влиянием введения этанола, начиная уже с 10-ой минуты, снижается (с максимумом на 15 минуте) концентрация бикарбонатных ионов (НСО3-) и отмечается сдвиг ВЕ в кислую сторону. Значения рН остаются практически на одном уровне. Нарастает РО2, незначительно снижается РСО2. Степень изменений зависит от индивидуальных особенностей испытуемых. Что касается электролитов, то существенных изменений концентрации Na+, K+ и Са+2 не отмечено (Отева Н.Б., Иржак Л.И., 1988).
Оказывается, например, что в первые же сутки после приема алкоголя происходит нарушение структуры циркадианных ритмов показателей различных систем организма (Латенков В.П., 1987). Акрофазы ряда ритмов после воздействия алкоголя инвертированы, а по некоторым показателям циркадианная ритмика вообще отсутствует. Например, угасают суточные колебания инактивации тромбина, гликогена, пирувата, общих фосфолипидов и др. Алкоголизация значительно изменяет величину амплитуды различных показателей (Курлович Н.А., 1996).
В.В.Парин, Р.М.Баевский указывают, что развитие патологии начинается, прежде всего, с временного рассогласования функций. В этой связи Агаджанян Н.А. пишет: “...согласованность, точность работы циркадианных ритмов является одним из непременных условий сохранения здоровья и работоспособности”. У больных же алкоголизмом тонус регулирующих экскрецию симпатоадреналовой и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой систем, и следовательно, общей функциональной активности организма снижен. Особенно отчетливо это снижение проявляется во второй половине суточного цикла. Отмеченная в ряде работ (Коган Б.М. и др., 1976; Яковлева С.А., 1981) стимулированнось симпатоадреналовой и кортикоидной активности у больных хроническим алкоголизмом, очевидно, связана с тем, что авторы изучали больных либо на фоне последствий острой алкогольной интоксикации, либо в состоянии абстиненции или делирия. В.П.Латенков и Г.Д. Губин (1987) проводили исследования при полном исключении влияния алкоголя у больных с начальной стадией алкоголизма без признаков абстиненциии и тем более делирия. Эти данные подтверждаются исследованиями Ардажева А.А. (1976) и Петрова Н.С. с соавт. (1977), выявивших пониженную активность коры надпочечников у больных алкоголизмом с относительно благоприятным течением заболевания.
Снижения общей функциональной активности у больных алкоголизмом подтверждается и уменьшением частоты сердечных сокращений (HR) в активный период суточного цикла, особенно в вечерние часы (Савастенко А.Е., 1994, 1998, 2000). В результате отсутствия типичного для нормы подъема частоты сердечных сокращений во второй половине суток циркадианный ритм сокращений сердца у больных алкоголизмом нивелирован, среднесуточный уровень HR снижен (Латенков В.П., Губин Г.Д., 1987). Систолическое и диастолическое давление у больных алкоголизмом повышено на протяжении всего суточного цикла.
Таким образом, если однократный прием алкоголя у здорового человека ведет к снижению артериального давления, то у больных алкоголизмом отмечается выраженный гипертензионный синдром. Эти данные о развитии гипертензии в условиях хронической алкоголизации подтверждаются исследованиями Arkwight P.D. et al. (1982), Cooke K.M. et al. (1980), Khetarpal V.K. et al. (1981), Cheng C.P. et al. (1991).
б) Совокупные социальные факторы больших промышленных городов
Эпидемиологические исследования показали, что урбанизация жизни и стрессы ее сопровождающие приводят к увеличению смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, а время возникновения заболевания или его обострение зависят от фазы циркадианного ритма. (Smolensky MH, 1996; Smolensky MH, D'Alonzo GE 1993; Mansoor GA, White WB, 1994; White WB, Schulman P, McCabe EJ, et al.,1989; Muller JE, Stone PH, Turi ZG, et al., 1985; Ridker PM, Manson JE, Buring JE, et al., 1990; Muller JE, Tofler GH, Stone PH., 1989) Миокардиальный инфаркт и приступ стенокардии также как и бессимптомная ишемия (депрессия ST –сегмента) при стабильной стенокардии имеют утренний пик между 8-12 часами. Напротив, ненормальность ЭКГ и приступы стенокардии при нестабильной ИБС главным образом происходят ночью. Высокая вероятность внезапной кардиальной смерти при желудочковой тахикардии наблюдается чаще утром, после пробуждения. Апоплексический удар (точнее тромбоз, кровоизлияние, эмболия) развивается преимущественно в раннее утреннее время. Время наступления сосудистых катастроф связано, скорее всего, с ритмом нервной системы, который определяет, прежде всего, ритм возбуждения и торможения в цикле «сон - бодрствование», обеспечивающий функционирование всех систем организма. В течение суток деятельность вегетативной нервной системы ритмически колеблется между симпатико- и парасимпатикотонией. Как правило, симпатическая активность снижается во время сна. Содержание адреналина особенно уменьшается во время сна и начинает увеличиваться к утреннему пробуждению. До минимума содержание медиатора симпатической нервной системы норадреналина снижается к середине сна и постепенно увеличивается до тех пор, пока организм не получит «позиционный стимул» (принятие вертикального положения), что и запускает активизирующие процессы. Также при микронейрографической оценке мышечной симпатической активности между 6.30 и 8.30 часами утра выявлено увеличение чувствительности рецептора к норадреналину.
В последнее время первичная артериальная гипертензия (термин, принятый в США, и который в нашей стране является синонимом термина “гипертоническая болезнь”) все чаще рассматривается как результат процесса адаптации к стрессовым ситуациям. В качестве аргумента обычно приводится тот факт, что распространенность гипертонической болезни особенно высока в промышленно развитых странах, где достаточно напряженный ритм жизни и достаточно высок уровень стресса. К категориям продолжительных стрессовых ситуаций больших промышленных городов относятся работа операторов на производстве и в аэропортах, сменная работа на конвейерах, на городском транспорте, на скорой помощи, в сфере развлечений и т.д.
