Исследование влияния природных факторов среды на проте кание

• Название: Исследование влияния природных факторов среды на проте кание
• Дата: 29.10.2022
• Размер: 2.69 Mb.
• Имя файла: lektsii_po_ekologicheskoy_fiziologii.doc
• Тип: Исследование; #761190
• страница: 2 из 4

1.3. Зависимость биологической эффективности экологических факторов от свойств биологической системы.

Установлено, что биологические системы различного уровня организации обладают неодинаковой чувствительностью к действию экологических факторов. Так, максимальной чувствительностью к действию ЭМП различных параметров обладают целостные организмы, меньшей – изолированные органы и клетки и еще меньшей – растворы макромолекул. Существенные различия наблюдаются в реакции на ЭМП у одной и той же биологической системы (молекулярной, клеточной, органной) в зависимости от того, в каких условиях производится на нее воздействие – когда она находится в целостном организме или в изолированном состоянии. Возникновение повышенной чувствительности к различным факторам только у достаточно сложных биологических систем можно рассматривать как одно из проявлений специфической особенности живой природы – ее организации.

Шмальгаузен: « …. в функциях высшей системы осуществляется не суммирование деятельности низших систем, а их интеграция. В каждой высшей системе проявляется своя качественная специфика, которая создается только организацией этой высшей системы».

Биологическая эффективность экологического фактора определяется исходным функциональным состоянием биологической системы. Иногда эффект может быть даже разного знака у одного и того же индивидуума, так как согласно закону начальных значений признака – функцию тем легче затормозить (возбудить), чем больше она отклонена от среднего. Отсюда необходимость при проведении исследований отбирать лиц с одинаковым исходным состоянием.

Исходное функциональное состояние в течении суток (циркадианная ритмика) меняется в различные факторы биологических ритмов различной продолжительности, в различные фазы стресс - реакции, предшествующими воздействиями и т.д.



Рис. 1.5. Изменения работоспособности в течении суток (пример изменения функционального состояния в ходе циркадианного ритма).
При действии фактора в различное время суток будет наблюдаться эффект, различной выраженности, даже другого знака.

Важное значение в реакциях человека и животных на действие экологических факторов имеют пол, возраст индивидуально – типологические особенности.

Данные многочисленных исследований свидетельствуют о том, что реакция человека и животных на действие различных факторов может быть не одинакова. Так, при оценке стратегии поведения человека во время стресса В.В. Суворовой предложено говорить о двух формах его проявления – повышающего функциональный уровень деятельности человека («стресс льва») и понижающего его («стресс кролика»). Оказалось, что у «льва» при стрессе секретируется преимущественно норадреналин, а у «кролика» – адреналин.

Каждый фактор при определенных условиях приобретает значение эмоционального стрессора, но вместе с тем ни одна ситуация не вызывает стресс-реакцию у всех без исключения индивидуумов. Важность индивидуальной значимости фактора как стрессора уменьшается при чрезвычайных экстремальных ситуациях, природных или антропогенных катастрофах, войнах и т. п. Однако даже в этих условиях, когда ситуация является стрессовой практически для всех индивидуумов, оказавшихся в "зоне" ее действия, стресс-реакция не будет одинаковой у всех. Таким образом, есть все основания выделять лиц устойчивых к действию какого – либо фактора и обладающих повышенной чувствительного к его действию (сенситивы).

Важное значение имеют индивидуальный опыт человека (или история жизни), так как каждый фактор оценивается на основе индивидуального жизненного опыта. Кроме того выраженность ответной эмоциональной стресс-реакции, а также устойчивость организма к стрессорным повреждениям зависит от личностных особенностей психического статуса индивидуума, в значительной мере определяется исходным состоянием стресс-системы и се реактивностью в ответ на действие эмоционального стрессора.


Рис. 1.6. Гипотетическая схема формирования эмоциональной стресс – реакции и зависимости последствии стресс – реакции от силы стрессорного воздействия и резистентности организма к стрессорным повреждениям (Пшеникова, 2000).
На рис. 1.6. представлена гипотетическая схема формирования эмоционального стресса и его последствий, построенная на основании имеющихся к настоящему времени данных. Видно, что фактор среды становится или не становится для индивидуума эмоциональным стрессором после субъективной оценки, в основе которой лежит индивидуальный опыт и психо-эмоциональный статус. Если фактор является стрессором, то эффект его действия, т. е. выраженность стресс-реакции, будет зависеть от двух обстоятельств: степени устойчивости различных систем организма к действию фактора и интенсивности стрессора (силы и продолжительности его действия). При высокой устойчивости в ответ на слабый стрессор (пунктирные стрелки на рис. 1.6) либо возникает слабая стресс-реакция, либо не возникает вообще; в ответ на сильный стрессор регистрируется умеренная стресс-реакция, не вызывающая необратимых повреждений. При низкой устойчивости слабый стрессор вызывает умеренную стресс-реакцию, не приводящую, как правило, к повреждениям; в ответ на сильный стрессор формируется стресс-реакция, которая может привести к повреждениям. К настоящему времени выяснилось, что не бывает универсальной высокой или низкой устойчивости организма к стрессорам и одинаковой устойчивости к повреждениям у всех систем организма. Высокая резистентность одной системы организма к стрессорному повреждению может сочетаться со сниженной резистентностью другой системы. Это, например, четко показано на крысах двух генетических линий — Август и Вистар — для сердечно-сосудистой и пищеварительной систем.

В целом имеющиеся к настоящему времени данные свидетельствуют о том, что существует 3 основных обстоятельства, определяющих патологическое действие стресса: 1) индивидуальный опыт (история жизни), определяющий значимость стрессора; 2) устойчивость (предрасположенность) к стрессорным повреждениям, обусловленная в значительной мере состоянием стресс-системы; 3) сила стрессора.

