70328

Стресс и адаптация: Учебно-методическое пособие

Книга

Медицина и ветеринария

Настоящее учебно-методическое пособие составлено в соответствии с требованиями учебных программ по нормальной физиологии и предназначено для самостоятельной работы студентов при подготовке к занятиям и экзаменам, при решении тестовых и ситуационных задач.

Русский

2014-10-18

302.88 KB

31 чел.

Министерство здравоохранения РФ

Новосибирская государственная медицинская

академия

Кафедра нормальной физиологии

Стресс и адаптация

Учебно-методическое пособие

по курсу нормальной физиологии  для     студентов медицинских специальностей

Новосибирск   2001


Министерство здравоохранения РФ

Новосибирская государственная медицинская

академия

Кафедра нормальной физиологии

Стресс и адаптация

Учебно-методическое пособие

по курсу нормальной физиологии  для     студентов медицинских специальностей

Авторы-составители:

Доктор медицинских наук, профессор Куликов В.Ю.

Доктор биологических наук, доцент Пиковская Н.Б.

Новосибирск   2001


Учебно-методическое пособие. Новосибирск: Новосибирская государственная медицинская академия, 2001.  64с.

Настоящее учебно-методическое пособие составлено в соответствии с требованиями учебных программ по нормальной физиологии и предназначено для самостоятельной работы студентов при подготовке к занятиям и экзаменам, при решении тестовых и ситуационных задач.

Издание рассчитано на студентов всех факультетов медицинских институтов, педагогических институтов и университетов.

Печатается по постановлению ЦКМС от 21 марта 2001г.,

протокол № 4.

Авторы-составители:

Доктор медицинских наук, профессор Куликов В.Ю.

Доктор биологических наук, доцент Пиковская Н.Б.

Технический редактор Пыстина Е.А.

Рецензенты:

Заведующий кафедрой биохимии НГМА, доктор медицинских наук, профессор Шарапов В.И.

Заведующая кафедрой педагогики и медицинской психологии, доцент Безродная Г.В.

  Новосибирская  государственная медицинская академия, 2001


ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 2

Адаптация 6

Формы адаптации 6

Фазы развития процесса адаптации 10

Структурный след адаптации, кросс-адаптация 12

Плата за адаптацию 19

Механизмы адаптации 22

Стресс как неспецифическая реакция организма 22

Физиологические механизмы стресса 28

Молекулярно-клеточные проявления стресса 48

Повреждающее действие стресса. 50

Механизмы защита от повреждающего действия стресса 56

Цена адаптации или болезнь? 59

Литература 64


Введение

Освоение  не только экстремальных регионов нашей планеты, но и  окружающего ближнего и дальнего космического пространства  определяет особую фундаментальную и практическую значимость адаптации, которая  становится одной из центральных проблем в современной биологии и медицине, проявляясь как на индивидуальном, так и на популяционном уровне. Даже теоретически невозможно предположить наличие стабильного состояния во взаимоотношениях человека и человеческих популяций с окружающей природно-климатической, техногенной, так и биосоциальной средой. Эти взаимоотношения, эволюционируя во времени и пространстве, в ряде случаев в результате деятельности самого человека, на каждом из этапов эволюции  ставят перед организмом все новые и новые проблемы, стимулирующие каждый раз напряженность функционирования  определенных адаптивных реакций и систем. Современные популяции людей уже нельзя рассматривать  как консервативно устойчивые группы, постоянно изолированные на протяжении поколений в освоенном ими пространстве. Скорее всего, это непрерывные потоки людей, мигрирующих через географическое пространство в сложном переплетении социальных, производственных и природных условий. Если на заре цивилизации человек, борясь за свое выживание, сталкивался в первую очередь с природными катаклизмами, температурными перепадами, интенсивной физической нагрузкой, хищниками, врагами себе подобными, с аритмией питания и его неадекватностью,  то последующие тысячелетия и особенно десятилетия, характер внешних, средовых факторов кардинально изменился. На арену жизни выходят принципиально новые воздействия, с которыми человечество в процессе своей предшествующей жизни ещё не сталкивалось, воздействия, которые, угрожая сохранению постоянства внутренней среды организма, вызывают напряжение  как наиболее универсальных, так и достаточно специфических  регуляторных и гомеостатических систем. Увеличивается количество действующих факторов, причем факторов самой различной природы, начиная от природных, космических, физических и социальных, а в последние годы и ксенобиотиков (включая лекарственные препараты).  Это увеличение переводит проблему адаптации в новое русло, определяемое тем, что конечный биотропный эффект, т.е. сохранение постоянства внутренней среды, достигается  громадным напряжением большого количества сопряженных между собой реакций и систем. Эти системы в ряде случаев,  уже не способны выполнить свои эволюционно закрепленные функции, что чревато наступлением болезней адаптации, являющихся по существу базисом для болезней цивилизации. В этом случае, по-видимому, возможно уже говорить о патологии самих систем, участвующих в процессах адаптации.

Стратегия выживания биосистемы в экстремальных условиях определяется в первую очередь направленностью, характером и глубиной отклонения  показателей гомеостаза от  контрольных величин, которые характерны для  индивида или вида в целом вне действия экстремальных факторов, т.е. в условиях относительной нормы.

Постоянство внутренней среды организма, которое обеспечивает и целостность клеток,  и возможность выполнения ими своих функций, следовательно, и функционирование организма, является необходимым условием существования организма в постоянно меняющихся условиях внешней, окружающей нас, среды. Естественно, что в процессе эволюции все организмы приобрели способность к адаптации  приспособлению к конкретным условиям обитания, проявляющейся в   устойчивость к действию определенных факторов окружающей среды. Эта устойчивость к одним факторам или комплексу факторов сопровождается снижением устойчивости в действия ряда других воздействий. Это состояние носит название кросс-адаптации (перекрестной адаптации). Феномен чрезвычайно распространенный и важный как для понимания патогенеза экологически обусловленных заболеваний, так  и  для обоснования региональных и этнических основ фармакокинетики лекарственных препаратов и ксенобиотиков в целом.

Для человека проблема адаптации приобретает особое значение, во-первых, потому, что смена условий жизни, как правило, включает не только  изменение основных параметров окружающей среды, но и социальные изменения, во-вторых, человек должен не просто выжить при перемене условий, но и  активно работать.

Таким образом, для будущего врача изучение  механизмов адаптации и стресса важно по следующим причинам:

  1.  Все мы жители региона, климат которого трудно назвать комфортным. Наша жизнь, трудовая и учебная деятельность и болезни протекают на фоне и уже имеющейся адаптации, и постоянно протекающей адаптации к резким сезонным сменам температуры, освещенности, влажности, более или менее холодным зимам и т.д.
  2.  Трудовая деятельность в настоящее время такова, что требует переездов в другие климатические зоны и часовые пояса.
  3.  В настоящее время человек широко контактирует с результатами собственной деятельности: техногенными факторами окружающей среды такими как разнообразные выбросы токсических отходов производства, повышенный радиационный фон, загрязнение продуктов питания и питьевой воды.
  4.  Часть широко распространенных неинфекционных заболеваний, таких как ишемическая болезнь сердца, гипертоническая болезнь, аллергозы в определенной мере может рассматриваться как результат несостоятельной адаптации.
  5.  Любое заболевание, с которым Вам придется встретиться, тоже является стрессирующим фактором. Поэтом неспецифические реакции организма, свойственные процессу адаптации, вплетаются в специфическое течение болезни, иногда облегчая, а иногда осложняя ее течение. Следовательно, эти механизмы должны быть учтены в тактике лечения.
  6.  И последнее, специфика обучения в институте, по сравнению со школьным, предъявляет повышенные требования к студенту. Изменение социального статуса, высокие учебные нагрузки на фоне относительной свободы, новый коллектив, у многих переезд в иную климатическую зону требуют адаптации организма. Кроме того, после окончания обучения Вам предстоит еще один этап адаптации  начало трудовой деятельности в незнакомом коллективе, на новом месте и с другими требованиями.

Обратим внимание на то, что если основной целью организма при изменении условий внешней или внутренней среды является достижение стабильного состояния адаптации (состояние адаптированности) то достижение этого состояния реализуется в результате процесса адаптации. Адаптация включает в себя два параллельно протекающих процесса  специфические изменения в системе органов, на которую ложится основная нагрузка в адаптации к конкретному повреждающему фактору и неспецифическая реакция всего организма, которая создает необходимые для специфической адаптации условия.   