Например, В.М.Емельяненко (1994) было установлено, что число лиц с недостаточно длительным сном, работающих в ночные смены, подвержено гипертонической болезни. Среди лиц склонных к повышению АP в 1,7 раза чаще фигурировали люди, работающие в ночные смены. Анализ влияния изменений суточного биоритма раздельно у мужчин и женщин в зависимости от возрастных групп показал, что наибольшая разница в проценте гипертоников между лицами с нормальным ночным сном и работающими в ночные смены возникала у женщин в возрасте 25-29 лет. В возрастной группе 30-34 года статистически достоверных различий не отмечалось ни у мужчин, ни у женщин, а в возрастной группе 45-50 лет у женщин, работающих в ночные смены, повышения уровня АP вновь встречалось значительно чаще по сравнению с женщинами того же возраста, но с нормальным ночным сном.Вопросами социальных причин гипертензии особенно успешно в последние годы занимается хрономедицина. Примером может служить цикл работ профессора Миннесотского Университета (США) Ф.Халберга с соавторами (1984), который позволил по-новому подойти к проблеме выявления, лечения и профилактики этого заболевания. В частности, Халберг с коллегами достоверно показали, что наибольший риск развития инсульта головного мозга связан не с устойчивой хронической формой гипертензии, а с внезапными скачками АP, в том числе, обусловленными социальными стрессами. Само течение гипертонической болезни сопровождается скачкообразным переходом от разнообразия приспособительных реакций и высоких уровней функционального состояния у больных в начальной стадии болезни (фаза становления компенсации) к жестким стереотипам (фаза устойчивой компенсации – максимальные значения коэффициентов синхронизации), затем постепенно осуществляется переход в фазу декомпенсации или истощения, для которой характерны низкие уровни функционального состояния и рассинхронизация функций (Агулова Л.П., 1999) Выявление самого заболевания требует именно хрономедицинского подхода, в отличие от стандартных применявшихся методов. Ф. Халберг с сотрудниками провели хрономедицинское обследование большого с точки зрения статистической достоверности числа пациентов, ранее считавшихся больными гипертонической болезнью. Диагноз им был поставлен на основании “случайных” измерений артериального давления. Применение хрономедицинского подхода к их обследованию привело к тому, что часть пациентов из этой группы была признана здоровой, поскольку среднесуточное значение систолического АP у них оказалось ниже 110 мм рт.ст. Объяснением служит тот факт, что вариабельность артериального давления у здорового человека в возрасте от 20 до 60 лет составляет ±24 мм рт.ст. для систолического АP и ±18 мм рт.ст. для диастолического АP (Фролов В.А. с соавт., 1988). Суточные колебания артериального давления в норме характеризуются бифазной периодичностью с наибольшими значениями днем и отчетливым ночным снижением во время сна. Суточный ритм AP определяется психо-физической нагрузкой и подчинен циклу сон-бодрствование. В ранние утренние часы активируется деятельность нейрогуморальных систем: повышается в крови концентрация кортизола, адреналина и норадреналина, а также активность ренина. В ночное время активность симпатоадреналовой и ренинангиотензиновой систем снижается, уменьшается общее периферическое сосудистое сопротивление и минутный объем кровообращения. В популяции наибольшее снижение AP регистрируется около 3 часов ночи, а постепенное повышение AP происходит в 5-6 часов утра. Для нормального циркадианного ритма АД характерна степень его ночного снижения от 10 до 22%. При нарушении циркадианного ритма можно отметить лишь незначительное снижение уровня АД в ночное время или даже его повышение относительно дневных показателей. У нормотензиков систолическое давление варьирует в пределах 10-20 мм.рт.ст. в течение 24-часового цикла. У больных с артериальной гипертензией, систолическое кровяное давление может изменяться в среднем на 30 мм.рт.ст., с флуктуациями до 50 мм.рт.ст. в течение 24-часового периода. (Smolensky M, Tatar S, Bergman S, et al.,1976; Van De Borne P, Abramowicz M, Degre S, et al., 1992; . Zachariah P, Cornellissen G, Halberg F., 1990;) Различие между акрофазой и минимумом показателей диастолического кровяного давления - приблизительно 10 мм.рт.ст. у нормотензиков и 20 мм.рт.ст. у гипертоников ( Hata Y, Ichimaru Y, Kodama Y, et al.,1990; Halberg F, Drayer JI, Cornelissen G, Weber MA., 1984. ) Ночное «падение» АД можно считать защитно-приспособительным механизмом. С возрастом число лиц с нормальным ночным снижением АД уменьшается, у пожилых больных с эссенциальной АГ примерно 15% составляют over-dippers и примерно 50% — non-dippers.
Для получения достоверных данных о характере десинхроноза и его причинах необходимо производить многократное измерение параметров в течение не менее 48 часов через определенные промежутки времени (каждые 3-4 часа). Ряд авторов считают, однако, достаточным и 26-часовой мониторинг артериального давления (N.Prasad et al., 1994). В настоящее время широко используется также метод ауторитмометрии, предложенный Ф.Халбергом еще в 50-е годы. Производить самоизмерение параметров сердечно-сосудистой системы желательно не только в течение нескольких дней, но и месяцев и даже лет, что позволяет оценить характеристики собственных циркадианных ритмов и разобраться в их норме и патологии.
Отличительной чертой хронодиагностики является успешное выявление ранних стадий десинхроноза, когда он еще имеет функциональный характер, и нет выраженных патологических симптомов (Алякринский Б.С., 1975). Десинхроноз оказывается непосредственно связаным с любым видом стресса. С позиций биоритмологического подхода Л.П. Агулова (1998,1999) приходит к выводу, что неспечифическим ответом на стресс является изменение межфункциональной синхронизации, которая проявляет себя появлением и усилением множества разнообразных симптомов в зависимости от конкретной ситуации. Возрастание уровня корреляции (синхронизации) между параметрами различных систем при повышение любой адаптационной нагрузки, в настоящее время можно считать установленным (Степанова С.И., 1986; Чибисов С.М., 1987, 1993; Щукин А.И., 1989)
1.4.2. Длительное рассогласование ритма сон-бодрствование
Эволюционно сформировавшаяся циркадианная система ритмов организма связана с естественным геофизическим циклом вращения Земли, но человек, эксплуатируя средства производства, зависит от них, даже если он просто контролирует их работу (человек-оператор). Существует ряд профессий, при которых работа может осуществляться по сменному графику или только в ночное время, что часто приводит к десинхронозу, ведущему к различным заболеваниям, в частности, к значительным изменениям в деятельности вегетативной нервной системы.