Неодинаковую чувствительность к действию различных факторов определяют индивидуально – типологические особенности. Однако сложную проблему представляет поиск индивидуальных особенностей, определяющих устойчивость или гиперчувствительность исследования влияния социального стресса на животных, имеющих разный тип высшей нервной деятельности и поведения, выявили определенные различия в активности стресс – систем. Обнаружено также, более уязвимые для стрессорных повреждений "подчиненные" особи в колониях грызунов (мышей) характеризуются преобладанием активности гипофизарно-адренокортикального звена стресс-системы, а "доминирующие" особи —более устойчивые преобладанием симпатического звена.

На основании общих признаков, выделенных в лаборатории И.П. Павлова, оказалось возможным подразделить животных на определенные группы, каждой из которых присущи свои качества соотношений возбуждения и торможения. И.П. Павлов выделил три параметра для характеристики типа животных: сила процессов возбуждения и торможения; уравновешенность; подвижность процессов. Эта классификация совпадала с умозрительной классификацией типов людей, данной в свое время еще Гиппократом.

Согласно учению И.П. Павлова холерику соответствует сильный, возбудимый, неуравновешенный тип нервной системы; меланхолику – слабый тип; сангвинику - сильный, уравновешенный, подвижный тип; флегматику – сильный, уравновешенный, инертный тип нервной системы. Позже В.Д. Небылицын ввел понятие об общих свойствах нервной системы, к числу которых отнес два основных параметра: активность и эмоциональность.

Исследования В.Д. Небылицына продолжил Г. Айзенк. Он выделил три основных параметра, определяющих индивидуальные особенности: экстраинтраверсивность; эмоциональную устойчивость и противостоящий ей невротицизм; психотицизм, противоположным полюсом, которого является устойчивое следование социальным нормам.

Можно провести аналогию между классификациями, данными И.П. Павловым и Г. Айзенком. Так, нестабильный экстраверт соответствует холерику; стабильный экстраверт – сангвинику; нестабильный интраверт – меланхолику; стабильный интраверт – флегматику.

Наиболее стресс – устойчивыми являются сангвиники, наименее – лица со слабым типом нервной деятельности. Показано, что доминирующие особи – более устойчивы к действию различных факторов, чем подчиненные.

Предприняты попытки найти аналоги экстраверсии, нейротицизма и психотицизма у животных, главным образом у крыс. Широкое распространение в настоящее время получил также метод с партнером-жертвой, предложенный П.В. Симоновым – тест «эмоционального резонанса». Первоначально данная методика предназначалась для выработки рефлекса избегания, в котором в качестве подкрепляющего раздражителя использовали сигналы болевого раздражения другой особи. Уже в первых исследованиях обнаружилось, что такая выработка возможна лишь у относительно небольшой части животных (около 30 %). Оказалось, что данные условия выявляют различные варианты поведения; таким образом, можно было использовать эту методику для предварительного группирования животных в соответствии с характером их поведения.

Широкое применение для определения чувствительности к действию различных факторов получила методика «открытого поля». Согласно современным представлениям на основе исследования врожденных форм поведения в ОП можно быстро определить основные типологические особенности крыс. Эта методика была разработана в 1934 г. Холлом, где исследовательская активность служила показателемэкстравертивности, а так называемая “эмоциональность” (количество уринаций и дефекаций) – показателем нейротицизма. Тест ОП позволяет относительно быстро выявить индивидуальные различия между животными, оценить целостную физиологическую реакцию животного на новую обстановку, включающую элементы двигательного, ориентировочно-исследовательского и стереотипного поведения.

В условиях этой методики подопытные животные ведут себя по-разному: для одних характерна активная исследовательская реакция, а для других – проявление устойчивой врожденной реакции «страха», «тревоги» (в виде ненаправленного движения или пассивно-оборонительного поведения). Совершенно очевидно, что различный характер поведения животных в одних и тех же условиях определяется различными типологическими особенностями. Это дает основание применять данную методику для формирования однородных групп животных при исследовании действия различных факторов.

Показано, что наименее устойчивыми к гипокинетическому стрессу являются крысы с высокой двигательной активностью в ОП, которых регистрируется существенная активация САС, снижение возбудимости ЦНС. Крысы с низкой двигательной активностью эти изменения регистрируются лишь на 5-9 сутки эксперимента.

К действию факторов малой фактивности - ПеМП СНЧ, ЭМИ КВЧ оказались более чувствительными крысы с НДА, у которых регистрировались более выраженная активация САС, рост возбудимым ЦНС, чем у крыс другой группы. Таким образом крысы с НДА в ОП могут рассматриваться как гиперчувствительные к действию слабых ПеМП.

Таким образом, эффективность биологического действия различных экологических факторов существенно зависит как от параметров фактора, так и от свойства биологической системы.

2. Неспецифические адаптационные реакции организма.

При действии на организм разнообразных экологических факторов, развиваются приспособительные (адаптационные) реакции, которые делятся на специфические и неспецифические. Специфические реакции адаптации включаются дифференцированно в ответ на качественно определенные стимулы. Они развиваются на фоне неспецифических адаптационных реакций – стереотипного ответа организма на любое внешнее воздействие вне зависимости от его природы. Таким образом, при воздействии различных факторов на человека и животных, всегда развивается комплекс специфических и неспецифических реакций.

Неспецифические адаптационные реакции развивающиеся на действие чрезвычайных раздражителей изучены Г. Селье.

2.1. СТРЕСС- РЕАКЦИЯ ИЛИ ОБЩИЙ АДАПТАЦИОННЫЙ СИНДРОМ.