Эту реакцию называют общим адаптационным синдромом, или стрессом. Именно этой реакции организма мы отводим основное место в этом пособии, и делаем это по двум причинам: 1) эта реакция сопровождает любое напряжение организма, 2) эта реакция в том случае, если она слишком выражена, или протекает долго способна из средства адаптации перейти в основу патогенеза большого класса заболеваний.  Все это делает необходимым для будущего врача углубленное изучение механизмов адаптации  человека. Нарушение процессов адаптации, или дизадаптация, зачастую, по данным И.В. Давыдовского трансформируется в организованную патологию, т.е. патологию, которую при действии угрожающих жизни факторов организм  сам организует, «выбирая» из двух зол наименьшее. Лучше жить с определенным дефектом, сопровождающимся снижением качества жизни и её продолжительностью и. т.д., чем не жить вовсе.

Значение этой проблемы для  практической  медицины особо  значимо  в связи с тем, что  адаптация является переходным процессом между здоровьем и болезнью и поэтому недостаточность  адаптивных резервов  является основой  снижения надежности организма, приводящей к   развитию патологических процессов.

Именно поэтому разработка критериев  состояния адаптивных реакций организма человека приобретает  все  большее практическое значение, с одной стороны для оценки состояния здоровья и его резервов, с другой для  ранней диагностики  предболезненных (преморбидных) состояний, что важно при разработке научно обоснованных  принципов  первичной   профилактики  заболеваний.

С пожеланием успехов, авторы.


Адаптация

Формы адаптации

Адаптация

Адаптация срочная и долговременная

Структурный след адаптации

Акклиматизация

Резистентность специфическая и неспецифическая

Кросс-адаптация

Дизадаптация

Адаптивность

Приспособленность

Реадаптация

Цена адаптации

В.П. Казначеев (Казначеев В.П.,1980) характеризует адаптацию как ”…процесс поддержания функционального состояния гомеостатических систем и организма в целом, обеспечивающий его развитие, сохранение, работоспособность  и  максимальную продолжительность жизни в адекватных и неадакватных условиях среды”. При этом под адекватными условиями среды   подразумеваются   такие, которые  соответствуют  генофенотипическим  свойствам организма, а под неадекватными  условия  не соответствующие   в  данный  момент  генофенотипическим свойствам организма.

Из этого определения следует важное положение о том,  что поддержание жизнедеятельности  организма  в неадекватных условиях внешней среды, при   сохранении оптимальных характеристик жизненных функций, требует дополнительного  включения физиологических механизмов и их более интенсивного функционирования, выходящего за рамки такового  в  адекватных  условиях. При  этом следует подчеркнуть, что приспособление к   экстремальным условиям среды, угрожающим сохранению постоянства внутренней среды организма, как  правило, обеспечивается  за  счет  дополнительной   мобилизации биологических резервов организма, не функционирующих в адекватных условиях существования. Дополнительная мобилизация адаптивных резервов организма  в этом случае носит эвристический  характер, обусловленный новизной возникающих проблем  требующих своего решения.

Употребляя термин адаптация, следует иметь в виду, что он рассматривается, как правило, с двух позиций. С одной стороны под адаптацией понимают процесс более или менее растянутый во времени и связанный с направленной и специфической активацией тех или иных регуляторных и гомеостатических систем организма, с целью поддержания постоянства внутренней среды, с другой стороны  этот термин  зачастую рассматривается как итог процесса адаптации, проявляющийся в формировании состояния адаптированности.

Состояние адаптированности организма характеризуется переходом его регуляторных и гомеостатических систем на новый уровень регуляции, для которого характерно формирование новой структуры взаимоотношений между органами и системами органов, активация одних и депрессия других гормональных и метаболических систем и т.д.

Хорошо известно, что все виды растений и животных, включая человека, великолепно приспособлены к тем условиям обитания, в которых протекает их жизнь. Различные индивиды обладают различными адаптивными резервами, связанными с их гено-фенотипической гетерогенностью.  Характерные черты такой приспособленности  форма и размеры тела, цвет кожи и глаз, набор ферментов и т.д.  являются результатом эволюции. Эти черты передаются по наследству и называются генотипической адаптацией. Следовательно, генофенотипическую гетерогенность можно рассматривать, с одной стороны как проявление популяционной гетерогенности  в целом, которое получило название «преадаптация», с другой стороны это состояние зачастую является исходом адаптогенеза, т.е.  длительного эволюционного процесса, который  прошли те или иные этносы в условиях проживания в том или ином регионе, например севере, высокогорье. В процессах адаптогенеза специфические особенности взаимоотношений между популяцией и средой закрепились в формирование определенных конституциональных, морфофункциональных свойствах индивидов, составляющих основу того или иного этноса.

Популяционная гетерогенность, отражающая специфические особенности   взаимодействия  видовых и индивидуальных программ развития в условиях конкретного экологической ситуации является проявлением видовой адаптации, формирующейся в процессе эволюции, и может рассматриваться с позиций генетической природы адаптивных реакций, происходящих на разных уровнях организации  и в различных ситуациях. Важно отметить, что некоторые организации, первоначально нейтральные или даже слабо выраженные в силу плейотропизма, коррелятивной изменчивости, гетерозиготности при благоприятных изменениях среды обитания могут быть использованы сразу,   т.е. в готовом виде. Такой способ адаптации как необходимую предпосылку  эволюции  организмов  можно охарактеризовать как преадаптацию.

Это понятие, введенное в научную терминологию французским генетиком и зоологом Люсьеном Кено, оказалось достаточно  плодотворным, объясняющим  целый ряд феноменов, связанных и различными вариантами реагирования индивидов на воздействие одинаковых средовых факторов.

В этом  плане достаточно показательными являются данные по адаптивному значению мутаций в условиях действия на организм различных  температур. Было установлено, что нормальные особи ряда низших ракообразных живут при 20С,  и погибают при 27С. Однако внутри клона выделялись мутанты, температурный оптимум которых составлял 30С, в то время как при 20С они оказывались нежизнеспособными. Эти факты являются замечательной иллюстрацией целесообразности популяционной гетерогенности, когда при смене структуры  либо интенсивности действующих факторов среды такие “преадаптированные” мутанты могут сразу же приобрести решающее значение для сохранения  вида. Вероятно, с нарастанием повреждающего действия факторов среды наблюдается  все  большее  преобладание  видовых вариантов реагирования, направленных на сохранения вида как  единого целого. Индивиды,  в этом случае, являются лишь инструментами такого реагирования, отражая специфику и направленность реакции. Гетерогенность реагирования может быть связана   не только с генетически предопределенной  программой индивидов, но  и  появлением состояния импринтинга.  Импринтинг впервые  описан  Шпальдингом  в  1872 г.  и детально разработан в трудах К. Лоренца (1937), который считал, что импринт проявляется на  определенных этапах постнатального   развития как особо быстрый способ обучения и отличается от  ассоциативного  обучения следующими чертами:

1) импринт (по Лоренцу) возникает только в течение вполне определенного периода  на  самых  ранних стадиях жизни организма, периода, во многом весьма кратковременного; 2) действие импринта необратимо; 3) импринт определяет последующее  поведение  взрослого животного; 4) импринт может переносится (генерализоваться) со  специфического  объекта-стимула на другие объекты того же класса, из которого происходит обьект-стимул, т.е. импринтированное животное скорее будет реагировать на видовые (более  общие)  характеристики  объекта-стимула, чем на индивидуальные особенности объекта.  

Вместе с тем, в процессе взаимодействия организма с окружающей средой формируется фенотипическая, индивидуальная адаптация к совершенно конкретным условиям жизни и трудовой деятельности. Приобретаемые в процессе жизни фенотипические особенности накладываются на наследственные признаки и формируют в итоге индивидуальный морфо-функциональный и экологический «портрет»  человека. Если повреждающий фактор снят и больше не действует, наступает реадаптация, обратное изменение и структуры и функции системы, ответственной за адаптацию, а, следовательно, и функционирование всего организма. Особенностью реадаптации является то, что при встрече вновь с повреждающим фактором адаптация протекает быстрее и легче, остается память. В этом отношении особый интерес представляет адаптация к определенному виду деятельности  умственной, сложной физической работе, профессиональные навыки. Возникнув один раз и закрепившись в виде условных рефлексов и связей между нейронами коры головного мозга, мозжечком, мотонейронами спинного мозга, что является структурным следом, даже длительно не употребляемые, они воспроизводятся при необходимости быстрее и легче, чем новые навыки.

Фазы развития процесса адаптации

Процесс адаптации носит фазовый характер, в результате которого возможно или невозможно достижение конечного результата – развитие состояния адаптированности организма либо к одному фактору, либо к комплексу факторов.