Конечно, в будущем развитие автоматизированных систем управления освободит человека от подобного явления, но сейчас необходимы усилия гигиенистов и социологов для разработки и создания оптимальных условий труда, позволяющих избежать явлений десинхроноза.
Состояние циркадианной системы организма является зеркалом общего функционального состояния, критерием работоспособности. Представляя из себя очень чувствительный инструмент выявления состояния организма, биоритмологический индикатор позволяет обнаружить малейшие функциональные отклонения.
Можно выделить два типа реакций вегетативной нервной системы на ночной труд. В первом случае ночная работа протекает на сниженном уровне вегетативных функций, соответствующем этой ночной фазе циркадианного ритма. Во втором случае происходит инверсия циркадианного ритма и уровень циркадианных показателей в ночное время близок к дневным значениям. В обоих случаях возникающий десинхроноз сопровождается дисфункцией вегетативной нервной системы.
Негативное влияние десинхроноза, возникшего при рассогласовании циркадианных ритмов организма и внешних датчиков времени на работоспособность и производительность труда, отмечено в работах В.А.Доскина, (1985) А.И.Щукина (1998). Эти авторы считают, что сменная работа может привести к особой форме патологии - хронопатологии и сокращению длительности жизни.
Карл Гехт и Ганс-Ульрих Бальдер (1996) в своей работе отмечают, что технократическое развитие человеческого общества в последние десятилетия в значительной мере изменило образ жизни и, в особенности, временную регуляцию организма. Разрушение психофизиологической иерархии ритмов приводит к возникновению синдрома неадаптированности к сменной работе, которому подвержены не только сменные рабочие, но и менеджеры, политики, предприниматели и др. Ведущими симптомами неадаптированности к сменной работе являются хронические нарушения сна и хроническая усталость в дневное время. Авторы приводят данные Петера и др. (1995), которые показывают, что 14% всего населения Германии страдают острыми нарушениями сна и 11% - хронической патологией сна, требующей лечения. 4,1% всего населения подвержены хронической усталости в дневное время. Причиной 24% всех смертельных случаев на автострадах Баварии явилось засыпание за рулем.
В одном из исследований с инверсией ритма сон-бодрствование у человека, изолированного от естественных физических и социальных синхронизаторов, наблюдались волнообразные изменения уровня суточного ритма частоты сердечных сокращений после инверсии ритма жизни. Происходило снижение его в первые трое суток, приближение к исходным значениям на 4-5 сутки и повторное снижение в период с 6 по 12 сутки после инверсионного периода (С.И.Степанова, 1986). В другом аналогичном исследовании после инверсии суточного распорядка в ночные часы, когда обследуемые в соответствии с инвертированным режимом жизни бодрствовали, были зарегистрированы волнообразные изменения одного из электрокардиологических показателей, а именно, длительности интервала PQ. На вторые сутки отмечается также волнообразная смена сонливости и активного сотояния.
Интересное явление было зафиксировано С.И.Степановой (1986) при изучении возможности адаптации человека к суткам длительностью 23,5 часа после однократного 9-и часового сдвига фаз ритма сна-бодрствования по часовой стрелке. Обследуемые легли спать в 8 часов 30 минут после бессонной ночи, встали в 16 часов, и с этого момента перешли к 23,5-часовому суточному распорядку, т.е. в следующий раз легли в 8 часов, а встали в 15 часов 30 минут. В режиме укороченных суток фаза предписанного ритма сна и бодрствования ежедневно смещалась вдоль 24-часовой шкалы на 30 минут против часовой стрелки. При этом, как показали результы анализа полученного материала, минимум суточного ритма частоты пульса мигрирует вслед за фазой ритма сна-бодрствования не равномерно, а волнообразно, перемещаясь то по часовой стрелке, то против нее.
Особый интерес представляет исследование циркадианной организации основных функциональных систем у лиц, имеющих полярный стаж в 5 и более лет работы в экспедиционно-вахтовых режимах. Установлены изменения в скорости восстановления циркадианных биоритмов у лиц различных возрастных групп, что существенно для определения возрастных лимитов и прогнозирования уровня здоровья при экспедиционно-вахтовой форме труда (Г.Д.Губин и др., 1987).
Иерархия ритмов распространяется и на физиологию сна. Интерес к циркосептанным ритмам начал проявляться лишь за последние годы, так как при расстройствах сна также может нарушаться и циркосептанный ритм, в частности, продолжительность длины периодов сокращалась до 4-х, 3-х и 2-х дней. Эти изменения были особенно выражены в субъективной оценке качества сна и частоте ночных пробуждений. Исследования проводились среди студентов-заочников, у которых, как правило, нарушен ритм сна и бодрствования (Баон Броен и др., 1988).
В последние годы проблеме нарушения биоритмов при работах с изменением режима сон-бодрствование посвящен ряд исследований (В.А.Доскин и соавт., 1976;В.А.Доскин, Н.А.Лавреньтьева, 1980; Ф.И.Комаров и соавт., 1984; A.Reinberg et al., 1983).