Учение о стрессе – один из ведущих разделов современной биологии и медицины. Основоположником этого направления является Ганс Селье (1907-1982гг.), бывший студент Пражского университета, который в 1926г. опубликовал первые наблюдения о больных, страдающих самыми разными соматическими недомоганиями. У всех таких больных наблюдалась потеря аппетита, мышечная слабость, повышенное артериальное давление, утрата мотивации к достижениям. Он обозначил эти симптомы как «синдром просто болезни». Одновременно он показал, что у многих людей при различных заболеваниях, а также у животных при воздействии факторов высокой интенсивности наблюдаются однообразные нарушения: гипертрофия коры надпочечников, инволюция тимико–лимфатической системы, язвы желудка.

В 1936 г. в известном журнале «Nature» (Природа) в разделе «Письма к редактору» в небольшой по размеру статье Г. Селье сформулировал свое представление о стрессе и одновременно ввел новое понятие – «синдром, вызываемый разными повреждающими агентами», или «общий адаптационный синдром», или «синдром биологического стресса». В нашей литературе иногда его называют «генерализированный адаптационный синдром».

Термин «стресс» взят из области физики, он отражает явление напряжения, давления или силы, прикладываемой к системе. В общем виде стресс применительно к человеку можно определить как совокупность защитных физиологических реакций, всегда возникающих при действии на него различных чрезвычайных факторов, или стрессоров, будь они называемые физической (холод, физическая нагрузка, недостаток кислорода в воздухе и т. п.) или психической (эмоциональной) природы. Так как одна и та же реакция развивается при действии раздражителей различной природы, то стресс – это неспецифическая реакция организма на действие любого чрезвычайного раздражителя (Г. Селье, 1974).

Стресс – это способ достижения резистентности (устойчивости) организма при действии на него повреждающего фактора, способ тренировки защитных механизмов организма. Стресс – это врожденный защитный механизм, который на ранних этапах эволюции дал возможность человеку выжить в первобытных условиях.

Различают стресс острый и хронический. В первом случае механизмы защиты включаются на короткое время – на момент действия раздражителя-стрессора, во втором случае стрессор действует длительно, и поэтому реакция на него, механизм защиты от этого стрессора имеет свои особенности, что потребовало введения понятия «хронический стресс».

Г. Селье ввел также понятия – эустресс и дистресс. Эустресс – это (буквально) – хороший стресс, защитная реакция протекает без потерь для организма, без повреждающих эффектов, дистресс -– это чрезмерный стресс, защита от повреждающего фактора происходит с ущербом для организма, с ослаблением его возможностей с развитием повреждающих эффектов. Ясно, что чем выше интенсивность стрессорного воздействия, тем выше вероятность перехода эустресса в дистресс.

Стрессоры – весьма разнообразны. Они могут иметь различную природу, но все они чрезвычайны для организма. Различают физический стресс и эмоциональный (психогенный) – в первом случае имеет место защита от воздействия физических факторов (ожог, травма, сверхсильный шум), во втором случае – защита от психогенных факторов, вызывающих отрицательные эмоции.

Стрессорами могут быть:

вредные стимулы окружающей среды (загазованность, высокий уровень радиации, неблагоприятный микроклимат, например, охлаждающий или жаркий климат и т.д.), нарушение физиологических процессов в организме, например, при различных заболеваниях, в том числе – инфекционных, соматических и т.п.;

Для человека важны такие факторы как:

необходимость ускоренной обработки информации, т.е. работа в условиях дефицита времени, работа в условиях риска для своей жизни или жизни других людей, осознаваемая угроза жизни, изоляция и заключение, остракизм (изгнание, гонение), групповое давление, отсутствие контроля над событиями, депривация – отсутствие раздражителей, отсутствие цели в жизни.

Селье считал, что отсутствие цели – один из самых сильных стрессоров, вызывающих развитие патологического процесса, например, язвы желудка, инфаркта, гипертонии.

Содержание стресс-реакции организма (общего адаптационного синдрома) зависит от сложности организации живого существа. Так, одноклеточные организмы широко реализуют свою стресс-реакцию, т.е. адаптируются к среде обитания, с помощью соответствующих биохимических изменений в цитоплазме, позволяющих избежать опасности и сохранить жизнь. Например, хемо- и фототаксис, цистообразование (у амебы). Многоклеточные организмы приспосабливаются с помощью координированных нейрогуморальных внутриклеточных изменений во многих органах и тканях.

Динамика стресс реакции.

У млекопитающих, включая человека, обнаружено, что в динамике общего адаптационного синдрома (ОАС) закономерно прослеживается три стадии изменения неспецифической резистентности организма, являющейся интегральным показателем эффективности адаптационных реакций:

1) стадия тревоги,

2) стадия резистентности,

3) стадия истощения (рис. 2.1.1.).


Рис.2.1.1. Динамика неспецифической резистентности организма при стресс – реакции.

Первая стадия, или "стадия тревоги" регистрируется (в течение 48 ч после начала воздействия), характеризуется снижением неспецифической резистентности, быстрым уменьшением размеров тимуса, селезенки, лимфатических узлов и печени, исчезновением жировой ткани, отечностью, выходом плеврального и перитонеального транссудата, снижением мышечного тонуса, образованием язв в пищеварительном тракте, уменьшением содержания липидов и гранул в хромаффинных клетках надпочечников. При большой силе воздействия эта «реакция тревоги» может закончиться гибелью организма. Но еслиорганизм переносит эту стадию синдрома, то наступает вторая стадия.

