливаться к внешней среде и самостоятельно существовать в ней. Отсутствие активных пищедобывательных рефлексов и защитных реакций на дистантные (от лат. distantia — расстояние) раздражители может привести к гибели от голода или биологических врагов. У человека кора больших полушарий головного мозга выполняет роль «распорядителя и распределителя» всех жизненных функции. Он выражается во все большем подчинении соматических и вегетативных отправлений организма регуляторным влияниям коры мозга. В случае гибели нервных клеток в значительной части коры головного мозга человек оказывается нежизнеспособным и быстро погибает при заметном нарушении гомеостаза важнейших вегетативных функций. 5. Механизмы клеточной адаптации.  6. Острый адаптационный синдром. Совокупность неспецифических реакций, направленных на восстановление гомеостаза, Г.Селье назвал состоянием стресса, напряжения. Стресс - это неспецифическая реакция организма на действие чрезвычайных раздражителей разной природы ("стрессоров"), вызывающих напряжение функций и систем, и, обеспечивающая мобилизацию резервных возможностей организма, что позволяет сохранить гомеостаз и адаптироваться к изменившимся условиям. Эту реакцию называют еще общим адаптационным синдромом. Г.Селье доказал, что решающую роль в реализации адаптационного синдрома играет резкое повышение функциональной активности системы аденогипофиз - кора надпочечников. В дальнейшем было показано, что вовлечение гипофиза происходит через первичную активацию гипоталамуса и выделение его нейропептидов, стимулирующих секрецию тропных гормонов. Тиреотропин активирует кору надпочечников, а глюкокортикоиды обусловливают все главные проявления стресс-реакции. Классические неспецифические измененияпри экспериментальном стрессе ("триада"): - гипертрофия коркового вещества надпочечников, - инволюция тимуса и других лимфоидных органов , - геморрагические пептические язвы слизистой желудка. Кроме того, наблюдается снижение содержания эозинофилов в крови, обеднение липидами клеток коры надпочечников, резкое преобладание катаболических проявлений в обмене, газодинамические нарушения и многое другое (подробнее ниже). ФАЗА 1 - «Реакция тревоги» развивается через 6 часов после возлействия стрессора и длится 24-48 часов. Эта первая фаза - «аварийная» - развивается в самом начале воздействия как физиологического, так и патологического фактора или измененных условий внешней среды. При этом в первую очередь реагируют системы кровообращения и дыхания. Этими реакциями управляет ЦНС с широким вовлечением гормональных факторов, в частности, гормонов мозгового вещества надпочечников (катехоламинов), что, в свою очередь, сопровождается повышенным тонусом симпатической системы. Следствием активации симпатоадреналовой системы является усиление катаболических реакций, обеспечивающих организм нужной ему энергией. ФАЗА 2 - «Стадия сопротивления». Если стрессор не прекращает своего воздействия и к нему можно адаптироваться, в организме зарождаетсясопротивление. Признаки реакции тревоги в организме практически исчезают. Сопротивление становится выше нормы, таким образом, он приспосабливается к новым условиям. Вторая фаза - переходная к устойчивой адаптации. Она тарактеризуется уменьшением общей возбудимости ЦНС, формированием функциональных систем, обеспечивающих управление адаптацией возникающим новым условиям. Снижается интенсивность гормональных слвигов, постепенно включается ряд систем и органов, первоначально не вовлечённых в реакцию. В ходе этой фазы приспособительные реакции организма постепенно переключаются на более глубокий тканевой уровень. Гормональный фон видоизменяется, усиливают своё действие гормоны коры надпочечников. ФАЗА 3 - «Стадия истощения». Если воздействие прекращается, вслед за переходной фазой наступает третья фаза - фаза устойчивой адаптации, или резистентности. Она является собственно адаптацией - приспособлением - и характеризуется новым уровнем деятельности клеточных мембран (фаза рефрактерности), перестроившихся благодаря временной активности ядра клетки, которое управляет синтезом аминокислот. Если же стрессор продолжает воздействовать на организм, то энергия, затрагиваемая на адаптацию, иссякает. Вновь появляются признаки реакции тревоги, но теперь их уже нельзя изменить, и индивид умирает. Основными особенностями этой фазы являются: мобилизация энергетических ресурсов; повышенный синтез структурных и ферментативных белков, мобилизация иммунной системы. Важно отметить, что переходная фаза имеет место только при том условии, что повреждающий фактор обладает достаточной интенсивностью (дозированный раздражитель) и длительностью действия. Если же повреждающий фактор действует кратковременно, то аварийная фаза прекращается, и состояние адаптации не формируется. Если повреждающий фактор действует длительно или повторно прерывисто, это создаёт достаточные предпосылки для формирования так называемых «структурных следов». 