Попытки адаптироваться к необычным суточным распорядкам сопровождалось нарушениями сна и нервно-психического статуса (недосыпанием, сонливостью во время работы, вялостью, апатией, раздражительностью) , а также уменьшением рабочей продуктивности. Степень и длительность негативных проявлений варьировали в зависимости от многих обстоятельств: конкретность варианта необычного суточного распорядка, индивидуальных особенностей обследуемых лиц (С.И.Степанова, В.А.Галичий, 2000). Прикладным результатом этих исследований является обоснование новых подходов к отбору космонавтов и профотбору лиц, наиболее пригодных к сменным работам (J.A.Horne,O.A.Ostberg, 1977; С.И.Степанова, 1986). Хорошо зарекомендовал себя метод отбора в основу которого положена оценка околоминутных колебательных процессов в динамике физиологических показателей, регистрируемых при выполнение функциональных проб. Как показали результаты разработки этого подхода, динамические особенности показателей внешнего дыхания, наблюдаемые в первые 3-7 мин ортостатического воздействия и в течение 10 мин перед ним, позволяют ранжировать обследуемых лиц по уровню индивидуальной устойчивости к данному воздействию (В.А.Галичий, 1996)
Исследования в области биоритмологии показывают, что при отборе кандидатов для сменной и ночной работы необходимо учитывать биоритмологический статус организма. А.И.Щукин (1989) справедливо отмечал, что использование биоритмологического подхода к исследованию физиологических эффектов сменной работы является исключительно плодотворным. График работы рекомендуется составлять так, чтобы человек либо длительно работал в одну и ту же смену, либо смены должны чередоваться часто, чтобы избежать привыкания к ним. Исследования А.И.Щукина (1998а, 1998б), проведенные на 34 человеках в возрасте 19-21 год, практически здоровых, стандартизированных по полу, специальности, стажу труда, отдыху и питанию показывают, что несмотря на 2-3х суточный отдых в условиях стационара у испытуемых в биоритмологической картине организма сохраняется стрессовое влияние 2х сменного труда, особенно после недельной работы в вечернюю смену. Второй этап исследований автора был направлен на разработку оптимального сменного графика работы. 2 группы испытуемых работали в режиме 2-2-2 (т.е. 2 дня в утреннюю смену, 2 дня в вечернюю смену, а затем 2 дня отдыха) и в режиме 5-2-5. Сравнительный анализ хронограмм показал, что у лиц, работающих по графику 2-2-2, численные значения изучаемых функциональных показателей имеют сходство с цифровым выражением хода суточных ритмов для лиц, работающих только в утреннюю смену. В биоритмологической картине у лиц при работе по графику 2-2-2 не зарегистрирован ни один из признаков стрессового влияния 2х сменного труда, отмеченного при графике 5-2-5, а именно: эффект утренней демобилизации, феномен групповой унификации, увеличение амплитуды. При анкетировании рабочих отсутствовали жалобы неврастенического характера. Таким образом, хронофизиологическая картина у лиц после 2х вечерних смен указывает, что организация сменного труда по графику с частой ротацией смен не формирует биоритмологическую картину десинхроноза в виде “печати” смены, и такой график целесообразно отнести к разряду наиболее физиологичных. (Щукин А.И., 2000)
1.4.3. Рассогласование между суточным стереотипом организма и дискретным временем
Изучение десинхронозов, связанных с дальними перемещениями, стало актуальной медико-биологической проблемой лишь в современную эпоху, когда появилась возможность в считанные часы пересечь несколько часовых поясов или пролететь из тропиков за Полярный круг.
Развитие авиации и других скоростных видов транспорта практически во всех странах, таких как Россия, США, Канада, Великобритания, Франция, Нидерланды, Япония и др. стимулировало проведение специальных хронофизиологических обследований людей, совершающих дальние перелеты и переезды. Возникла новая прикладная область хронобиологии - биоритмология перемещений человека (см. например, Матюхин В.А. и др., 1976, 1985), задачей которого является всестороннее исследование хронобиологических аспектов современных миграций и кратковременных переездов, а также разработка практических рекомендаций по прогнозу и профилактике сопутствующих им десинхронозов. Важно отметить, что скорость перестройки циркадианных ритмов после резкого сдвига фазы времени зависит от многих внешних и внутренних причин. Большое значение имеет направление сдвига: скорость перестройки циркадианных ритмов неодинакова после перелета на запад (“вслед за солнцем”) и перелета на восток (“навстречу солнцу”). Эффект асимметрии (по Aschoff I., 1969) обусловлен отличием периода свободно-текущего ритма человека от 24 ч. Эксперименты I.Aschoff и R.Wever (1979) показали, что свободно-текущий период у большинства людей несколько превосходит 24 час, поэтому люди быстрее адаптируются к фазовой задержке времени (перестройка занимает меньше времени при перелете в западном направлении, Аschoff J., 1964). Это подтверждают данные, полученные и другими учеными, которые обнаружили более быстрый сдвиг фазы суточных ритмов после перелета на запад (Моисеева Н.И. и др., 1979; Lavernhe J., 1964; Klein K.E. et al., 1972; Wegmann H.M. et al., 1970).
После обобщения данных, полученных зарубежными исследователями, J.Aschoff и соавт. (1975) пришли к выводу, что ресинхронизация циркадианных ритмов после перелета на запад идет со средней скоростью 92 минуты в сутки, а после перелета на восток - 57 минут в сутки.
Сравнительно недалекие по расстоянию перелеты могут не сопровождаться ощущениями дискомфорта и субъективными жалобами, однако при медицинском обследовании выявляются явления скрытого десинхроноза (В.А.Матюхин, А.А.Путилов, 1984). Так, например, измерения температуры тела свидетельствует, что пересечение всего лишь 0,5–часового пояса за сутки уже приводит к нарушению хроноструктуры циркадианного ритма температуры тела, которая восстанавливается позже других показателей (T.Sasaki, 1964).
Неплохим примером влияния геофизических и социальных датчиков времени на циркадианную систему человека может служить часовой сдвиг, который производится 2 раза в году при переходе на летнее или зимнее декретное время, эквивалентное перелету в соседний часовой пояс. Десинхроноз, как правило, не возникает, однако изменение декретного времени приводит к заметным нарушениям циркадианной ритмики (Monk T.H., Folkard S., 1976).
А.В.Евцихевич (1970) считает, что выраженные явления десинхроноза наступают при пересечении 3-х и более часовых поясов. Типичными проявлениями десинхроноза являются вялость, усталость, нарушения сна, деятельности желудочно-кишечного тракта, часто наблюдаются головные боли, шум в ушах и др. (В.М.Ярославцев, 1967; В.А.Матюхин, Д.В.Демин, А.В.Евцехевич и др., 1967; J.Lavernhe, 1964).
