Биология. колок 2.5.3. Модульная единица 5 Экология. Биосфера Теоретический опрос
 Скачать 0.7 Mb.
|
|
20. Эндогенные ритмы и их обоснование. Доказательства эндогенной природы ритмов. Правило Ю. Ашоффа. Эндогенные ритмы - автономные (спонтанные, самоподдерживающиеся, самовозбуждающиеся) колебания, обусловленные активными процессами в самой системе. Эндогенные биоритмы поддерживаются механизмами обратной связи. В зависимости от того, на каком уровне биологической организации она замыкается, различают биоритмы в клетках (митотический цикл), органах (сокращения кишечника), организмах (овариальный цикл) и т.п. Биологические ритмы интересны тем, что во многих случаях сохраняются даже при постоянстве условий среды. Такие ритмы называют эндогенными, т.е. «идущими изнутри»: хотя обычно они и коррелируют с ритмичными изменениями внешних условий, например, чередованием дня и ночи, их нельзя считать прямой реакцией на эти изменения. Эндогенные биологические ритмы обнаружены у всех организмов, кроме бактерий. Внутренний механизм, поддерживающий эндогенный ритм, т.е. позволяющий организму не только чувствовать течение времени, но и измерять его промежутки, называется биологическими часами. Для доказательства эндогенности ритма используются положения: 1) эндогенные ритмы сохраняются при отсутствии определенных внешних воздействий; 2) периодичность ритмов нарушается при прекращении доступа кислорода, т.е. при аноксии; 3) периодичность биоритмов нарушается при понижении температуры до того уровня, при котором в организме приостанавливается обмен веществ; 4) энергия, необходимая для поддержания эндогенного ритма, вырабатывается в результате обмена веществ в организме. Каждому из нас известен циркадный цикл "бодрствование - сон". В 1959 году Ашофф обнаружил закономерность, которую Питтендриг предложил назвать "правилом Ашоффа". Под этим названием оно вошло в хронобиологию и историю науки. Правило гласит: "У ночных животных активный период (бодрствование) более продолжителен при постоянном освещении, в то время как у дневных животных бодрствование более продолжительно при постоянной темноте". И действительно, как впоследствии установил Ашофф, при длительной изоляции человека или животных в темноте цикл "бодрствование - сон" удлиняется за счет увеличения продолжительности фазы бодрствования. Из правила Ашоффа следует, что именно свет определяет циркадные колебания организма. Правило Ю.Ашоффа. Практическое значение данного правила. Физиолог Юрген Ашофф – основатель хронобиологии, установил в 1959 г. т.н. правило Ашоффа. Поскольку циркадные колебания организма тесно связаны с фотопериодичностью, у дневных животных бодрствование более продолжительно при постоянной темноте, в то время как у ночных животных активный период (бодрствование) более продолжителен при постоянном освещении. 21. Роль мелатонина. Климатогеографические особенности влияния фотопериодизма на жизнедеятельность. Полярная ночь и полярный день. Мелатони́н — основной гормон эпифиза, регулятор циркадного ритма всех живых организмов. К другим важнейшим функциям мелатонина относится его антиоксидантная активность в организме животных. Препараты мелатонина могут приниматься внутрь для облегчения засыпания или с целью корректировки циркадного ритма при резкой смене часовых поясов. Гормон мелатонин был открыт в 1958 году Лернером. Вырабатывается основными секреторными клетками эпифиза — пинеалоцитами. Регулирует деятельность эндокринной системы, кровяное давление, периодичность сна Регулирует сезонную ритмику у многих животных Замедляет процессы старения Усиливает эффективность функционирования иммунной системы Обладает антиоксидантными свойствами Влияет на процессы адаптации при быстрой смене часовых поясов Кроме того, мелатонин участвует в регуляции функций пищеварительного тракта, работы клеток головного мозга. Мелатонин принимает активное участие в сезонных перестройках жизнедеятельности организмов животных. В крайних широтах резко выражены сезонные изменения фотопериодизма. Вплоть до существования длительного полярного дня (ПД) и полярной ночи (ПН) У организмов-аборигенов, обитающих в условиях утрированного фотопериодизма, могут наблюдаться генетические приспособления, позволяющие им изменять сезонно гормональный статус. Для мигрировавших организмов утрированный ФП может служить стрессовым фактором и вызывать неблагоприятные последствия Актуальность поддержания нормальных биоритмов у лиц, работающих экспедиционно-вахтовым методом труда (ЭВМТ). ПОЛЯРНАЯ НОЧЬ - период времени продолжительностью более суток, когда на небе отсутствует Солнце. Южная граница полярной ночи в северном полушарии проводится по широте 73°5' северной широты. Максимальная продолжительность полярной ночи на Северном и Южном географических полюсах составляет около 178 суток. ПОЛЯРНЫЙ ДЕНЬ - период времени года, когда Солнце не уходит за горизонт. На полярных кругах Земли он длится один день, в более высоких широтах его продолжительность увеличивается, достигая максимума 186 суток на полюсах. Оба этих явления связаны с Полярным кругом. Северный полярный круг - это воображаемая линия, опоясывающая Северный полюс. На этой линии один раз в год бывает полярный день и один раз - полярная ночь, а к северу от Полярного круга их продолжительность увеличивается. Начало и продолжительность полярного дня и полярной ночи в разных населенных пунктах различны, они зависят от географической широты места. 