"Стадия резистентности" (начинается спустя 48 ч после повреждающего действия). Эта стадия характеризуется увеличением коры надпочечников, восстановлением их липидных гранул, вакуолизацией хромаффинных клеток мозгового слоя надпочечников, началом исчезновения отечности, появлением многочисленных базофилов в гипофизе, тенденцией к гиперплазии щитовидной железы, атрофией гонад и прекращением общего роста тела животных. Если повреждающее действие было не столь сильным, пишет далее Г. Селье, то у животных возрастает резистентность и в более поздний период второй стадии вид и функция органов практически возвращаются к норме. Но если действие повреждающего агента продолжается дольше, то после этой стадии резистентность, падает что приводит к "стадии истощения", рассматриваемой автором как третья стадия, которая может привести к гибели.
МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ СТРЕСС-РЕАКЦИИ

В реализации стресс – реакции принимают участие стресс-система. Эта система состоит из центрального звена и двух периферических ветвей, которые осуществляют связь центрального звена со всем организмом. Центральное звено находится в различных отделах ЦНС: в гипоталамусе и других отделах ствола мозга. Гипоталамус — "дозорный" центральной нервной системы ответственный за регуляцию эндокринных функций, который получает информацию о появлении стрессора и "запускает" работу стресс-системы. Центральное звено стресс-системы объединяет три основных группы нейронов: 1) нейроны паравентрикулярного ядра гиполатамуса, которые вырабатывают кортикотропин-рилизинг-гормон (КРГ), стимулирующий секрецию адренокортикотропного гормона (АКТГ) в аденогипофизе (центральной эндокринной железе) и тем самым активирующий гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую систему, 2) нейроны ядер гипоталамуса, вырабатывающие тиреотропин - релизинг и соматотропин - релизинг факторы; 3) группы нейронов в составе мозга, синтезирующих катехоламины, главным образом норадреналин (НАэргические-нейроны). Периферические ветви стресс-системы представлены двумя основными отделами: 1) гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой осью, которая активируется КРГ и конечным продуктом которой являются гормоны-глюкокортикоиды, выделяющиеся из коры надпочечников под влиянием АКТГ; 2) симпатико-адреналовой системой (САС), в которую входит симпатическая нервная система (иннервирующая все органы и ткани) и медуллярная (мозговой слой надпочечников) и экстрамедуллярная хромаффинная ткань; конечным продуктом этой системы являются катехоламины — норадреналин и адреналин.
ДИНАМИКА СИМПАТО-АДРЕНАЛОВОЙ СИСТЕМЫ ПРИ РАЗВИТИИ СТРЕСС-РАКЦИИ.

При воздействии на организм стрессора развиваются определенные изменения активности САС, последовательность которых такова:

Первой реакцией на действие стрессора является опустошение гипоталамических депо норадреналина, что свидетельствует о первоначальном включении гипоталамуса и других структур ЦНС в развитие ответной реакции на действие стрессора.

Кроме того, активируются пептидэргические системы, обеспечивающих перестройку гипофизарно-адренокортикальной активности.

Предполагают, что именно с активацией норадренэргических структур связано повышение возбудимости ЦНС, которое наблюдают в первую фазу стресса. Действую на чувствительные к катехоламинам элементы ретикулярной формации, НА приводит в состояние повышенной активности норадренэргические элементы головного мозга и тем самым усиливает деятельность всей симпатоадреналовой системы. Следствием этого является повышение синтеза адреналина (А) в надпочечниках, эти процессы обуславливают увеличение уровня НА и А в плазме крови. В результате вторичного захвата способностью к которому обладает миокард, НА накапливается в миакарде, что способствует улучшению сократительной способности миокарда, возрастанию его возбудимости, сократимости, проводимости (положительные ино-, бадмо- и т.д. эффекты). Вслед за этим наблюдается накопление А и в гипоталамусе. Основная часть А в ЦНС имеет надпочечниковое происхождение, куда он проникает через гематоэнцефалический барьер. Его проницаемость для катехоламинов резко ограничена и отмечается только в отдельных зонах гипоталамуса. При развитии стресс-реакции проницаемость гематоэнцефалического барьера по отношению к А увеличивается, причем не только в тригерной зоне гипоталамуса, но и в других областях мозга.

В первую фазу стресса увеличивается выделение А и НА с мочой, что также свидетельствует об активации САС. Известно, что свободные катехоламины, обнаруживаемые в моче, составляют от 0,5% до 6% от общего их количества, подвергаемого метаболизму в организме. Но, несмотря на столь малую экскрецию, изменения их содержания в моче адекватно отражает общие направления сдвигов в САС.

Таким образом, при развитии общего адаптационного синдрома активируется САС, результатом чего являются следующие физиологические эффекты:

стимулируется гликогенолиз в печени, в результате распада гликогена возникает гипергликемия, повышается утилизация глюкозы в скелетных мышцах и некоторых других тканях, стимулируется липолиз и повышается в крови содержание свободных жирных кислот, повышаются тканевое дыхание и температура тела, усиливаются и учащаются сокращения сердечной мышцы, повышается кровяное давление, расширяются коронарные сосуды, расширяются бронхи и усиливается легочная вентиляция, увеличивается возбудимость коры головного мозга, повышается работоспособность скелетных мышц и т.д.

Все эти эффекты, несомненно, имеют адаптивное значение в различных острых стрессорных ситуациях. Активация САС обеспечивает реакции «битва-бегство».

Кроме того, активация САС приводит к стимуляции гипоталамо-гипофизарной – надпочечниковой системы (усиливается активность нейросекреторных клеток, синтез в них релизинг факторов, функционирование портальной системы, релизинг факторы стимулируют выработку гормонов аденогипофиза) в частности АКТГ, которые стимулирует выработку глюкокортикоидов: кортизола, гидрокортизола и т. д. (рис. 2.1.2., 2.1.3.).