Некоторые исследователи считают, однако, что десинхронизация циркадианных ритмов становится ощутимой только при перелетах в пункты с 4-х часовой разницей во времени (Евцихевич А.В., 1970; Матюхин В.А. и др., 1976; Siegel P.V. et al., 1969). Другие авторы считают, что для этого достаточно пересечь 2-3 часовые пояса (Гингет В.П., 1970; Степанова С.И., 1977); имеются мнения о том, что десинхроноз вызывают пересечения не менее 6-7 часовых поясов (Fabbro G.D., 1970).
Н.И.Моисеева и соавт. (1975) отмечают, однако, что при решении этого вопроса необходимо учитывать различия чувствительности отдельных функций организма к фазовым сдвигам. Например, изменения в функциональных характеристиках сердечно-сосудистой системы возникают при пересечении 3 часовых поясов, а достоверные изменения картины сна (ЭЭГ) возникают лишь при пересечении 9 часовых поясов. Из приведенного выше примера видно, что изменения ритма терморегуляции наступает даже после 0,5 часового сдвига. Следует подчеркнуть тем не менее, что различия отдельных показателей может рассматриваться само по себе как свидетельство рассогласования физиологических функций, приводящего к скрытым формам десинхроноза даже при сравнительно небольших трансмеридиальных перелетах (о чем уже упоминалось выше)(Матюхин В.А., Путилов А.А., 1984).
Восстановление любых физиологических и биохимических показателей происходит постепенно, однако, темпы этого восстановления также неодинаковы, и возможно длительное сохранение внутренней неустойчивой или временной (по М.С.Мoore-Ede et al., 1977) десинхронизации циркадианных ритмов организма. Согласно результатам экспериментов и послеполетных обследований, сравнительно легко восстанавливается режим сна и бодрствования, ЭЭГ-показатели и простые психомоторные реакции. Процесс перестройки более сложных психофизиологических функций может занять довольно длительное время. Еще позже восстанавливается деятельность сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной и выделительной систем. Наиболее “инертными” считаются показатели терморегуляции, внутриклеточные процессы, основной, гормональный и солевой обмен (Алякринский Б.С., 1975; Матюхин В.А. и др., 1976, 1983; Степанова С.И., 1977; Hanty G.T., Adams T., 1966; Klein K.E. et al., 1972; Elliott A., 1972; Wever R., 1979; Wegmann H. et al., 1983).
Однако данные многих авторов относительно времени, необходимого для перестройки конкретных психических, физиологических и биохимических показателей, весьма противоречивы. Так, в ряде работ, выполненных с участием К.Е.Клейна и Г.М.Вегмана, расчетное время ресинхронизации ритма выделения 17-гидроксикортикостероидов после перелета на запад через 6 часовых поясов составило 3-10 суток, после аналогичного перелета на восток - 3-13 суток. Ритм температуры тела после перелета на запад восстанавливается за 3-12 суток, после перелета на восток - за 3-15 суток, а ритм психомоторной реакции (Kugeltest), соответственно за 3-10 и 3-12 суток (Aschoff J. et al., 1975). Восстановление субъективного состояния наступает через 5 дней в случае перелета 4-х часовых поясов, через 10 дней в случае перелета 6-7-и часовых поясов, по мнению ряда авторов.
Расчетные темпы ресинхронизации во многом зависят от выбора фазовой характеристики. Максимум и минимум фазовой кривой возвращаются к норме с разной скоростью (Wegmann H.M. et al.,1970). Существует различие скорости настройки на новое время фазы утреннего подьема температуры тела и фазы ее вечернего снижения (последняя сдвигается медленнее)(Sasaki T., 1964).
Часто на протяжении 24 часов обнаруживается не один, а несколько максимумов, т.е. наблюдается как бы наложение старого и нового режимов (Матюхин В.А. и др., 1976; Elliott L. et al., 1972; Colguhoum W.P., 1984), и таким образом отдельный биологический процесс может иметь раздельную ресинхронизацию, при этом одна циркадианная составляющая подстраивается под новую фазу датчика времени путем опережения, а другая - путем задержки ( Aschoff J. et al., 1975).
Следует отметить, что в ходе перестройки изменяются не только фазовые (и, следовательно, частотные) характеристики суточных ритмов, так уже после 3-часового сдвига поясного времени обнаруживается уменьшение размаха 24-х часовых колебаний физиологических показателей (Путилов А.А., 1985). Снижение амплитуды более выражено после перелета на восток ( Klein K., 1972; Aschoff J., Wever R.A., 1980). Минимальные амплитуды наблюдаются в то время, когда скорость фазового сдвига наиболее высока (Матюхин В.А. и др., 1983; Kippert F., 1992).
Эти данные позволяют заключить, что фазовый сдвиг синхронизаторов нарушает согласованную динамику колебаний суточного ритма, и их фазы могут сдвигаться независимо друг от друга (Путилов А.А., 1982, 1987).
После трансмеридионального перелета часто изменяются среднесуточные величины физиологических и биохимических показателей, что объясняется не только перестройкой биоритмов, но и климатическими особенностями регионов в ходе адаптации к ним (Матюхин В.А. и др., 1976, 1983).
Фазовая перестройка циркадианного ритма нередко заканчивается быстрее, чем восстанавливается его средний уровень. Так, у спортсменов после перелета 7-и часовых поясов максимумы и минимумы дневной динамики частоты сердечных сокращений (ЧСС) возвращаются к исходным значениям уже на 4-5 сутки, но при этом до 28-го дня сохраняется повышенный размах среднесуточной частоты пульса и деформированная форма кривой пульса (Ежов С.Н., 1979).
В течение месяца после географического перемещения наблюдается количественное изменение функциональной асимметрии. Еще вначале 60-х годов Халберг начал изучение эффекта межконтинентальных полетов на циркадианную ритмику организма. В течение нескольких месяцев круглосуточно проводились измерения до, после и в течение трансконтинентальных полетов. Были установлены следующие важные закономерности (Halberg, 1969; Halberg et al., 1989):
-циркадианный тип асимметрии: сдвиги ритма АД наступают быстро в ответ на изменение расписания на 6 и более часов. Однако адаптация происходит в течение нескольких дней;
-при циркадианной прямой асимметрии адаптация человека при запаздывании расписания наступает быстрее, чем при опережении;
-при циркадианной полярности некоторые показатели организма при изменении расписания обнаруживают отставание, тогда как другие - опережение акрофазы;
-при межиндивидуальной циркоспонтанной асимметрии сдвиги ритма отдельного индивида различаются в реакции на одно и то же изменение расписания в различное время или у различных лиц в то же самое время.