22) Десинхронизация ритмов. Виды десинхронозов. Профилактика десинхроноза. Противоположный процесс называется десинхронизация. Это нарушение синхронной работы больших масс нервных клеток в результате каких-либо внутренних причин (изменение в ходе обменных процессов) или внешних воздействий, например, при включении того или иного раздражителя (что, конечно, также связано с изменением течения обменных процессов в нервных клетках). Обычно десинхронизации подвержены медленные колебания. При этом разные нервные агрегаты, работавшие синфазно, испытывают по какойлибо причине сдвиг фаз. Ещё один вид десинхронизации заключается в уменьшении частоты синхронных колебаний в разных очагах возбуждения, причём это уменьшение происходит поразному. Тогда суммарная энцефалограмма будет представлять десинхронизированный сигнал с неопределённой частотой. Такая десинхронизация наблюдается у человека при дремотном состоянии, когда стадия альфа-ритма сменяется стадией сонного веретена. Десинхроноз —нарушение суточного биоритма, характеризуемое расстройством сна ,снижением работоспособности и целым комплексом других неприятных отклонений в состоянии здоровья. Внешний десинхроноз развивается при быстрой смене часовых поясов. При этом привычное время сна, а соответственно и работы, запаздывает при перелете на запад и наступает раньше обычного при перелете на восток. Профилактика внеш.д., например: - на ответственное спортивное соревнование в другом часовом поясе спортсменам следует приехать заранее, поскольку особенно трудно переносятся на новом месте первые 3 дня. Не случайно Международный олимпийский комитет перед проведением некоторых олимпиад рекомендовал спортсменам из разных широт прибывать на соревнования заранее, но не раньше, чем за 2 недели до соревнований, чтобы все участники были в равных условиях и успели адаптироваться к новому часовому поясу; - перед поездкой нужно хорошо высыпаться в течение нескольких дней. Внутренний десинхроноз заключается в нарушении естественных взаимоотношений суточных биоритмов разных органов и систем у человека, не покидающего своеговременного пояса. Это связано со срывом существующей в нормальных условиях синхронности в биоритмической системе организма. Срыв чаще всего возникает по следующим причинам: нарушение правильного чередования труда и отдыха. 23) Хронобиологическая концепция оценки биологического возраста и темпа старения. Биологические ритмы в онтогенезе человека. Концепция «волчка». Становление циркадианных ритмов на ранних этапах онтогенеза у человека , развитие их до максимума в молодом и зрелом возрасте и последующее поступательное угасание амплитуд в старости. Знание траектории циркадианных биоритмов в онтогенезе позволяет оценить траекторию здоровья индивидуума и в определенной степени прогнозировать скорость течения биологического времени. Восстановление исходной биоритмики – показатель восстановления начального уровня здоровья, показывает, что скорость восстановления циркадианной временной структуры максимальна в молодом и зрелом возрасте, и замедлена в старческом. В 1980 Губиным Г.Д. была выдвинута концепция, согласно которой циркадианная организация живой системы, все амплитудно-фазовые отношения испытывают изменение в онтогенезе. Весь организм представляется с точки зрения концепции волчка в форме спирали с постепенно возрастающими оборотами с последующим, на более поздних этапах онтогенеза, сокращением оборотов спирали, а так же идущими процессами сдвига акрофаз. Биологический возраст определяется совокупностью обменных, структурных, функциональных, регуляторных особенностей и приспособительных возможностей организма. Оценка состояния здоровья методом определения биологического возраста отражает влияние на организм внешних условий и наличие (отсутствие) патологических изменений. Биологический возраст, помимо наследственности, в большой степени зависит от условий среды и образа жизни. Поэтому во второй половине жизни люди одного хронологического возраста могут особенно сильно различаться по морфофункциональному статусу, то есть биологическому возрасту. Моложе своего возраста обычно оказываются те из них, у которых благоприятный повседневный образ жизни сочетается с положительной наследственностью. Основные проявления биологического возраста при старении – нарушения важнейших жизненных функций и сужение диапазона адаптации, возникновение болезней и увеличение вероятности смерти или снижение продолжительности предстоящей жизни. Каждое из них отражает течение биологического времени и связанное с ним увеличение биологического возраста 24. Хронобиология и ее роль в теории и практике медицины (хронофизиология, хронопатология, хронодиагностика, хронотерапия, хроногигиена, хронопрофилактика) Прикладными разделами хронобиологии являются хрономедицина и более частные разделы - хронопатология, хронофармакология и хронотоксикология, хронотерапия. Хрономедицина – область медицины, изучающая роль биологических ритмов, их нарушений и методов оптимизации в механизмах, диагностике и лечении заболеваний. Хронофизиология исследует механизмы генерации биоритмов отдельными клетками, органами, тканями и организмом в целом. Хронофизиология тесно связана с хрономедициной. Хронопатология изучает изменения в организме при нарушении биоритмов. Рассогласованность биоритмов - десинхроноз - может быть проявлением имеющейся в организме