В результате чего происходит значительное повышение энергетических запасов: возрастает уровень глюкозы (за счет глюконеогенеза) и свободных жирных кислот и т.д.. Однако чрезмерное выделение глюкокортикоидов приводит одновременно и к нежелательным эффектам (это называют платой за адаптацию): резко снижается интенсивность иммунных механизмов, происходит тимиколимфатическая атрофия, возрастает риск образования язв желудка, развития инфаркта миокарда (за счет спазма сосудов), также гипертрофируется кора НП (т.е. все выше перечисленное - триада симптомов, описанная Г. Селье).



Рис. 2.1.2. Схема регуляции секреции глюкокортикоидов в коре надпочечника посредством КРФ и АКТГ; отрицательная обратная связь тормозит в первую очередь секрецию КРФ (влияя на АКТГ лишь незначительно).



Рис. 2.1.3. Механизмы активации коры надпочечников при стрессе.

Кроме глюкокортикоидов в механизмах развития стресс-реакции важную роль играет гормон роста, тиреоидные и др. гормоны, механизмы секреции которых сходены с таковой глюкокортикоидов (рис.2.1.4).


Рис. 2.1.4. Схема адаптивных эффектов стресс – реакции и превращения их в повреждающие эффекты.
Таким образом, при развитии стресс – реакции выделяются многочисленные гормоны, взаимодействующие с рецепторами клеток – мишений, в результате развиваются адаптивные и повреждающие эффекты стресс-реакции.

В результате активации стресс системы развиваются во многом сопряженных друг с другом эффекты среды стресс – реакции, за счет которых формируется «срочная» адаптация к факторам среды на уровне систем, органов, клеток, но которые при определенных условиях могут превращаться в повреждающие эффекты стресс – реакции (рис. 2.1.4.).

Первый адаптивный эффект стресс-реакции. Возросший "выброс" катехоламинов и других гормонов обеспечивает их увеличенное взаимодействие с соответствующими рецепторами клеток, в результате происходит активация механизма вхождения Са²⁺ в клетку, повышение его внутриклеточной концентрации, активация протеинкиназ и как следствие - активация внутриклеточных процессов.

Глюкокортикоиды, концентрация которых при стрессе растет проникая в клетку, взаимодействуют с внутриклеточными ядерными рецепторами стероидных гормонов и активируют генетический аппарат клетки, вызывая экспрессию генов регуляторных и структурных белков, что приводит к образованию соответствующих мРНК, синтезу указанных белков и обновлению и росту клеточных структур, ответственных за адаптацию. При повторных действиях стрессора это обеспечивает формирование структурной основы устойчивой адаптации к данному стрессору.

Однако при чрезмерно сильной и или затянувшейся стресс-реакции, возрастающий избыток Са²⁺ может приводить к повреждению клетки. При этом реализуется так называемая "кальциевая триада" повреждения миоцитов, которая складывается из необратимых контрактурных повреждений миофибрилл, нарушения функции перегруженных кальцием митохондрий и активации миофибриллярных протеаз и митохондриальных фосфолипаз. Все это может приводить к нарушению функции кардиомиоцитов и даже к их гибели и развитию очаговых некрозов миокарда. Этот повреждающий эффект связан с чрезмерным усилением второго адаптивного (липотропного) эффекта стресс-реакции.

Второй адаптивный эффект стресс-реакции состоит в том, что "стрессорные" гормоны активируют липазы, фосфолипазы и увеличивают интенсивность свободнорадикального окисления липидов (СРО), в результате чего повышается содержание свободных жирных кислот, продуктов СРО, фосфолипидов. Этот липотропный эффект стресс-реакции меняет структурную организацию, фосфолипидный и жирнокислотный состав липидного бислоя мембран и тем самым меняет липидное окружение мембраносвязанных функциональных белков, т. е. ферментов, рецепторов, каналов ионного транспорта, ионных насосов, локализованных в мембране.

Адаптивное значение липотропного эффекта стресс-реакции, велико, так как этот эффект может быстро оптимизировать активность всех мембраносвязанных белков, а следовательно, функцию клеток и органа в целом и таким образом способствовать срочной адаптации организма к действию факторов среды. Однако при чрезмерно длительной и интенсивной стресс-реакции усиление именно этого эффекта, может привести к повреждению мембран и это играет ключевую роль в превращении адаптивного эффекта стресс-реакции в повреждающий.

Третий адаптивный эффект стресс-реакции состоит в мобилизации энергетических и структурных ресурсов организма, которая выражается в увеличении в крови концентрации глюкозы, жирных кислот, нуклеотидов, аминокислот, а также в мобилизации функции кровообращения и дыхания. Этот эффект приводит к увеличению доступности субстратов окислению, исходных продуктов биосинтеза и кислорода для органов, работа которых увеличена. Главную роль в мобилизации резерва углеводов и увеличения поступления в кровь глюкозы играют катехоламины и глюкагон за счет прямой активации гликогенолиза и гликолиза через аденилатциклазную систему в печени, скелетных мышцах и сердце. При этом глюкагон выделяется при стрессе несколько позже катехоламинов и как бы дублирует и подкрепляет эффект катехоламинов. Особую значимость это приобретает в условиях, когда действие катехоламинов реализуется не полностью из-за десенситизации -адренорецепторов, вызванной избытком катехоламинов. В этом случае активация аденилатциклазы осуществляется через глюкагоновые рецепторы.