Нужно отметить, что перемещение в иной часовой пояс изменяет характеристики средне- и низкочастотных колебаний, а также влияет на высокочастотные характеристики психофизиологических процессов. По мнению Моисеевой Н.И. и Сысуева В.Н. (1981) транс меридианный перелет относится к воздействиям, вызывающим изменение всех временных масштабов, в которых существует человеческий организм.
Таким образом, следует заключить, что все параметры ритмов физиологических характеристик организма, а именно, фазы, периоды и амплитуды отдельных ритмических составляющих, не остаются постоянными после перелета в широтном направлении. Внешняя десинхронизация приводит к перестройке временной структуры организма, в процессе которой может возникнуть внутренняя десинхронизация (последняя не является устойчивой).
Многие авторы отмечают этапность процесса десинхроноза и, как правило, выделяют 3 фазы: первая фаза характеризуется преимущественно внешним десинхронозом, вторая - острым внутренним десинхронозом, а на третьей, самой продолжительной фазе, внешняя и внутренняя десинхронизация окончательно купируется (Евцихевич А.В., 1970; Алякринский Б.С., 1970, 1975; Матюхин В.А. и др., 1976, 1983; Ежов С.Н., 1979; Путилов А.А., 1982).
Десинхронизация циркадианных колебаний физиологических функций после трансмеридионального перелета неизбежна, степень ее отрицательного воздействия на организм человека зависит от индивидуальных особенностей биоритмов и может быть изменена правильным подбором режима жизнедеятельности в прежней и новой временной зоне. Данная форма десинхроноза представляет наибольшую опасность для летчиков, занятых на транс меридианных перелетах, когда десинхроноз принимает хроническую форму с длительными и стойкими нарушениями цикла сон-бодрствование.
Конкретные рекомендации по преодолению десинхронизирующих эффектов дальних перемещений приведены во многих публикациях (Алякринский Б.С., 1975; Степанова С.И., 1977; Моисеева Н.И. и др., 1978; Ежов С.Н., 1979; Катинас Г.С., Моисеева Н.И., 1980; Матюхин В.А. и др., 1983; Fabbro G.D., 1970, и др.).
1.4.4.Десинхронозы во время орбитальных космических полетов
Космос является прекрасным полигоном для исследований многих технических и научных проблем, в том числе, биологических и медицинских. Именно космические полеты впервые дали возможность достаточно детально изучить явление десинхроноза, доставляющего космонавтам ряд неприятностей психологического и соматического плана. Неудивительно, что сотрудникам Института медико-биологических проблем Минздрава России принадлежат многочисленные публикации о нарушениях хроноструктуры биологических ритмов (см. Н.А.Агаджанян, 1967). В работах Б.С.Алякринского (1975, 1980) и С.И.Степановой (1977, 1986) показано, что сдвиг фазы ритма сна-бодрствования во время космических полетов неизбежно приводит к развитию десинхроноза - болезненного состояния, обусловленного резким рассогласованием циркадианных ритмов жизненных функций друг с другом. Однако, это не единственная причина возникновения десинхроноза. На протяжении полета проявляется значительное воздействие такого источника десинхроноза как невесомость. Происходит кумуляция эффектов, которая значительно повышает возможность перехода десинхронизации ритмов сна-бодрствования на более высокий уровень десинхроноза.
В своем дневнике космонавт П.И.Климук (1979) описывает свое состояние в Космосе следующим образом: “У нас с напарником был мигрирующий режим. После выхода мы работали ночью, а днем отдыхали. Кроме этого, ежедневно мы ложились спать на 30 минут раньше и на следующий день начинали рабочий день примерно на 30 минут раньше, чем в предыдущий”. Эта, казалось бы, “минутная мелочь” за два месяца полета передвинула время сна космонавтов почти на полтора суток. Таким образом, появились симптомы десинхроноза, проявившиеся в повышенной сонливости, несмотря на то, что сон в целом длился 8-9 часов, затем состояние усугубилось ощущением непреходящей выраженной усталости. Эти же симптомы беспокоили многих других отечественных и американских космонавтов. Коррекция состояния достигалась лишь тогда, когда экипажам рекомендовали работать в ритме земных суток.
Вот как об этом пишет космонавт Г.М.Гречко: “...главное, на мой взгляд, что помогло нам сохранить хорошее рабочее настроение в течение трех месяцев - это качественное изменение в организации труда на станции. Впервые экипаж имел возможность работать в земном ритме. Практически все три месяца твердо выдерживался режим дня, привязанный к Московскому времени”.
Фундаментальные исследования С.И.Степановой (1977), Б.С.Алякринского (1983), Б.С.Алякринского и С.И.Степановой (1985) убедительно показали, что процесс приспособления организма человека к суткам разной продолжительности (16-часовым, 23-часовым, 23,5-часовым, 25-часовым, 48-часовым) практически всегда сопровождается десинхронозом разной степени тяжести.
Данные, полученные в этих исследованиях, после их тщательного анализа позволили прийти к выводу о высокой устойчивости 24-часового ритма сна и бодрствования и о значительных трудностях, возникающих при перестройке этого ритма на ритмы иной (в ряде случаев весьма близкой к 24-часовой) продолжительности суточного периода. Kleitman E., and Kleitman N. (1953); Lewis P.R., Lobban M.C. et al. (1954) указывают на то, что человеческий организм трудно поддается воздействию искусственного цикла короче или длиннее 24 часов. И чем сложнее организм, тем труднее происходит процесс адаптации к новому режиму.