Индивидуальную адаптацию можно рассматривать, как процесс, в результате которого организм приобретает устойчивость к определенному фактору (факторам) окружающей среды, и, таким образом, получает возможность жить в условиях ранее не совместимых с жизнью и решать задачи, прежде не разрешимые. В этот процесс включены многочисленные физиологические реакции, которые в конечном итоге приводят к тому, что определенным образом изменится структура органа или системы органов. Организм человека и животных может адаптироваться к чрезвычайно разнообразным  факторам: это и снижение содержания кислорода в окружающей среде, и колебания температуры, и физические нагрузки, и растущий объем информации, и широкие контакты с людьми. Необходимо отметить, что адаптация к гипоксии не обязательно требует подъема в горы  ряд заболеваний, таких как пороки сердца, бронхо-легочные сопровождаются гипоксией. Адаптация к изменению температуры не обязательно связана с изменением зоны проживания:  это и работа в горячих цехах в металлургическом производстве, в горячих и влажных в ткацком, работа на открытом воздухе, даже в зоне умеренного климата. Адаптация к физической нагрузке предполагает не столько увеличение силы мышц, сколько образование новых двигательных актов, в которых организуются новые мышечные, а значит и нейронные ансамбли, новые последовательности сокращения мышц. Для организации таких двигательных актов необходимо создание новых программ координации мышечной деятельности в дополнение к врожденным. Такие программы создаются в головном мозге.

В данном пособии мы не ставим перед собой задачи описать все виды адаптаций к различным условиям и повреждающим факторам, приведем лишь несколько примеров для иллюстрации общих закономерностей процесса. Итак, в чем суть адаптации, например, к гипоксии? При действии недостатка кислорода происходит увеличение минутного объема дыхания, преимущественно за счет увеличения частоты дыхания. Начальный этап адаптации возникает непосредственно после начала действия раздражителя, и, как мы видим, реализуется на основе готовой функциональной системы  дыхательной. Этот начальный этап называется срочной адаптацией, или аварийной фазой. В аварийную фазу повышенная активность гормональных и метаболических систем протекает некоординированно, с элементами хаотичности. Реакции генерализованы и неэкономны и часто превышают необходимый для данных условий уровень. Управление функциями со стороны нервной и нейрогормональных системы  недостаточно синхронизированны и вся фаза носит как бы поисковый характер. Аварийная фаза адаптации в основном протекает на фоне повышенной эмоциональности (чаще отрицательной модальности). Следовательно, в механизмы протекания этой фазы включаются структуры центральной нервной системы, которые обеспечивают эмоциональные сдвиги в организме (ретикулярная формация, лимбическая системы и. т.д.).

Аварийная стадия адаптации может быть выражена по-разному в зависимости от индивидуальных особенностей организма (типа конституции, состояния высшей нервной деятельности)

Важнейшей чертой срочной адаптации является то, что деятельность организма протекает на пределе его физиологических возможностей. Так, бег не тренированного человека происходит на фоне такого уровня гипоксии, что и дыхательная и сердечно-сосудистая система работают на предельных величинах минутного объема дыхания и крови. Итак, срочная адаптация  это быстрое повышение активности системы, ответственной за адаптацию до пределов ее функционального резерва. Повышение активности системы происходит на основе готовых программ.

Долговременный этап адаптации возникает постепенно, в том случае, если факторы окружающей среды действуют длительно или многократно. Долговременная адаптация развивается на основе многократной реализации срочной адаптации. Она характеризуется уменьшением общей возбудимости нервной системы и формированием функциональных систем, обеспечивающих управление адаптацией. В результате количественного накопления изменений организм приобретает новое качество, при адаптации, например к гипоксии, характеризующееся тем, что  происходит увеличение числа альвеол в легких, концентрации миоглобина в миокарде, эритроцитов и гемоглобина в крови, увеличивается количество митохондрий в ткани миокарда, происходит умеренная гипертрофия миокарда. Организм становится адаптированным, приспособленным к новым условиям существования. Приспособленность  это количественная мера соответствия организма внешним условиям.

Если сравнить срочный и долговременный этапы адаптации, то становится ясно, что переход от срочного к долговременному этапу является узловым моментом потому, что делает возможной постоянную жизнь организма в новых условиях, расширяет сферу его обитания и свободу поведения в меняющейся биологической и социально среде. Из приведенного примера становится ясно, что долговременная адаптация не возможна без изменения структуры клеток, органа, или системы органов. Итак, долговременная адаптация ( это повышение активности системы, ответственной за адаптацию на основании изменения ее структуры ( появления системного структурного следа адаптации.

Структурный след адаптации, кросс-адаптация

Следует иметь в виду, что состояние адаптированности  биосистемы  к   тому  или иному средовому фактору, или комплексу факторов сопровождается развитием феномена кросс-адаптации. Для этого  состояния  характерна активация одних и депрессия других регуляторных и гомеостатических систем. Морфо-функциональные изменения, которые возникли в результате адаптации, называются структурным следом адаптации.

При адаптации к гипоксии, например, происходят изменения в структуре легочной ткани, т.е. в той системе, которая первой реагирует на воздействие неблагоприятного фактора. Структурные изменения, которые произошли в системах транспорта и утилизации кислорода называются системным структурным следом адаптации ( след именно в той системе, которая оказалась в фокусе воздействия того или иного фактора на организм. При действии на организм, например, ксенобиотиков (чужеродные вещества, к которым относятся большинство  лекарственных препаратов) роль системы, специфически ответственной за их биотрансформацию (разрушение, удаление), играет  система микросомального окисления, которая локализована в клетках печени и функционирует при участии цитохрома Р-450. На срочном этапе адаптации эта система перерабатывает лишь определенное количество ксенобиотика, однако, при длительном приеме препаратов увеличение числа и активности микросомальных ферментов приводит к повышению устойчивости к вводимому веществу. На этот вариант адаптации следует обратить внимание, потому что, в условиях клиники он диктует необходимость увеличения дозы лекарственного препарата, либо его замены.

Формирование системного структурного следа в легких (при адаптации к гипоксии), скелетных мышцах (при адаптации к физической нагрузке), печени (при действии ядов и токсинов)  приведет к тому, что организм приобретет устойчивость или резистентность к конкретному повреждающему агенту. Такая резистентность называется специфической. Совершенно ясно, что только одна легочная ткань, или клетки печени не в состоянии обеспечить выживание организма и его активность в новых условиях. Доставка кислорода тканям при увеличении только жизненной емкости легких не изменится, если параллельно не произойдет увеличения минутного объема крови, увеличения числа открытых капилляров в легких, увеличения концентрации гемоглобина и числа эритроцитов. Таким образом, изменяется функционирование всего организма в целом, он приобретает резистентность к гипоксии за счет подключения новых звеньев к системе, ответственной за адаптацию и общая мощность этой системы становится намного выше. Представим себе, что адаптированный к гипоксии человек берется за интенсивную физическую работу. Совершенно очевидно, что такая работа на первом этапе окажется для него более легкой, чем для не адаптированного, потому что у адаптированного выше жизненная емкость легких, эффективнее работает миокард, эффективнее переносится кислород к работающим мышцам. Следовательно, адаптировавшись к гипоксии, он одновременно оказался более устойчивым к другому фактору. Такие перекрестные эффекты называются перекрестными или кросс-адаптациями. Далеко не всегда адаптированность к одному фактору увеличивает устойчивость к другому. Продолжим наш пример и посмотрим, каковы результаты работы человека устойчивого к гипоксии по сравнению с другим, умеющим выполнять такую работу: и по количеству выполненной работы и по ее качеству результат будет не в пользу первого, потому, что к выполнению длительной и, особенно, сложной работы тоже происходит адаптация. Эта адаптация заключается не только в повышении выносливости скелетных мышц, но и в формировании новых связей в коре головного мозга. Следовательно, кросс-адаптации могут быть и положительными и отрицательными, могут повышать общую резистентность организма к различным повреждающим факторам и снижать ее. Например, адаптация к гипоксии повышает устойчивость к теплу, потому, что в основе этой адаптации лежит увеличение легочной вентиляции, а устойчивость к холоду по той же причине снижается, потому, что при повышенной легочной вентиляции увеличивается потеря тепла. Итак, кросс-адаптацией называется изменение специфической резистентности организма к определенному фактору на фоне адаптации к другому. Таким образом, рассматривать общую резистентность организма можно только по отношению к определенному повреждающему фактору.