7. Особенности адаптации у человека. К особенностям адаптации человека относится сочетание развития физиологических адаптивных свойств организма с искусственными способами, преобразующими среду в интересах организма. Не всегда, однако, такие искусственные мероприятия абсолютно позитивны для человека. Так, например, в наш век санитарно-гигиенические мероприятия становятся настолько эффективными, что встреча организма с патогенным микробом перестает быть повседневным явлением. Организм прекращает вырабатывать иммунитет, который в прежние времена обязательно активировался в процессе повседневных контактов с болезнетворными агентами. Другим примером подобного рода может служить искусственная иммунизация. Получение вакцин и сывороток извне человеком приводит к детренированности его собственных иммунологических механизмов. Искусственные меры создания температурного гомеостаза в помещениях, а также одежда, защищающая человека от внешних колебаний температуры, негативно сказываются на естественных терморегуляторных механизмах человеческого организма. Эти примеры позволяют говорить о том, что достижения науки и техники в наши дни помогают человеку преодолевать сложные, требующие приспособления, ситуации, но в то же время ослабляют естественные защитные силы и адаптационные механизмы организма. Таким образом, прогресс науки и техники не снимает необходимость тренировать естественные защитные силы организма и его способность к неспецифической резистентности. 8. Адаптивные реакции организма на изменение температуры и влажности воздуха, атмосферного давления, уровня кислорода во вдыхаемом воздухе. Таким образом, можно констатировать, что гипоксия — универсальный действующий фактор, и в организме на протяжении многих веков эволюции выработались эффективные приспособительные механизмы к данному экстремальному воздействию. 1. Гипоксическая гипоксия (снижено содержание кислорода в атмосферном воздухе, а значит, в альвеолах и артериальной крови). 2. Анемическая гипоксия (недостаток эритроцитов или гемоглобина как основного переносчика кислорода). 3. Застойная, или циркуляторная, гипоксия (возникает вследствие нарушений кровообра-щения из-за сердечной недостаточности). 4. Гистотоксическая гипоксия (в результате действия ядов (цианиды) блокированы ферменты дыхательной цепи в тканях, в частности, конечное звено в переносе кислорода — цитохромоксидаза). Помимо этих классов, различают острую и хроническую гипоксию. Острая гипоксия возникает при резком уменьшении доступа кислорода в организм. Хроническая гипоксия возникает при длительном пребывании в горах или при любых других условиях недостаточного снабжения кислородом. Первой компенсаторной реакцией на гипоксию является увеличение частоты сердечных сокращений, несколько увеличивается ударный объем сердца и минутный объем крови. Эта реакция направлена на ликвидацию недостатка кислорода в тканях. Раскрытие дополнительных капилляров в тканях реализует увеличение кровотока, так как при этом повышается скорость диффузии кислорода. Увеличение интенсивности дыхания при гипоксии незначительно и только при выраженных степенях кислородного голодания (парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе менее 80 мм рт. ст.) возникает углубление и учащение дыхания (одышка). При гипоксии возрастает количество эритроцитов и концентрация гемоглобина в крови в первые 3—5 дней (острый период) за счет опорожнения кровяных депо и сгущения крови, |а далее за счет интенсификации кроветворения. В клетках возрастает количество митохондрий, увеличивается содержание ферментов дыхательной цепи, что позволяет интенсифицировать процессы использования энергии в клетке. И, наконец, происходит перестройка в центральной регуляции дыхания и кровообращения. Наиболее демонстративно это проявляется в изменении чувствительности дыхательного центра к углекислому газу. При адаптации к гипоксии чувствительность повышается; это позволяет увеличить легочную вентиляцию, поднять содержание кислорода в крови, улучшить снабжение организма кислородом и, что не менее важно, ослабить интенсивность работы сердечно-сосудистой системы и тем самым повысить резервные возможности организма.  Пониженное барометрическое давление. Местами проведения горных работ, отдыха и развлечения, транспортировки, с/х работ и военной службы чаще становятся высокогорные условия, от человека требуется физическая и умственная активность. Эти виды деятельности предусматривают повышенное потребление О 2. С увеличением высоты над уровнем моря постепенно снижается полное атм. давление . Адаптации организма к пониженному барометрическому давлению 1. Активация синтеза РНК и белка в легких, сердце, костном мозге, сосудах коронарного русла, в симпатических нейронах, иннервирующих сердце. Увеличение дыхательной поверхности легких за счет роста количества вентилируемых альвеол, увеличению проницаемости альвеолярнокапиллярных мембран и объема крови в легких, к увеличению емкости коронарного русла, коронарного кровотока. 2. Перестройка системы гипофиз - кора надпочечников, снижение уровня ренина, альдостерона и ангиотензина II в плазме крови. Изменение электролитного гомеостаза, обусловленное уменьшением почечной экскреции калия и усилением выделения натрия. Увеличением диуреза, что в итоге отражается на тонусе сосудов. 3. Перераспределение крови в организме направлено на улучшение кровоснабжения мозга и нормализует деятельность центров регулирующих кровообращение. Растет индекс цереброваскулярной реактивности. В основе эффекта – увеличение плотности сосудов при адаптации к гипобарической гипоксии во многих органах, включая головной мозг. С помощью реагирующих на изменение температуры рецепторов, расположенных в коже и слизистых оболочках (периферические терморецепторы), организм человека постоянно получает информацию о температуре объектов окружающей среды, контактирующих с телом. Одновременно терморецепторы внутри тела реагируют на изменения температуры внутренней среды. Здесь центральная роль принадлежит рецепторам, расположенным в гипоталамусе (центральные терморецепторы), которые способны реагировать на очень небольшие (около 0,01 ºС) колебания температуры тканевых жидкостей. Информация, получаемая от всех терморецепторов организма, анализируется в гипоталамусе, в результате чего и возникают рефлекторные ответы различных органов, что обеспечивает поддержание постоянства температуры тела.  В приспособительных (адаптационных) реакциях к температурным изменениям ключевую роль играют потовые железы, гладкие мышцы стенок артериол, скелетные мышцы, щитовидная железа, надпочечники (см. табл.)