Экспериментальные исследования, проведенные на животных, показали, что большую информативность имеет хроноструктура ритмов циркаминутного диапазона. Hecht K. et al. (1976, 1977, 1981); Kwarecki et al. (1980) ; Sinz R., Isenberg G., (1972) предполагают, что возникновение околоминутных ритмов связано с регуляцией метаболических процессов, в частности, белкового синтеза.
В исследованиях К.Гехта и Е.Вахтеля (1989) было обнаружено, что определенный профиль минутных ритмов детерминируется фазами циркадианного ритма. При сильных нагрузках на организм эта зависимость нарушается. Подобные нарушения отмечаются также после сдвига фазы ритма свет-темнота. В процессе адаптации к новому состоянию фазы время - датчика естественная взаимосвязь циркадианных минутных ритмов восстанавливается, причем у крыс в фазе максимума циркадианной активности (в темный период суток) процесс восстановления протекает медленнее, чем в фазе минимума (в светлое время суток). Поэтому минутные ритмы, регистрируемые в фазе максимума активности этих животных, являются более чувствительным и надежным индикатором уровня достигнутой адаптации, чем те же ритмы, фиксируемые в фазе минимума.
Интересные результаты по этой проблеме получены при исследовании циркадианных ритмов обезьян, ведущих ночной образ жизни (Rappold I., Erkert H.G., 1994).
Кроме рассогласования ритма сон-бодрствование, анализ огромного материала, накопленного в космической медицине за последние 40 лет, позволяет высказать ряд нетрадиционных положений о действии на организм невесомости и ее моделировании длительной гипокинезией. Приспособление организма космонавта к невесомости можно рассматривать как адаптивно-компенсаторный процесс, имеющий несколько этапов (Воложин А.И., 1996). 1-й этап – предадаптация (фаза первичных реакций), во время которого переход от нормальной или повышенной гравитации к невесомости рассматривается как физиологическая реакция организма на отсутствие силы тяжести. 2-ой этап приспособления – компенсаторный. Он заключается в восстановлении нарушенного гомеостаза путем энергетической перестройки, направленной на осуществление реакций, необходимых для выживания и функционирования организма в новых условиях. В этот период развития адаптационного синдрома могут возникать элементы патологии, что закономерно при переходе к новой форме адаптации. Так например, в работе Коваленко Е.А. с соавт. (1971-1995) описан ряд четких нарушений транспорта О2 и биоэнергетики, отмечаются многочисленные разрушения тканей, клеток, митохондрий и рибосом даже после коротких полетов. Имеются данные о нарушениях функции и морфологии сердца, гемодинамики и наличии застоя крови в верхней части тела, в мозге и малом круге кровообращения. Отмечаются разнообразные проявления остеопороза, существенные нарушения водно-солевого обмена и предпосылки камнеобразования в почках. Таким образом, не отрицая наличия многочисленных проявлений адаптации и дезадаптации, Коваленко Е.А. (1995) выдвигает концепцию возможности развития новой нозологической единицы при длительной невесомости– “болезни невесомости”, а при длительном ограничении подвижности – “болезни гипокинезии”. На 3-ем этапе приспособления устанавливаются параметры организма, обеспечивающие существование в невесомости. 4-ый этап приспособления – возвращение космонавта на Землю в условия “гипергравитации”. Это процесс зеркальный по отношению к адаптации к невесомости. Следует отметить, однако, что 2-ой – 3-ий этапы приспособления Воложин А.И. и другие авторы не рассматривают как элемент патологии, поскольку все изменения, отмечаемые другими авторами, не распространяются на весь организм и не препятствуют осуществлению космонавтом его деятельности. По мнению Волошина и др. дезадаптация некоторых систем является нормой функционирования организма в условиях невесомости, подобное состояние не является болезнью и его не следует выделять в качестве новой нозологической единицы. Выводам Волошина и др. не противоречат исследования Капланского А.С. и Дурновой Г.Н. (1996), которые проводили многочисленные морфологические и биохимические исследования на крысах, находящихся различное время на биологических спутниках Земли “Космос” и американской космической медико-биологической лаборатории СЛС-2. Проводя исследования крыс через 5 час – 2 суток от начала полета, эти авторы пришли к выводу, что сама по себе невесомость не вызывает у животных развития интенсивного хронического стресса. Только в результате возвращения на Землю (4-ый этап) обычные земные нагрузки воспринимаются детренированным организмом животных как чрезвычайные и приводят к развитию острого гравитационного стресса. Последний характеризуется увеличением кортикостерона в крови, нейтрофилезом, лимфопенией, эозинопенией, повышением секреторной активности ядер гипоталамуса и АКТГ-клеток гипофиза, повышением активности ферментов синтеза катехоламинов в надпочечниках, акцидентальной инволюцией лимфоидных органов с массовым распадом лимфоцитов в тимусе, мобилизацией жира из жировых депо и повышением уровня триглицеридов и неэстерифицированных жирных кислот в крови. По данным других авторов (Бедненко В.С., Стукаков Г.П., 1995; Федоров Б.Л., Носков В.Б., 1986 и др.) вопрос о заметном влиянии длительного пребывания в невесомости на состояние внутренних органов, о состоянии резервов регуляции их функций остается открытым и требует дальнейшего изучения.
Методика хронодиагностики состояния космонавтов с учетом полученных экспериментальных данных позволяет своевременно корректировать хроноструктуру разнопериодических ритмов показателей различных систем организма.
Следующим, не менее важным аспектом космической биоритмологии (как, впрочем, и подбора экипажей в авиации, в спорте и др.) является учет специфики индивидуальной хронобиологической адаптации. К.Гехт с соавт. (1989, 1989а) проведили эксперимент с приматами на биоспутнике “Космос -1514” : две обезьяны макаки-резусы находились в полете, а одна была участницей наземного исследования с имитацией полетных условий. Авторы обнаружили, что наличие широкого спектра четко взаимосвязанных ритмических показателей у одной из трех обезьян способствовало лучшей переносимости экспериментальных условий. Другая обезьяна уже в исходном состоянии оценивалась по показателям минутных ритмов как тип патологический с явно выраженными признаками хронического десинхроноза - состояния, характеризующегося крайней неустойчивостью к нагрузкам. После окончания полета состояние этой обезьяны соответствовало 2-му этапу развития острого десинхроноза. Третья обезьяна отличалась низкой пластичностью организации функций: рабочий спектр ее минутных ритмов был представлен одной единственной частотой. Это и предопределило развитие острого десинхроноза даже в условиях имитации полета. В эксперименте на биоспутнике “Космос 1129” впервые было проведено изучение отношения минутных ритмов как сенсорных, так и моторных функций к циркадианному максимуму и минимуму активности. Условия космической невесомости и последующего перехода к условиям земной гравитации вызывали более заметные нарушения минутных ритмов, чем факторы наземной имитации полетных условий в синхронном эксперименте, причем в обоих случаях наибольшая деформация структуры минутных ритмов отмечалась в период максимума циркадианной активности, что может использоваться как критерий оценки функционального состояния организма.