патологии или приводит к патологии. Он приводит к гастритам, язвенной болезни, возникновению опухолей, нервным расстройствам. Десинхроноз существенно влияет и на работоспособность человека. Хронодиагностика (биоритмологическая диагностика ) – выявление нарушений биоритмов при переходе нормы в патологию, на всех фазах развития болезни. В результате многочисленных клинических исследований установлено: · что заболевания, как правило, сопровождаются нарушением биоритмов; · эти нарушения предшествуют клиническому проявлению заболеваний и сохраняются после клиничексого выздоровления. Это используется для донозологической диагностики развивающейся патологии, прогнозированию течения заболевания, развития обострений и рецидивов (при прогрессировании болезни суточные кривые уплощаются, наблюдается нерегулярное положение точек минимума и максимума, увеличение фазовой десинхронизации между суточными колебаниями); · десинхронизация циркадных ритмов может быть ведущей причиной обострения заболевания; · нарушения биоритмов вначале затрагивают поражённые органы и системы, а затем распространяются на другие функциональные системы. Например, при АГ повыщение периферического сопротивления по мере прогрессирования носит более выраженный характер в в ночные часы, чем дневные, выявляется десинхронизация ритмов гемодинамики и экскреции катехоламинов с мочёй. Существенные нарушения суточных ритмов при ИБС наблюдаются для показателей, характеризующих экстракардиальную регуляцию ритма сердца (АМо, ∆Х, ИН); · степень отклонения от нормы анализируемых биоритмологических параметров коррелирует с тяжестью заболевания; · наличие или отсутствие нормальных суточных колебаний показателей, характеризующих анализируемую систему, можно использовать для дифференциальной диагностики заболеваний. В основе хронодиагностики лежит представление о том,что развитие заболевания вызывает изменение ритмов различных физиологических процессов уже на самых ранних, доклинических стадиях. Рассогласование биоритмов предшествует развитию патологических состояний с последующими информационными, энергетическими, обменными и структурными изменениями. Хронотерапия – это раздел медицины, изучающий влияние временных циклов на организм человека. «Хронотерапия» - в переводе «лечение временем». Хронотерапия ещё очень молодая наука, но проводимая исследовательская наука уже сейчас позволила совершить ряд интересных открытий. В настоящее время хронотерапия эффективно используется на Западе в онкологии, ревматологии и хирургии. Методика хронотерапии заключается в использовании лекарства в определённое время, связанное с биоритмом того органа, на которое оказывается лечебное воздействие. Если при приёме лекарств учесть биоритмы организма, то можно усилить их лечебный эффект, а побочные явления свести к минимуму. Именно поэтому некоторые лекарственные препараты принимают утром, а некоторые – вечером. Хроногигиена — организация режимов труда и отдыха в соответствии с особенностями биологических ритмов. Важнейшей задачей хроногигиены является разработка правильного распорядка дня с выполнением наибольшей нагрузки в период наибольшей работоспособности организма, т.е. с учетом эффективных возможностей организма Хронопрофилактика – отрасль хрономедицины, который разрабатывает мероприятия и методы, направленные на предотвращение развития различных видов патологии с временным фактором. Хронопрофилактикаразрабатывает методы предупреждения десинхронизации биоритмов, в том числе оптимальные графики работ на некоторых производствах. Фазовая и частотная десинхронизация циркадных ритмов организма сопровождается снижением умственной и физической работоспособности, резистентности к неблагоприятным факторам среды, обострением хронических заболеваний. Существует ряд подходов к профилактике нарушений функционального состояния организма, обусловленного десинхронозом: 1. Специальный отбор людей для сменной работы и регулярных широтных перемещений. 2. Оптимизация сменной работы: · цикл рабочих смен должен быть по возможности более коротким; · рациональное чередование смен. 3. Метод рассчёта продолжительности отдыха лётного состава после широтного перелёта. Международная организация гражданской авиации рекомендует формулу, согласно которой продолжительность послелётного отдыха прямо связана с количеством пересечённых часовых поясов. (Адаптация спортсменов – 1 день на 1 часовой пояс). 4. Быстрое возвращение на базу экипажей, так как для глубокой внутренней десинхронизации требуется продолжительное время. 5. Хронофизиологическую адаптацию к новым временным условиям может ускорить: · Правильный выбор времени вылета (для перелёта через 2-4 часовых пояса рекомендуются утренние и дневные часы, через 6-8 часов – вечернее время). · Предварительная перестройка биоритмов в результате изменения режима «сон-бодрствование», ритмов двигательной активности, режима питания за несколько суток до широтного перелёта. · Положительный психологический настрой; · Переход к новому поясному времени ещё в самолёте (перевести часы, перестать думать о том, какой час сейчас дома); · Качественный состав пищи – необходимо высокое содержание протеинов; · Приём адаптагенов и комплекса витамином с минералами; · Умеренные физические нагрузки способствуют синхронизации (гиподинамия вызывает десинхроноз сама по себе). · Пребывание в течение 2 дней по 3 часа при солнечном освещении. · Нормализация сна |