Другим источником глюкозы является возникающая под влиянием глюкокортикоидов активация глюконеогенеза в печени и скелетных мышцах. Оба гормональных механизма мобилизации глюкозы при стресс-реакции обеспечивает своевременное поступление глюкозы к таким жизненно важным органам, как мозг и сердце.

Мобилизация энергетических и структурных ресурсов выражена при стресс-реакции достаточно сильно и обеспечивает "срочную" адаптацию организма к стрессорной ситуации, т. е. является адаптивным фактором. Однако в условиях затянувшейся интенсивной стресс-реакции, когда не происходит формирования "структурных следов адаптации", иными словами, не происходит увеличения мощности системы энергообеспечения, интенсивная мобилизация ресурсов перестает быть адаптивным фактором и приводит к прогрессирующему истощению организма.

Четвертый адаптивный эффект стресс-реакции может быть обозначен как "направленная передача энергетических и структурных ресурсов в функциональную систему, осуществляющую данную адаптационную реакцию". Одним из важных факторов этого избирательного перераспределения ресурсов является хорошо известная, локальная по своей форме "рабочая гиперемия" в органах системы, ответственной за адаптацию, которая одновременно сопровождается сужением сосудов "неактивных" органов. Действительно при стресс-реакции, вызванной острой физической нагрузкой, доля минутного объема крови, протекающей через скелетные мышцы, возрастает в 4—5 раз, а в органах пищеварения и почках этот показатель, напротив, уменьшается в 5—7 раз по сравнению с состоянием покоя. Известно, что при стрессе развивается увеличение коронарного кровотока, что обеспечивает увеличенную функцию сердца. Возможно, это происходит также за счет других органов. Главная роль в реализации этого эффекта стресс-реакции принадлежит катехоламинам, которые вызывают сужение сосудов в тех органах и тканях, где этому не препятствует "рабочая гиперемия" и мобилизация закрытия запасных капилляров.

Ключевым локальным фактором "рабочей гиперемии", является продуцируемый эндотелием сосудов оксид азота (N0), главный вазодилататор, продукция которого возрастает параллельно росту потребления кислорода. "Рабочая гиперемия" обеспечивает увеличенный приток кислорода и субстратов к работающему органу путем вазодилатации в этом органе. Вместе с тем при чрезмерно выраженной стресс-реакции может развиться ишемия неработающих органов.

Пятый адаптивный эффект стресс-реакциисостоит в том что при однократном достаточно сильном стрессорном воздействии вслед за "катаболической фазой" стресс-реакции (третий адаптивный эффект) реализуется значительно более длительная "анаболическая фаза". Она проявляется генерализованной активацией синтеза нуклеиновых кислот и белков в различных органах. Эта активация обеспечивает восстановление структур, пострадавших в катаболическую фазу, и является основой формирования структурных "следов" и развития устойчивого приспособления к различным факторам среды. Помимо мобилизации функции клетки и ее энергообеспечения, этот процесс имеет "выход" на генетический аппарат клетки, через действие глюкокортикоидов, что приводит к активации синтеза белков. Кроме того, показано, что в процессе развертывания стресс-реакции активируется секреция "приторможенных" в начале реакции соматотропного гормона (гормона роста), инсулина, тироксина, которые потенцируют синтез белков и могут играть роль в развитии анаболической фазы стресс-реакции и активации роста клеточных структур, на которые приходилась наибольшая нагрузка при стрессорной мобилизации функции клеток. Вместе с тем следует иметь в ви­ду, что чрезмерная активация этого адаптивного эффекта, по-видимому, может приводить к нерегулируемому клеточному росту. В частности, наряду со стрессорным иммунодефицитом, это может играть роль в механизме онкогенного эффекта стресса".

Активность и реактивность стресс-системы регулируются различными механизмами. Важную роль играют процессы саморегуляции (рис.2.4-2.6.). Механизм саморегуляции реализуется за счет влияния друт на друга компонентов самой системы.


Рис.2.1.5. Связь между нервными и эндокринными механизмами в гипоталамо-гипофизарной системе


Рис. 2.1.6. Основные петели обратной связи в нейроэндокринной системе, отражающих взаимодействие ее компанентов.
Кроме того, важное значение имеют стресс лимитирующие системы, способные ограничивать активность стресс-системы и чрезмерную стресс-реакцию на центральном и периферическом уровнях регуляции.
Стресс лимитирующие системы.
К основным центральным стресс-лимитируюшим системам относятся ГАМКергичсская система (система нейронов, продуцирующих γ-аминомасляную кислоту из глютамата — ГАМК, оказывающую тормозное действие на нейроны головного и спинного мозга) и опиоидергическая система, объединяющая нейроны в гипоталамусе и секреторные клетки в гипофизе, продуцирующие опиоидные пептиды (0П), эндерфины и энкефалины также оказывающие тормозное действие. Выделяющиеся при активации стресс-системы НА, КРГ стимулируют ГАМК- и ОП-нейроны, они секретируют ГАМК и ОП, которые в свою очередь ограничивают активность стресс-системы в целом.

Тормозное действие ГАМК и ОП на катехоламиновое звено стресс-системы осуществляется не только в ЦНС, но и на периферии: рецепторы для ГАМК и ОП локализованы на аксонах симпатических нейронов, иннервируюших органы и ткани, и в самих органах, что обеспечивает ограничение высвобождения катехоламинов и их влияния (рис. 2.1.7.).