Изменение резистентности организма в процессе адаптации обусловлено тем, что организм приобретает жизнеспособность в конкретных условиях ценой повышения активности и эффективности одних систем и снижения активности других. Такое изменение активности происходит благодаря перераспределению энергетических ресурсов для обеспечения работы системы ответственной за адаптацию.  Направление энергетических и пластических ресурсов к интенсивно работающей системе осуществляется путем перераспределения кровотока в пользу этой системы. Обеднение некоторых систем происходит потому, что работа главной, в конкретном случае, системы решает вопрос о выживании организма.

Одной из важных особенностей перестройки морфо-функциональных систем, лежащих в основе кросс-адаптации организма является перестройка  мембранных структур клеток и изменение чувствительности рецепторов к регуляторным влияниям. Происходит увеличение числа и чувствительности рецепторов к биологически активным веществам, следовательно, повышение реактивности рецепторов в рамках сформировавшейся специфической системы, лимитирующей выживание организма. Итак, в основе кросс-адаптации лежит не только изменение резистентности организма к действующему фактору, но и повышение реактивности одних систем и снижение других.

Рассмотрим подробнее механизм возникновения структурных изменений в органах и системах органов, происходящие в процессе адаптации и гарантирующих надежную долговременную адаптацию. Вам, конечно, хорошо известно, что в основе увеличения числа клеток, размеров клеток и входящих в них органелл, синтеза новых ферментов лежит повышение  скорости синтеза и количества нуклеиновых кислот. Уже давно установлено и постоянно подтверждается в новых экспериментах, что темп синтеза ДНК  и РНК  прямо пропорционален интенсивности функционирования структуры. Выяснилось, что ключевым звеном, активирующим синтез РНК, является снижение концентрации АТФ в интенсивно работающей клетке. В связи с этим важно вспомнить о том, что АТФ в клетке используется как на восстановление ионных градиентов и возбудимости клетки, так и на выполнение ею специфической функции: сокращение, трансэпительальный перенос, секрецию. Следовательно, чем интенсивнее функционирует клетка, тем выше расход АТФ.  Оказалось, что гипертрофию клеток можно вызвать любыми воздействиями, которые снижают в ней концентрацию макроэргических фосфатных соединений. Чрезвычайно важно то, что ни повышение транспорта аминокислот, ни доставка глюкозы в клетку не приводят к активации генетического аппарата. Следовательно, доставка пластического материала является необходимым, но не достаточным условием повышения синтетических процессов в клетках. Только повышение интенсивности функции клетки является тем обязательным  процессом, который открывает доступ к генетическому аппарату. Этот доступ достаточно глубок: увеличивается не только интенсивность синтеза информационной РНК и, следовательно, белка, но увеличивается количество доступных участков ДНК для транскрипции, т.е. количество активных генов на единицу массы клетки.

Энергетический баланс клетки и концентрация фосфорных макроэргических соединений  не единственный регулятор генетического аппарата клеток. Мощным индуктором процессов транскрипции является ц-АМФ,  вторичный, внутриклеточный посредник большого числа гормонов и биологически активных соединений. Следовательно, активация нервной и гуморальной регуляции, стимуляция клетки тоже приводит к увеличению синтеза РНК и белка. Есть еще несколько метаболитов  регуляторов, которые являются кандидатами на роль активаторов транскрипции, не будем их перечислять, но отметим одну принципиальную деталь  все эти метаболиты являются строго внутриклеточными регуляторами, не покидают клетку и не выходят в кровь. Этот факт свидетельствует о том, что все структурные изменения происходят именно в клетках той системы, на которую ложится максимальная нагрузка в процессе адаптации к конкретному фактору.

Рассмотрим некоторые особенности системного структурного следа  тех морфологических изменений, которые позволяют системе функционировать на новом уровне и лежат в основе долговременной адаптации.

  1.  Формирование системного структурного следа обеспечивает увеличение физиологических возможностей доминирующей системы не за счет глобального роста массы ее клеток, а за счет роста именно тех клеточных структур, которые лимитируют функцию данной системы. Таким образом, повышается эффективность работы системы, обеспечивающей адаптацию. Например, в мышцах при адаптации к физическим нагрузкам на выносливость увеличивается число митохондрий, активность ферментов дыхательной цепи, повышается активность ферментов, ответственных за удаление ионов Ca ++, повышается количество Н-цепей миозина, обладающих АТФ-азной активностью. В сердце и сосудах увеличивается число и чувствительность адренорецепторов, что увеличивает реактивность системы и способность реагировать на меньшую дозу катехоламинов. При адаптации к увеличивающимся дозам ядов происходит не просто гипертрофия печени, а возрастает активность ферментов, разрушающих яд.
  2.  Системный структурный след образуется при адаптации к самым различным факторам окружающей среды и конкретные морфологические изменения специфичны для каждого из повреждающих факторов. Так, например, при адаптации к физической нагрузке это и гипертрофия двигательных нейронов, и образование новых временных связей между этими нейронами, и умеренной гипертрофией миокарда, ростом АТФ-азной активности миозина, увеличением числа коронарных капилляров, гипертрофией скелетных мышц и увеличением в них числа митохондрий. Последняя особенность имеет принципиальное значение, потому, что увеличивает эффективность утилизации кислорода. При адаптации к длительному и интенсивному действию холода структурный след выражается в гипертрофии симпатических нейронов и ткани щитовидной железы, увеличении числа митохондрий в скелетных мышцах и бурой жировой ткани. В процессе высших адаптационных реакций организма  приобретение новых навыков, изменение поведения  структурный след представляет собой новые временные связи в коре головного мозга. Временные связи  это увеличение количества медиатора, повышение возбудимости нейронов за счет увеличения синтеза рецепторов, увеличение числа шипиков на дендритах, новые транспортные белки, переносящие медиатор от тела клетки к синапсу  эти изменения обусловлены синтезом белка. Временные связи это условные рефлексы, сложные системы условных рефлексов, это наша память, наши знания, умения, которые позволяют работать на новом профессиональном уровне. Следует отметить, что непосредственно после своего возникновения новые связи не прочны, легко исчезают, затормаживаются. Для их закрепления требуется, время и повторение. Таким образом, формируется адаптация к потоку информации.
  3.  Системный структурный след почти всегда содержит некоторые избыточные компоненты, которые влияют на резистентность организма не только к тому фактору, к которому шла адаптация, но и к другим. Если при этом резистентность к другому фактору возрастает  это положительная кросс-адаптация, а если снижается  отрицательная. Некоторые примеры перекрестных адаптаций мы уже привели, рассмотрим еще два: при адаптации к холоду увеличение мощности системы, ответственной за теплопродукцию может сочетаться с поражением печени,  в результате снижается резистентность к химическим факторам. Адаптация к чрезмерным физическим нагрузкам может нарушить эффективность системы иммунитета и снизить резистентность к простудным  инфекциям.

Итак, системный структурный след является морфологической основой изменения функции и полноценной адаптации. Изменение структуры невозможно без обращения к генетическому аппарату клеток и синтеза новых строительных и ферментативных белков. Вместе с тем, изменение структуры требует не только активации генетического аппарата клетки, но и доставки необходимого энергетического и строительного материала.

Попытаемся схематично представить основные этапы адаптации.

Воздействие повреждающего фактора, который может изменить уровень одного или нескольких параметров внутренней среды организма.

  1.  Срочная адаптация  функционирование организма на пределе функциональных возможностей, обусловленная предельным напряжением системы, обеспечивающей адаптацию к данному фактору.

Активация генетического аппарата клеток системы, обеспечивающей адаптацию к данному фактору. Включение системы, открывающей доступ к энергетическим ресурсам организма.

Долговременная адаптация 

изменение структуры  доминирующей системы  структурный след адаптации

Системный структурный след (изменение в строении и функции системы, ответственной за адаптацию) и повышение специфической резистентности, устойчивости к данному, повреждающему фактору.

Структурный след в других системах организма, который изменяет неспецифическую резистентность организма, его устойчивость или неустойчивость к другим факторам кросс-адаптации

Цена специфической адаптации  износ системы, ответственной за адаптацию, истощение энергетических и структурных  резервов.

Удаление

повреждающего

фактора

Неспецифическая цена адаптации  нарушение деятельности систем, непосредственно не связанных с адаптацией к данному фактору.

Реадаптация

Дизадаптация

В следующем разделе рассмотрим ряд положений о так называемой плате за адаптацию, которая является практически неотъемлемой часть любого адаптационного процесса.