  Кроме гипоталамуса, терморецепторы посылают сигналы в кору головного мозга. Это позволяет человеку сознательно воспринимать температурные изменения и адекватно на них реагировать. Также адаптационные возможности организма к низким температурам повышаются путем закаливания. Его физиологической основой является выработка условного рефлекса на систематическое воздействие температурного фактора. При закаливании важно соблюдать следующие принципы: индивидуальность (подбор процедур под контролем врача), постепенность (поэтапное увеличение дозировки) и систематичность (многократное действие фактора). 9. Механизмы адаптации у человека к воздействию электромагнитных полей, шума и вибрации.    10. Понятие об адаптивных типах и их классификация. Адаптивный тип - это норма реакции, независимо (конвергентно) возникающая в сходных условиях среды обитания, в популяциях, которые могут быть не связаны между собой генетически. Согласно этой гипотезе, достаточно четко выделяются несколько устойчивых комплексов биологических признаков. 1. Арктический адаптивный тип. Арктическим аборигенам присущи такие особенности, как высокая плотность сложения (телосложение массивное, мезоморфия, особенно в верхней части туловища, туловище удлиненное, а ноги относительно короткие), крупная цилиндрическая грудная клетка, объемная костномозговая полость длинных костей, при относительно небольшой толщине компакты. Повышена частота мускульного типа телосложения и увеличение толщины жировых складок, при крайней редкости астенических форм. Характерен повышенный уровень жирового и белкового обмена. Все это создает высокую теплопродукцию и низкую поверхность теплоотдачи, что может рассматриваться как приспособление к ведущему фактору среды - холодовому стрессу. Для арктических популяций характерно ускорение процессов роста, развития и старения, но и жизненный цикл человека несколько укорочен. 2. Континентальный адаптивный тип. Для жителей континентальной зоны характерны укороченные пропорции тела, уплощенная грудная клетка, в среднем повышенное жироотложение и явное увеличение массы тела (все чаще встречаются грудной и брюшной конституциональные типы). Из физиологических признаков заметно понижение содержания минеральных веществ в скелете. Близкие черты присущи и жителям таежной зоны, но они отличаются, прежде всего, миниатюрностью и мезоморфностью сложения. Вариабельность антропологических признаков несколько выше, чем у представителей предыдущего адаптивного типа. 3. Тропический адаптивный тип. Морфофункциональный комплекс обитателей тропических широт весьма специфичен: вытянутая форма тела, долихоморфия пропорций, большая поверхность тела. Хотя длина тела значительно варьирует, относительная поверхность тела (по сути - поверхность испарения) в любом случае очень велика. Значительно увеличено количество потовых желез кожи и интенсивность потоотделения. Характерно некоторое понижение уровня обменных процессов, сокращение синтеза эндогенных жиров. Жители влажных тропических лесов отличаются небольшими размерами тела и некоторой деминерализацией скелета. 4. Аридный адаптивный тип. Многие черты тропического комплекса свойственны и населению тропических пустынь: отмечается тенденция к линейности телосложения (высокий процент астеноидных форм с уплощенной грудной клеткой), развитие мускульного и жирового компонента понижено. Снижены уровни основного обмена, холестерина крови, как правило, и минерализации скелета. Наряду с этим отмечается более эффективная сосудистая регуляция потери тепла в условиях резких суточных колебаний температуры окружающей среды. Население внетропических пустынь отличается несколько большей плотностью тела (крупные размеры и вес) - это уже знакомая нам реакция на более низкие температуры среды. 5. Высокогорный адаптивный тип. В условиях высокогорья, для которого характерен недостаток кислорода (гипоксия) и понижение температуры среды, формируются такие признаки как массивность скелета и крупные размеры длинных костей (что связано с интенсивным эритропоэзом), цилиндрическая грудная клетка с высокой жизненной емкостью легких (ЖЕЛ). Характерно высокое содержание гемоглобина крови, увеличен периферический ток крови, отмечено большее число и величина капилляров.В условиях высокогорья в целом менее интенсивно идут процессы роста и развития, позднее наступает старость, продолжительней жизненный цикл. 6. Адаптивный тип умеренной зоны. По большинству морфологических и физиологических признаков оно занимает промежуточное положение между арктическими и тропическими группами. Межгрупповая и внутригрупповая изменчивость признаков здесь очень велика, а сама умеренная зона, по-видимому, вообще наиболее комфортна для современного человека, и предъявляет наименее жесткие требования к нашему организму. |