Рис. 2.1.7. Схема взаимодействия стресс – системы и ГАМКергической системы. Активация ГАМК – системы при стрессе приводит к ограничению стресс – реакции и стрессорных повреждений.
На уровне органов и тканей активацию стресс – систем ограничивают системы "локальной" регуляции — локальные стресс-лимитирующие системы, т. е. системы простагландинов, аденозина, OП и других соединений в самих органах и периферических нейроэндокринных структурах. Они угнетают высвобождение катехоламинов из нервных окончаний и надпочечников и их действие; тем самым они уменьшают активацию свободнорадикального окисления (СРО) и ограничивают чрезмерную стресс-реакцию и ее повреждающее действие на органы и ткани. Важную роль в ограничении активации СРО и повреждений при стрессе играют также относящиеся к локальным стресс-лимитируюшим системам антиоксидантные системы в органах и тканях, включающие в себя антиоксидантные ферменты (каталазу, супероксиддисмутазу и глутатионпероксидазу), а также антиоксиданты — α-токоферол (витамин Е), витамин А, аскорбиновую кислоту и др.. Таким образом, базальная активность стресс-системы и ее активация при стрессе зависят от активности стресс - лимитирующих систем.

К стресс-лимитируюшим системам относятся также систему генерации окиси азота. Оксид азота (N0) является универсальным фактором регуляции физиологических систем и генетического аппарата клеток и играет важную роль в механизме стресс-реакции и адаптации организма к стрессу. Центральное и периферические звенья стресс-системы снабжены NO-ергической иннервацией: нейроны стриатум, а среднего мозга, гипоталамуса содержат NO-синтазу. Гипофиз получает от гипоталамуса широко разветвленную NO-иннервацию. Установлено также, что NО-eргические нейроны иннервируют надпочечники и их аксоны контактируют с хромаффинными клетками, продуцирующими катехоламины. Симпатические нейроны содержат в своих терминалях наряду с НА и N0, и выделение НА и NO происходит одновременно. Установлено, что N0 может ограничивать активацию периферических звеньев стресс-системы. NO ограничивает активацию симпатико-адреналовой системы за счет угнетения выброса катехоламинов из надпочечников и нервных окончаний (рис. 2.1.8).



Рис. 2.1.8. Схема защитных эффектов локальных стресслимитирующих систем: системы простагландинов и NО при стрессорном поражении сердца.

Таким образом, стресс не только вызывает активацию стрсслимитирующих систем, но и приводит к повышению их мощности.

Таким образом, стресс-реакция реализуется с помощью изменения (главным образом увеличения) продукции медиаторов и гормонов компонентами стресс-системы и сопряженными с ней структурами стресслимитирующих систем организма.
Виды стрессорных патологических состояний у человека:

Эмоциональный стресс, у человека может вызывать так называемые "психосоматические" расстройства, а также потенцировать уже имеющиеся заболевания. В основе этих видов патологии лежит нарушение активности и реактивности стресс-системы и модулирующих ее стресс-лимитирующих систем.

1. Стрессорные поражения сердечно-сосудистой системы

Известно, что при эмоциональном стрессе могут возникать различные нарушения системы кровообращения. Острый эмоциональный стресс может провоцировать такие грозные поражения сердечно-сосудистой системы, как внезапная сердечная смерть, инфаркт миокарда, гипертонический криз, инсульт.

Сердечно-сосудистая стрессорная патология возникает в результате перехода стресс-реакции из звена адаптации организма к стрессорному воздействию, когда повышение АД, увеличение частоты сердечных сокращений и сократительной функции сердечной мышцы, "рабочая гиперемия" составляют необходимый компонент приспособления, в звено патогенеза заболеваний, когда указанные изменения становятся чрезмерно интенсивными и длительными.

2. Изменения психики.

Различают следующие стресс – обусловленные психико – клинические явления: 1). Острые стресс – реакции, которые возникают после сверхсильного травматического переживания угрожающего характера, завершаются в течение нескольких дней, а иногда и часов и встречаются сравнительно не часто; 2). Посттравматические стрессовые расстройства (ПТСР), которые представляют собой затяжную реакцию на подобного рода переживания; 3). Адаптивные реакции в ответ на стрессорные события, влекущие за собой жизненные изменения; 4). Невротические состояния и личностные декомпенсации.

ПТСР как психиатрический синдром, характеризуется 3 группами симптомов: 1) симптомами "ре-переживания", т. е. повторным воспроизведением в памяти травматических событий, интенсивной психологической и физиологической реактивностью к стимулам, которые ассоциируются с травмой; 2) симптомами избегания, т. е. попытками избежать напоминаний о травме, ощущением отстраненности и отчуждения; 3) упорными симптомами гипервозбуждения, т. е. трудностью засыпания, нарушением сна, гипермнительностью, болезненно увеличенными реакциями на информацию.

Представления о ПТСР сложились примерно 20 лет назад, когда после анализа "корейского и вьетнамского психического синдрома" у прошедших войну американских солдат посттравматическое стрессовое расстройство было включено в классификационный психиатрический стандарт, подготовленный Американской психиатрической ассоциацией. Однако только в 1992 г. ПТСР впервые было внесено в "Международную статистическую классификацию болезней и проблем, связанных со здоровьем". Вместе с тем последствия действия экстремальных травматических ситуаций изучались уже давно. В результате были выделены "военный невроз", "невроз истощения, или хронической военной усталости", "неврозы пожаров, землетрясений" и т. п., которые практически служат проявлением эмоционального стресса. Подобные расстройства наблюдались не только при массовых катастрофах, но и у узников концлагерей, у солдат, перенесших плен, а также у других жертв насилия, в частности у изнасилованных. Отечественные исследования последнего времени базировались в основном на изучении ПТСР у солдат, воевавших в Афганистане, у лиц, перенесших землетрясение в Армении, аварию на Чернобыльской АЭС.

3. Изменение иммунной системы.