Плата за адаптацию

Цену адаптации необходимо рассмотреть с двух позиций:  1) это прямое изнашивание функциональной системы, на которую падает главная нагрузка и 2) это отрицательные перекрестные эффекты в виде нарушений функционирования органов и систем не связанных непосредственно с адаптацией к конкретному фактору. Например, увеличение размеров альвеол может привести к снижению их эластичности и развитию эмфиземы легкого. Накопление кальция в миокарде в процессе адаптации и гипертрофии параллельно с повышением сократимости может привести к чрезмерному повышению возбудимости кардиомиоцитов и вызвать фибрилляцию. При адаптации к гипоксии, физическим нагрузкам снижается активность иммунной системы, системы пищеварения и выделения, связанные с уменьшением кровоснабжения этих органов. Примером цены адаптации, реализующейся на гормональном уровне, может служить известное явление нарушения полового созревания и менструального цикла у спортсменок высокого класса, занимающихся видами спорта, связанными с уменьшением содержания жира в организме, например у гимнасток. Цена адаптации отражает общебиологическую закономерность, которая состоит в том, что все приспособительные реакции организма обладают лишь относительной целесообразностью. Отсюда цена адаптации может рассматриваться как комплекс предпатологических или патологических изменений в организмы, сопровождающих процесс адаптации. Эти изменения происходят и в системе, ответственной за адаптацию, и в других системах.

Не следует думать, что цена обязательна для всех адаптивных процессов и всегда велика. Она зависит от вида повреждающего фактора, силы и времени его действия, адаптивности организма, т.е. его генетически детерминированной (норма реакции) способности приспособиться.  В тех случаях, когда сила и длительность факторов высоки, а адаптивность снижена, возникает дизадаптация, нарушение механизмов адаптации и невозможность адаптироваться. Фактически дизадаптация  это очень высокая цена адаптации, как раз та область, которая должна лежать в сфере Ваших будущих профессиональных интересов. Наиболее важным в отношении цены и болезни фактором является индивидуальная адаптивность, реактивность организма по отношению и к факторам, вызывающим повреждение, и к тем механизмам, которые лежат в основе процессов адаптации.     Применительно к человеку  такое состояние  адаптированности  организма достигается так называемой величиной биосоциальной платы. Этот термин, введенный  А.П. Авцыным, подразумевает, что в условиях долговременной адаптации и формирования состояния адаптированности организм теряет ряд ранее существовавших физиологических и биосоциальных функций, как бы сосредотачиваясь на процессах выживания в неадекватных условиях за счет минимизации одних и активации других функций. Развитие такого «перекоса» в функционировании регуляторных и гомеостатических систем организма рассматривается как важный элемент в развитии региональной патологии,  в основе которой, и это естественно, лежат достаточно специфические  патофизиологические механизмы, требующие дифференцированных методов коррекции. Применительно к человеку плата за достижение адаптированности  сопровождается повышением энерготрат, глубокими морфо-функциональными перестройками, нарушениями обмена веществ и повышением риска заболеваемости. В зависимости от интенсивности действующих на организм экстремальных факторов можно выделить несколько вариантов долговременной адаптации организма, которые подчиняются зависимости «доза-эффект». Состояние незавершенной адаптации часто называют термином либо дизадаптация, либо дезадаптация, либо болезнь адаптации, хотя суть этого состояния заключается именно в том, что оно непосредственно предшествует развитию патологического процесса, определяя особенности его течения, диагностики и реабилитации. Мы не рассматриваем исходы кратковременной адаптации, которые, после прекращения действия экстремальных факторов, также могут носить либо полностью обратимый характер, либо сопровождаться развитием тех или иных дефектов, многие из которых носят явные черты патологии. Следовательно, можно говорить об определенной величине биосоциальной платы, которая развивается либо на этапах кратковременной и неспецифической адаптации, либо на этапах долговременной специфической адаптации, сопровождающейся формированием структурного следа адаптации. Именно поэтому выделение достаточно четко ограниченных фаз адаптивных перестроек, особенно в различных регионах  очень условно. Условность такого выделения связана также с тем, что различные индивиды обладают различными адаптивными резервами, связанными с их гено-фенотипическими особенностями. Исследования в  области  экологии гено- и фенотипических популяционных и индивидуальных адаптаций, представляет несомненный самостоятельный интерес как область научных исследований, вскрывающая самые  фундаментальные закономерности эволюционного процесса, позволяющая по-новому  взглянуть, как  на механизмы развития дизадаптивных процессов, так и на формирование острых и хронических заболеваний  внутренних  органов  у  человека в экстремальных условиях. Рассматривая  вслед за И.В.Давыдовским хронические заболевания  как  вынужденную  форму  реагирования  (адаптации) организма в неадекватных условиях среды В.П.Казначеев полагает,  что такая универсальная форма  реагирования биосистемы является проявлением взаимодействия   видовых и индивидуальных программ развития. Целью такой реакции является сохранение основных витальных программ, а в "жертву" приносится часть структурных элементов, функции которых «минимизируются».

Механизмы адаптации

Стресс как неспецифическая реакция организма

стресс

эустресс

дистресс

стрессор

катехоламины

глюкокортикоиды

минералокортикоиды

ГГНС  гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система

В предыдущем разделе мы говорили о специфической перестройке систем, ответственных за адаптацию к конкретному повреждающему фактору или экстремальной ситуации  доминирующая функциональная система  и о перестройке организма в целом, как результатах адаптационного процесса. Однако исторически сложилось так, что сначала было отмечено, что организм реагирует на повреждение или сильное раздражение неспецифическим ответом, затем были описаны характерные черты этой неспецифической реакции и такая реакция получила название стресс. Этот термин ввел канадский исследователь Ганс Селье, он же описал триаду стресса, она хорошо известна. Позднее были изучены и описаны гормональные, биохимические, клеточные механизмы стресса. И лишь после этого стало ясно, что эта неспецифическая реакция, протекающая параллельно с изменениями в деятельности системы, отвечающей на конкретный раздражитель, лежит в основе морфологической перестройки и долговременной адаптации. Поэтому стресс называют еще общим адаптационным синдромом, чтобы отличить от специфической адаптации. Таким образом, понятия стресс и адаптация стали неразделимы, потому, что стало ясно: без стресса  неспецифической реакции организма на любой повреждающий фактор  долговременная адаптация невозможна.

Если механизмы специфических адаптаций разнообразны, зависят от конкретного агента, от реактивности организма, включают в себя несколько структурных и функциональных изменений, то неспецифическая реакция довольно стандартна, протекает в соответствии с общими закономерностями, которые, правда,  пока изучены далеко не все.

Стресс иногда называют реакцией, а иногда напряжением организма при появлении угрожающих или неприятных факторов в жизненной ситуации. Поскольку напряжение организма  это реакция, то из этого определения разумнее оставить слово реакция, приняв во внимание, что реакция активная, в отличие от реакции избегания. Сейчас принять говорить о стрессе, как об особом функциональном состоянии, которым организм реагирует на экстремальное воздействие, несущее в себе угрозу физическому благополучию. Итак,  стресс это неспецифическая реакция организма, которая возникает при воздействии различных сильных раздражителей. Эта реакция представляет собой комплекс изменений, который включает в себя реакции на всех регуляторных уровнях  поведенческом, вегетативном, гуморальном, биохимическом, а так же на психическом, включая субъективные эмоциональные переживания.

Следует различать эустресс и дистресс, эти обобщенные понятия объединяют в себе эффекты, силу и длительность стресса и реактивности к нему организма. Если в результате воздействия происходит адаптация к нему, увеличивается сопротивляемость организма к этому воздействию, то можно говорить об эустрессе, хорошем, тренирующем напряжении организма. Если сила и длительность стрессора велики, или чрезвычайно велика чувствительность хотя бы одной из функциональных систем к этому воздействию и наступает заболевание, пусть даже и на фоне адаптированости, то говорят о дистрессе  цена адаптации оказалась слишком велика.

Воздействия, вызывающие стресс называются стрессорами. Различают физиологические и психологические стрессоры. Физиологические стрессоры оказывают непосредственное действие на клетки организма, к ним относятся боль, гипоксия, изменение осмотического давления внутренней среды, температуры, чрезмерная физическая нагрузка, давление, длительное голодание, словом все изменения, которые нарушают постоянство параметров внутренней среды организма. Понятно, что все эти стрессоры могут воздействовать как на интеро-, так и на экстерорецепторы. Психологические стрессоры  это стимулы, которые сигнализируют и биологической или социальной значимости событий. Это сигналы угрозы, опасности, переживания, обиды, необходимость решения сложной задачи. В соответствии с видом стрессора принято выделять физиологический и психологический стресс. Мы считаем, что такое выделение не правомерно т.к. на все виды стрессоров организм на первом этапе реагирует стереотипной реакцией. Можно лишь условно, для того, чтобы лучше разобраться в механизмах реакции, выделить физиологические, биохимические и психологические компоненты, или механизмы стресса.