Очевидно, что в космических кораблях, рассчитанных на сверхдальние длительные межпланетные полеты, необходимо создавать автономные системы, имитирующие полностью или частично ритмические колебания прежней среды обитания путешественников. В течение суток и года на космическом корабле должны изменяться освещенность, температура, давление, магнитное поле и другие внешние датчики времени в ритме, характерном для земных условий, для нормального функционирования экипажей и предотвращения развития патологий, связанных с десинхронозом из-за отсутствия этих воздействий.
В то же время, нельзя не учитывать, что на человека на Земле действуют и апериодические факторы внешней среды, например, спорадические изменения геофизических факторов, роль которых в развитии десинхронозов оказывается также немаловажной. Эти факторы могут оказывать воздействие и на экипажи межпланетных космических станций, причем в условиях существования других стрессовых воздействий их роль существенно возрастает, как будет показано в одном из следующих разделов.
1.4.5. Десинхроноз, связанный с эктремальными природными условиями
Экстремальные условия, например, высокогорье, непосредственно влияют на организм и предъявляют к нему особые требования. В основе адаптивных реакций сердца в высокогорных условиях лежат количественные и качественные изменения функционирующих и резервных структур ткани миокарда, а также перестройка резервных систем. Следует отметить, что главным содержанием концепции Меерсона Ф.З. (1981) является активация синтеза нуклеиновых кислот и белков в клетках органов и систем, ответственных за адаптацию, вследствие интенсификации функционирования в экстремальных условиях. Эта активация приводит к формированию структурных изменений, которые принципиально увеличивают мощность систем, ответственных за адаптацию. Именно здесь автор видит основу перехода от срочной адаптации к долговременной.
В работе Абдылдабекова Т.К. и М.Т.Туркменова (1975) показано отличие акрофаз показателей гемодинамики у жителей низко- и высокогорья. То есть гипоксический фактор, его действие на организм в определенном заданном режиме является тренирующим и корригирующим фактором, приводящим к формированию долговременной адаптации (Зволинский П.В., Ломакин Ю.В., 1995). Таким образом, отмечает Матыев Э.С. (1991), резко повышается значимость исследований адаптации человека к гипоксии, причем к гипоксии нарастающей.
Необходимо заметить однако, что при горной гипоксии на организм действуют не только сниженное парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе, но и ряд других факторов, таких как пониженная влажность и температура воздуха, повышенная ультрафиолетовая радиация, отрицательная ионизация воздуха, присутствие в нем аэрозолей растительного происхождения (Алиев М.А., Бекболотова А.К., 1987). Совокупность этих факторов вместе с гипоксией вызывает изменение сопряженности процессов окисления и фосфорилирования, повышает роль гликолиза в энергообмене, приводит к повышению энергозатрат организма, распаду триацилглицеринов, трансформации липидного обмена с уменьшением содержания в крови липопротеидов низкой плотности и увеличением липопротеидов высокой плотности, снижает холестеринемию и т.д. (Яковлев В.М., 1989).
В результате действия указанных факторов в организме развивается десинхроноз и многоэтапная адаптация к горной гипоксии, проходящая три фазы: аварийная мобилизация адаптивных реакций (первые 2-3 недели пребывания в горах, причем длительность этой фазы определяется индивидуальной реактивностью организма), когда повышается уровень функциональной активности различных систем, а также энерготраты организма; переходную фазу и стабильную фазу, когда функциональная активность сердечно-сосудистой системы приближается к равнинному уровню (Миррахимов М.М., 1979, 1986; Миррахимов М.М., Агаджанян Н.А., 1974; Миррахимов М.М., Гольдберг П.Н., 1979; Миррахимов М.М., Иейманалиев Т.С., 1984).
Тренировки к гипоксии значительно повышают резервные возможности организма, являясь эффективным средством усиления его общей резистентности и профилактики стрессов (Федоров Б.М., 1991), приводит к улучшению биоэнергетики организма в целом и транспорта кислорода в тканях (Коваленко Е.А., Малкин В.Б., Катков Ю.А. и др., 1987).
1.4.6. Синхронизация биологических ритмов ритмами гелио-геофизических датчиков времени
В настоящем разделе мы не будем касаться широко изученных и рассмотренных в ряде монографий воздействий метео-климатических факторов на сердечно-сосудистую систему и ее ритмы, а обсудим роль природных электромагнитных полей и их возмущений, получивших статус одного из важнейших времядатчиков биологических систем лишь в последнее время, благодаря прогрессу научных космических исследований.
Именно благодаря космическим исследованиям стало очевидным, что Земля, как и все остальные планеты солнечной системы, непрерывно подвергаются воздействию потоков заряженных частиц и межпланетного магнитного поля, изменяющихся с солнечной активностью. Крупномасштабные электрические и магнитные поля в околоземном пространстве создаются вследствие взаимодействия собственного магнитного поля Земли (магнитосферы Земли) с потоками солнечных заряженных частиц, называемых солнечным ветром (СВ) (Рис.1). Эти потоки заряженных частиц, истекающие из Солнца радиально, несут с собой солнечное магнитное поле. Магнитное поле Солнца (ММП), из-за его вращения закручивается и образует спиралевидную структуру в межпланетном пространстве, если смотреть с полюсов эклиптики (Wilcox J.M., N.F.Ness,1965), то есть |