Тяжелый острый эмоциональный стресс вызывает угнетение иммунореактивности. В основе стрессорной иммунодепрессии лежит интенсивная секреция КРГ в гипоталамусе с последующим резким увеличением секреции АКТГ и ГК с их влиянием на иммунокомпонентные клетки.

При эпизодическом характере такого стресса угнетение иммунореактивности является транзиторным, и иммунная система нормализуется через несколько недель после стрессорного эпизода. При более длительном стрессорном воздействии такого типа развивается стойкое иммунодефицитное состояние, приводящее к повышению восприимчивости организма к инфекциям и являющееся важным фактором риска онкологических заболеваний.

4. Нарушения функции ЖКТ.

Помимо язвенных поражений, эмоциональный стресс может вызывать нарушения моторной и секреторной функции ЖКТ. При стрессе задерживается освобождение желудка, снижается его эвакуаторная функция на фоне увеличенной моторной активности кишечника.
Диагностика стрессовых состояний.
Существуют различные методы, в той или иной степени позволяющие объективно оценить степень развития стресса. Прежде всего – это методы определения гормонов в крови: кортизола, кортизона или продуктов их метаболизма – 17-ГОКС (гидроксикортикостероиды), адреналина, норадреналина. Чем выше уровень этих гормонов, тем выраженнее степень стрессовых реакций. Так, в норме концентрация 17-ГОКС в плазме крови человека составляет 10-14 мкг/100мл, при стресс-реакции – 18-24, а при предельном стрессе – выше 24 мкг/100мл крови. За сутки с мочой в норме экскретируется 4-5 мкг адреналина и 28-30 мкг норадреналина. При умеренном стрессе содержание адреналина возрастает до 10-15 мкг/сутки, норадреналина до 50-70 мкг/сутки, а в условиях предельного стресса – превышает 15 мкг/сутки и 70 мкг/сутки соответственно.

Доступным и информативным способом диагностики стресс – реакции является исследования лейкоцитарной формулы. При стрессе наблюдается лимфопения, нейтрофилез, снижение коэффициента л\нс (см. табл. В следующей лекции 2.2).

Среди других способов, позволяющих оценить интенсивность стрессового состояния, рекомендуют использовать электромиографию: особенно мышц лба (чем выше интенсивность стресса, тем выше активность этих мышц), определение артериального давления (оно возрастает при стрессе), а также различные психологические тесты, определяющие в частности уровень тревожности. Особенно популярен так называемый Миннесотский многофакторный личностный тест (MMPI), предложенный в 1967г. Мак Кинли, состоящий из 550 вопросов. Менее громоздок и потому широко используется тест Тейлора, или шкала манифестации тревоги Тейлора (1953), тест Спилбергера, тест Люшера.
Лечение и профилактика стрессовых состояний.
Перспективным принципом профилактики и коррекции стрессорных повреждений является применение методов и средств, позволяющих ограничивать чрезмерную активацию стресс-системы, а также позволяющих нормализовать недостаточную активность стресс-системы и соответственно недостаточную стресс-реакцию. При этом особое значение имеет применение средств, повышающих эффективность естественных стресс-лимитируюших систем или средств, "подражающих" действию этих стресс-лимитируюших систем.

Фактором, повышающим эффективность стресс-лимитируюших систем, и одновременно средством успешной профилактики и коррекции стрессорных повреждений и заболеваний, имеющих в своей основе стрессорный компонент, является адаптация к факторам окружающей среды.

Адаптация к какому-либо стрессору не только повышает устойчивость организма к действию данного стрессора, т е. вызывает прямой защитный эффект, но и может также повышать устойчивость к действию других стрессоров. Это так называемая перекрестная адаптация. Так, например, у животных, адаптированных к гипоксии в барокамере, имитирующей условия высокогорья, повышены выносливость к физическим нагрузкам и устойчивость к повреждающему действию эмоциональных стрессоров, в том числе повышена устойчивость иммунной системы к угнетающему действию эмоционального стресса, а также повышена устойчивость к стрессорному язвообразованию в желудке.

Перспективным в этом плане является также немедикаментозный метод традиционной медицины — иглорефлексотерапия и акупунктура, который по существу является методом адаптации к слабым, не повреждающим стрессорным воздействиям.

Как показано на кафедре физиологии человека и животных ТНУ перспективно использования КВЧ – терапии для повышения стрессовоустойчивости и коррекции стресс – повреждающих эффектов. В основе ее терапевтического действия – ограничение активации САС, стимуляция стресс – лимитирующих систем.

Многие исследователи рекомендуют следующие мероприятия:

1. 
   терапевтическое обучение пациента – разъяснение природы стресса, выяснение причин, лежащих в основе стрессового состояния пациента;
   
2. 
   рациональное питание, исключающее из пищи в период стрессового состояния активаторы ЦНС, в том числе метилксантины, например, кофеин. Так, в сваренном кофе его содержание очень высоко – 100-110 мг на 170-граммовую порцию, а в заварном чае – 50-100 мг на 1 порцию (170г.). таким образом, не рекомендуется в условиях повышенного воздействия стрессоров употреблять эти напитки. Важно также регулярное питание: показано, что нерегулярность приема завтрака – одна из самых существенных причин повышения реакции организма на действие стрессора;
   
3. 
   фармакологические методы – в том числе использование седативных веществ;
   
4. 
   различные способы релаксации – психологическая релаксация, мышечная релаксация, дыхательная гимнастика;
   
5. 
   физические нагрузки: бег трусцой, ходьба и другие виды физической активности, которые выполняются в аэробном режиме, в условиях отсутствия конкуренции (без режима соревнований!) в среднем в неделю рекомендуется 3-4 кратные занятия по 15-40 минут каждое;
   
6. 
   психотерапия, гипноз.