Физиологическая компонента стресса  это все реакции организма, обусловленные комплексным действием нервной и гуморальной систем регуляции, направленные в первую очередь на выживание его в экстремальных условиях. Именно эту компоненту стресса мы изучаем в рамках программы нашего курса и на ней сосредоточим свое внимание в этом пособии. Физиологические изменения деятельности организма и отдельных органов и систем можно измерить, т.к. они проявляются в виде изменений, например минутного объема кровообращения, дыхания, моторной и секреторной функции пищеварительной системы, количества и состава мочи, уровнях гормонов, биологически активных веществ, картине крови.

Психологическая компонента стресса  это изменение субъективного состояния человека, которое проявляется в изменении внимания, восприятия, памяти, способности к социальному контакту, самооценке и т.д. Эта компонента стрессорной реакции настолько отличается от физиологической, что даже изучается другими науками со своими методами. Сейчас же мы хотим обратить ваше внимание лишь на то, что психологическое состояние больного человека, стрессированного только собственным состоянием,  существенно изменяется, независимо от того вызвано его заболевание предшествующим стрессом, или нет. Это изменение психики, которое проявляется в изменении отношения к себе, к окружающему, к врачу в том числе, должно обязательно учитываться даже не столько в лечении заболевания, сколько в вашем отношении к больному.

Эмоциональная компонента стресса  это часть психологической компоненты, по сути, то, что можно увидеть в выражении лица, в позе, в изменении голоса. У животных есть масса дополнительных вариантов выражения эмоций, которые мы утратили  положение ушей, хвоста, лап, оскал. Но это лишь видимая часть эмоциональной реакции, она обязательно протекает параллельно с вегетативной реакцией, которая проявляется в повышении минутного объема крови и дыхания, часто в повышении давления, изменении цвета кожных покровов. Таким образом, это еще и видимая часть физиологической реакции. В отношении эмоциональной компоненты стресса важно отметить, что проявление ее  в наибольшей степени зависит от индивидуально-типологической характеристики человека. Тип высшей нервной деятельности, экстра- и интровертивность проявляются именно в эмоциональной реакции.

Тем не менее, в литературе вы часто встретите такие понятия, как эмоциональный стресс, психо-эмоциональный, информационный стресс. Во всех этих случаях имеется в виду именно вид стрессирующего фактора, стрессор, а не особенности реакции организма  реакция включает все компоненты стресса. Остановимся  чуть подробнее, на том, что называется психологическим стрессом (помня о том, что речь идет о стрессирующем факторе). Психологический стресс в литературе подразделяют на информационный и эмоциональный. Информационный возникает в ситуации информационных перегрузок, когда человек не справляется с задачей, не успевает принимать верные решения в требуемом темпе, особенно если высока ответственность за принимаемые решения (например, работа хирургов, врачей скорой помощи, диспетчеров аэропортов, электростанций).  Анализируя определенную ситуацию, текст, решая ту или иную задачу человек перерабатывает полученную информацию. Этот процесс завершается принятием решения. Объем перерабатываемой информации, ее сложность, новизна, необходимость часто принимать решения  все это составляет информационную нагрузку. Если она превосходит возможности человека при его высокой заинтересованности в выполнении данной работы, то говорят об информационной перегрузке. Адаптирует к такой нагрузке изучение и знание множества вариантов возможных ситуаций, профессионализм.

Эмоциональный стресс, как частный случай психологического, вызывается сигнальными раздражителями. Эти сигналы появляются в ситуациях угрозы, обиды, часто в ситуациях, которые называют конфликтными  это ситуации, когда невозможно удовлетворить биологические или социальные потребности. Универсальными стрессорами у человека являются словесные раздражители, они способны оказывать особенно сильное и продолжительное действие. Врачу, как никому другому, необходимо учитывать это обстоятельство, и, принимая во внимание изменение психики больного, учитывать вдвойне.

Итак, стрессирующие факторы чрезвычайно разнообразны. Какова же должна быть интенсивность воздействия для появления ответной реакции в виде стресса? В настоящее время в научной литературе отсутствует общепринятая классификация воздействующих факторов по интенсивности их воздействия. Существующие классификации пользуются такими понятиями как чрезвычайное, стрессовое, экстремальное, сверхсильное воздействие, выделяют умеренную, сильную и экстремальную интенсивность. Выделяют интенсивность подпороговую, пороговую, стрессовую и повреждающую. Понятно, что для характеристики воздействия по силе должны быть объективные критерии, параметры, которые можно измерить каким либо методом. Для определенного вида стрессора, для определенной системы такие критерии существуют, однако общепринятых, приемлемых для практического использования, неспецифических критериев в настоящее время не существует.

Для того чтобы приблизиться к пониманию интенсивности, или силы стрессора вспомним известные нам примеры. Мы знаем, что в организме существует несколько иерархически связанных регуляторных систем начиная от чисто физико-химических и заканчивая поведенческими. Например, закисление среды при интенсивной мышечной работе в первую очередь включает деятельность буферных систем. Следующим этапом является включение местных и собственных механизмов регуляции: выделение ацетилхолина в нервно-мышечных синапсах работающих мышц паракринно приводит к вазодилятации, вазодилатация под действием и АХ, и кислых продуктов метаболизма приводит к увеличению регионарного кровотока, удалению продуктов метаболизма и усиленной доставке кислорода. Это местная гуморальная регуляция. Если этой реакции недостаточно, включается центральная нервная регуляция сначала на бульбарном уровне  увеличивается частота и глубина дыхания,  частота и сила сердечных сокращений. (Обратите внимание на то, что в этом примере становится очевидной цель адаптации  было бы хорошо, чтобы мышцы могли обойтись нормальным уровнем доставки кислорода и использовать его более эффективно.) Если и этого оказывается недостаточно, включается регуляция на уровне коры головного мозга и оценивается возможность прекратить эту работу. Если это не возможно, продолжается возбуждение рецепторов и поток афферентной информации к структурам мозга не прекращается, возникает напряжение систем регуляции и эту ситуацию можно уже рассматривать как стрессирующую. Безусловно, переход регуляторных реакций в стрессорные зависит от реактивности работающих систем: метаболических запасов в работающих мышцах (гликоген, АТФ), активности окислительных ферментов, эластичности сосудов, силы сердечной мышцы, жизненной емкости легких и т.д. Однако, если ситуация продолжается длительное время, резервы для срочного использования будут исчерпаны, так же как и исчерпаны специфические механизмы регуляции в конкретной ситуации, исчерпаны все готовые программы. Следовательно, воздействие должно быть достаточно сильным для того, чтобы включить механизмы центральной регуляции и продолжительным, чтобы поддерживать их потоком импульсов от рецепторов. Именно в такой ситуации в организме появляется необходимость активации какой-то дополнительной, неспецифической, реакции, которая способна вывести организм из сложившегося состояния принципиально другим путем  стресс.

В существовании единого механизма реакции на неблагоприятное воздействие заложен глубокий биологический смысл. Угрожающие воздействия настолько разнообразны, что не может быть готовых программ для выживания и приспособления к любым условиям, поэтому в процессе эволюции выработался единый механизм, который не адаптирует сам, но создает метаболическую и структурную основу для самых разнообразных адаптаций. Можно провести сравнение с механизмами гуморального иммунитета  в организме нет готовых антител, способных нейтрализовать любой антиген, но есть механизм, с помощью которого в короткий срок эти антитела создаются. Стресс мы рассматриваем как универсальный механизм, обеспечивающий не только выживание в неблагоприятных условиях, но и обеспечивающий приспособление  к этим условиям в виде изменения уже имеющихся структур организма. В следующем разделе познакомимся с этим механизмом.

Физиологические механизмы стресса

стадии тревоги, резистентности, истощения

синтоксическая и кататоксическая реакция

эрготрофные и трофотрофные механизмы

стресс-реализующие и стресс-лимитирующие системы

Центральное место в реализации стресс-реакции принадлежит нейроэндокринной системе потому, что эта система благодаря разнообразию гормонов и многочисленности их эффектов способна: 1) мобилизовать энергетические ресурсы (вместе с нервной) 2) перераспределить их в зоны, работающие с максимальной нагрузкой в данной ситуации (вместе с системой кровообращения) и 3) способствовать изменению функциональной мощности и структуры системы органов, работающих с нагрузкой (совершенно самостоятельно, потому, что способна воздействовать на активность уже имеющихся ферментных систем и имеет доступ к генетическому аппарату, следовательно, способствует синтезу новых ферментов и изменению структуры тканей).

Секреция гормонов нейронами гипофизотропной зоны гипоталамуса в портальную систему гипофиза регулируется по принципу обратной связи содержанием в крови гормонов периферических эндокринных желез (рис.1). Общий принцип такой регуляции заключается в том, что при повышении содержания в плазме гормонов периферических эндокринных желез уменьшается выброс соответствующего рилизинг-гормона в кровеносные сосуды медиальной области гипоталамуса. Обратная связь в этой системе может быть опосредована также самими гормонами гипоталамуса и аденогипофиза (штриховые стрелки). Регуляция по принципу обратной связи, в которой участвует медиальный гипоталамус, гипофиз и эндокринные железы, действует даже в отсутствие влияний со стороны ЦНС. Роль ЦНС заключается в приспособлении этой регуляции к внутренним и внешним потребностям организма. Примером влияния ЦНС на эндокринную систему служат циркадные ритмы высвобождения АКТГ, регуляция выброса гормонов яичника и ходе менструального цикла.

Рис.1  Связь между нервными и эндокринными механизмами в гипоталамо-гипофизарной системе

Рис.2  Нейрон гипофизарной зоны гипоталамуса, образующий рилизинг-гормон (РГ). Такие нейроны служат главным элементом нейроэндокринного сопряжения в гипоталамусе. АГ – аденогипофиз.

В тесном взаимодействии нервных и эндокринных структур гипоталамуса можно убедиться на примере связи нейронов гипофизотропной зоны. На нейрон, секретирующий какой-либо рилизинг-гормон, могут оказывать влияние афферентные нейроны лимбической системы (миндалины и гиппокампа, преоптической области и передней части гипоталамуса). Аксоны этого нейрона отдают коллатерали к самым разным отделам головного мозга (рис. 2 справа). Такие нейроны обладают свойствами саморегуляции по принципу возвратного торможения (рис.2 слева). Во всех двигательных отростках подобных нейронов медиатором, очевидно, служит рилизинг-гормон. Таким образом, эти клетки гипофизарной зоны являются, с одной стороны, конечными интегрирующими нейронами, а с другой  эндокринными клетками продуцирующими гормоны.

В развитии стресса принято выделять несколько стадий в соответствии с уровнем резистентности организма. Неспецифическая резистентность организма, т.е. способность его сопротивляться любым повреждающим факторам, понятие весьма не конкретное, поскольку его невозможно оценить, как, например специфическую резистентность к определенному фактору, и в определенной степени условное. Однако поскольку литература пока не предлагает нам ничего другого, будем пользоваться этим традиционным, введенным еще Г. Селье термином, понимая под ним способность организма выжить, жить и активно функционировать.

Рис.3

На стрелкой обозначено начало действия стрессора, цифрами  стадии стресса, а толстой линией изменение резистентности организма:

  1.   Первичный шок  во время шока в организме развивается состояние, угрожающее жизни в ответ на тяжелое для данного организма повреждающее воздействие. Большинство исследователей не относит эту стадию к стрессу, с этим нужно согласиться, т.к. никакой реакции в это время пока нет.
  2.   Стадия тревоги  характеризуется активной мобилизацией энергетических и структурных резервов организма. В это время резистентность организма быстро возрастает.
  3.   Стадия резистентности  устанавливается повышенная сопротивляемость к стрессору, которая носит неспецифический характер: может повыситься резистентность и по отношению к некоторым другим факторам (положительная кросс-адаптация).  
  4.   Стадия истощения наступает в том случае, если стресс слишком сильный или длительный. В этом случае защитно-приспособительные механизмы организма истощаются, резистентность снижается как к данному стрессору, так и к другим видам стрессорных воздействий. Эту стадию иногда называют вторичным шоком.

Необходимо отметить, что наиболее изучена в настоящее время оказалась стадия тревоги, стадия резистентности изучена значительно хуже, многие исследователи даже не относят ее к стрессу. С этим утверждением трудно согласиться, потому что известно, что в случае прекращения воздействия повреждающего фактора наступает реадаптация и резистентность организма возвращается к норме. Следовательно, повышенная резистентность держится в течение всего времени воздействия стрессора, и стадию резистентности мы рассматриваем как стадию стресса. Наступление стадии истощения  не единственный исход стресса. В том случае, если стрессирующее воздействие умеренно по силе или длительности, например, является одним из факторов внешней среды (холод, низкое давление), или образа жизни  умеренные физические нагрузки, стадия резистентности может длиться неограниченное время  организм адаптирован к новому фактору и вполне жизнеспособен в новых условиях.  На этом фоне возможно действие дополнительного стрессора и дальнейшее повышение резистентности организма.

Состояние, которое называется первичный шок, мы уже однажды обозначили  это такая ситуация, когда исчерпаны все готовые, генетически детерминированные программы. Можно считать, что самая низкая точка на графике, минимальная резистентность организма к любому воздействию, соответствует ситуации, когда задействована вся многоконтурная и иерархически соподчиненная система регуляции той функции, которая оказалась ответственной за поддержание определенного параметра внутренней среды. Например, за поддержание температуры при воздействии тепла или холода, за поддержание осмотической концентрации при дефиците воды, за напряжение кислорода и углекислого газа при гипоксии или физической работе. Несостоятельность регуляторных систем приводит к тому, что поток афферентных импульсов от рецепторов поступает в головной мозг и достигает структуры, которая является высшим центром регуляции вегетативных функций  гипоталамусу.

В тех примерах, которые мы привели, информация к гипоталамусу поступает от интерорецепторов, по восходящим путям, главным из которых считается массивный мезенцефало-гипоталамический тракт. Кроме того, связь гипоталамуса со спинным, продолговатым и средним мозгом осуществляется через ретикулярную формацию и переднее серое вещество среднего мозга. Однако анатомическое положение гипоталамуса таково, что эта зона получает информацию не только по восходящим путям. Имеются прямые двусторонние связи гипоталамуса с таламусом, гипоталамус связан афферентными путями с новой корой, с гиппокампом (старая кора), с миндалиной и другими образованиями лимбической системы мозга. Таким образом, по прямым и непрямым нервным связям гипоталамус получает информацию «сверху» от всех отделов головного мозга и «снизу» от интеро- и экстерорецепторов (см. рис. 1-2).

Гипоталамус получает информацию не только нервным путем. Среди нейронов этой структуры выделены нейроны, которые возбуждаются при изменении осмотической концентрации внутренней среды, при изменении уровней глюкозы, аминокислот, при изменении температуры внутренней среды, снижении или повышении концентраций гормонов, уровень которых регулируется гипоталамическими либеринами и статинами. Эта информация к гипоталамусу поступает гуморальным путем.

Эфферентные пути от гипоталамуса тоже многочисленны и разнообразны: связи с новой корой, лимбической системой, таламусом, продолговатым и спинным мозгом. Чрезвычайно важно, что влияние гипоталамуса на функции организма происходит не только нервным путем  «быстро и точно, но кратковременно»,  но и гуморальным  «медленнее, но к большому числу структур и долговременно». Именно в гипоталамусе происходит трансформация нервного импульса и специфический эндокринный процесс, который начинается секрецией либеринов.

Рассматривая эфферентные нервные и гуморальные влияние гипоталамуса на организм, следует вспомнить о том, что в гипоталамусе принято условно выделять две реактивные зоны, которые вызывают комплекс антагонистических реакций. Эти зоны получили название эрготропных и трофотропных. При раздражении эрготропных зон, которые преимущественно связаны с задними областями гипоталамуса, наблюдаются все признаки активации симпатической нервной системы  расширение зрачков, повышение давления, учащение и углубление дыхания, повышение двигательной и поисковой активности, реакции ярости. Раздражение трофотропных зон, которые преимущественно связаны с передними отделами, вызывает  снижение АД, вазодилатацию, усиление перистальтики кишечника, дремотное состояние, адинамию.

Многочисленными исследованиями, начиная с Г. Селье, установлено, что в реализации стресса ведущая роль принадлежит гипоталамусу. Итогом возбуждения структур гипоталамуса является 1) возбуждение симпатических центров, которое передается симпатическим нейронам спинного мозга и надпочечнику через чревный узел, запуская выброс катехоламинов и 2) происходит трансформация нервного импульса в специфический эндокринный процесс, который начинается секрецией кортиколиберина. Этот момент, правда весьма условно, можно считать началом первой стадии собственно стресса  реакцией тревоги. Понятно, что эта стадия начинается только в том случае, если организм остался жив. Стадия тревоги характеризуется активной мобилизацией энергетических и структурных резервов  организма. В это время резистентность организма быстро возрастает. Мобилизация энергетических ресурсов организма обусловлена совместным взаимодополняющим и взаимопотенциирующим действием симпато-адреналовой и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой систем.

Рассмотрим эффекты возбуждения симпато-адреналовой системы и выделения адреналина и норадреналина мозговым веществом надпочечников и для удобства сведем их в таблицу. (Повторите симпатические эффекты на стр. 125, 181-183 и регуляцию симпатического синапса на стр.121, 1 том  учебника под ред. Ткаченко)

Таблица 1

Системы

Эффекты

нервная

система

повышение возбудимости нейронов ЦНС, ускорении ответных реакций

стимуляция выделения кортиколиберина

сердечно-сосудистая и дыхательная

расширение коронарных сосудов

увеличение силы и частоты сердечных сокращений

сужение периферических сосудов и повышение системного АД

расширение бронхов и усиление вентиляции легких

перераспределение кровотока  сужение сосудов кожи, почек

метаболизм

активация гликогенолиза в печени  гипергликемия

активация липолизаповышение концентрации свободных жирных кислот

повышение интенсивности тканевого дыхания и температуры тела

повышение утилизации глюкозы скелетными мышцами, активация гликогенолиза в мышцах и повышение работоспособности скелетной мускулатуры

активация секреции глюкагона

подавление секреции инсулина

Таким образом, интенсивный выброс катехоламинов надпочечниками и норадреналина симпатическими нервными окончаниями приводит организм в состояние общей повышенной активности, что повышает резистентность организма в начальную фазу стресса.  Остановимся подробнее на эффектах катехоламинов в центральной нервной системе. Повышение концентрации норадреналина и дофамина в структурах головного мозга отмечается в первые секунды в ответ на действие стрессора. Мы знаем, что катехоламины способны увеличивать продолжительность  потенциала действия нейронов за счет накопления внутриклеточного кальция, активировать метаболизм клеток и повышать интенсивность гликолиза. Следовая деполяризация приводит к тому, что нейроны, воспринимающие получаемую информацию, перерабатывающие ее,  и формирующие ответную реакцию остаются возбужденными длительное время, поэтому увеличивается эффективность синаптической передачи импульса.

Мобилизация адреналином энергетических запасов и увеличение использования жирных кислот и ацетоуксусной кислоты как источников энергии в сердечной мышце и коре почек, использование жирных кислот скелетными мышцами направлены на обеспечение энергией и кровоснабжением интенсивно работающих систем  доминирующей функциональной системы.

Реакции различных органов на норадреналин и адреналин, также как на ацетилхолин и другие медиаторы, осуществляются благодаря взаимодействию катехоламинов с рецепторами в составе клеточных мембран. На основании чисто фармакологических критериев были выделены - и -адренорецепторы. В физиологических условиях реакция какого-либо органа на адреналин и норадреналин, поступающие с кровью, либо выделяющиеся при возбуждении симпатических нервов, зависит от преобладания   - либо -адренергического эффекта, что наглядно проявляется в условиях стресса. Норадреналин в большей степени чем адреналин активирует -адренорецепторы, в то время как эффект адреналина зависит от его концентрации в крови. Это наглядно видно на следующем примере. Так, в гладкой мускулатуре сосудов скелетных мышц содержится оба типа рецепторов. Возбуждение -рецепторов приводит к сужению сосудов, а возбуждение -рецепторов к их расширению. В физиологических условиях при достаточно низком уровне адреналина в крови он оказывает расширяющее действие на мышечные артерии, поскольку преобладает эффект -рецепторов. При высоком уровне адреналина в крови, что характерно для стресса, мышечные сосуды суживаются в результате преобладания -адренергического действия. Следовательно, физиологические эффекты стресса опосредуются указанными рецепторами, топография распределения которых в органах представлена на рис.4. Такое разнообразие видов рецепторов объясняет высокую специфичность действия катехоламинов на определенные органы. Так, например, сужение сосудов в брюшной полости опосредовано -рецепторами, тогда как метаболические эффекты и расширение сосудов, снабжающих мышцы,  -рецепторами. Угнетение секреции инсулина происходит с участием -рецепторов, а липолитическое действие и влияние на сердечную мышцу – с участием -рецепторов. Действие катехоламинов, опосредуемое -рецепторами, связано с активацией аденилатциклазы и образованием ц-АМФ – второго внутриклеточного посредника, а -рецепторами преимущественно активацией фосфолипазы С. Существование различных типов рецепторов имеет важное значение для клиники, так как многие вещества, блокирующие эти рецепторы, используются для лечения сердечно-сосудистых заболеваний, артериальной гипертензии, нарушений кровоснабжения органов.

Суммируем основные эффекты катехоламинов:

-адренорецепторы, преимущественно активируются норадреналином

-адренорецепторы, преимущественно активируются адреналином

1 сужение сосудов

расслабление гладкой мускулатуры желудочно-кишечного тракта

сокращение матки

1 увеличение возбудимости, проводимости и сократимости сердечной мышцы

липолиз в жировой ткани

гликогенолиз

расслабление гладкой мускулатуры желудочно-кишечного тракта

стимуляция секреции ренина клетками ЮГА почек

2 агрегация тромбоцитов

подавление освобождения норадреналина синаптическими окончаниями

2 расширение бронхов

расслабление сосудов

расслабление матки

Считается, что в надпочечнике содержится около 70% адреналина и только 30% норадреналина, хотя у различных лиц возможно преобладание выделения того или иного катехоламина, что сказывается на характере поведенческой реакции человека и свойствах его психики. Так, лица с преобладанием адреналина относятся к категории кроликов, и лица с преобладанием норадреналина – львов.

Наряду с активацией САС на стадии тревоги в организме всегда отмечается быстрое нарастание концентрации кортизола  основного глюкокортикоида у человека, который синтезируется в пучковой зоне надпочечника при участии цитохрома Р-450. В наружной клубочковой зоне надпочечников синтезируется такой важный минералокортикоид как альдостерон. Возбуждение эрготропных зон гипоталамуса приводит к усилению секреции кортикотропин-рилизинг фактора (КРФ, кортиколиберин), который выделяется в кровь через особые аксо-вазальные синапсы и стимулирует базофильные кортикотрофы гипофиза. Секреция КРФ поддерживается и высоким уровнем адреналина в крови.

Рис.4  Влияние адреналина – гормона мозгового вещества надпочечников -  на различные органы.

В ответ на действие КРФ в гипофизе секретируется адренокортикотропный гормон (АКТГ) и выделяется в кровь. Известно, что основным эффектом АКТГ является стимуляция синтеза и секреции глюкокортикоидов в пучковой зоне коры надпочечников, однако этот гормон обладает и собственными эффектами. АКТГ обладает  липотропным действием, выражающемся в активации липазы жировой ткани и повышении выхода свободных жирных кислот из жировых депо в кровь. Этот эффект гормона невелик и непродолжителен, однако наступает быстро.

Собственные эффекты кортизола чрезвычайно разнообразны и осуществляются несколькими путями: это влияние на тимико-лимфоидную ткань, метаболизм, ЦНС и сердечно-сосудистую систему. Кортизол вызывает лизис тимико-лимфоидной ткани и быстрый выброс в кровь антител из разрушающихся лимфоидных клеток. Этот эффект обеспечивает срочную защиту от проникающих бактерий и чужеродных белков, однако образование иммунных антител тормозится. Эффекты кортизола в ЦНС и сердечно- сосудистой системе в большой степени являются косвенными  кортизол повышает возбудимость нейронов, гладких и сердечной мышцы, потому что способствует накоплению ионов кальция в клетках. Следовательно, эти структуры становятся более возбудимыми и легче отвечают на воздействие, например адреналина. Такие эффекты глюкокортикоидов называются пермиссивными. Кортизол, обладая незначительным минералокортикоидным эффектом, вызывает задержку натрия и повышение объема циркулирующей крови. Остановимся подробнее на метаболических эффектах кортизола.

Таблица 2

Влияние глюкокортикоидов на обмен белков, жиров и углеводов

белковый обмен

Мобилизация белков из мышечной, костной, эпителиальной и лимфоидной тканей, распад белков, торможение их синтеза, поступление аминокислот в кровь и печень, дезаминирование аминокислот. Уменьшение мышечной массы, в костях уменьшение белковой матрицы.

Синтез ферментов и некоторых белков в печени.

углеводный обмен

Активация глюкозо-6-фосфатазы приводит к освобождению глюкозы печенью, ингибирование гексокиназы тормозит метаболизм глюкозы в тканях  эти процессы приводят к повышению уровня глюкозы в крови. Активация процессов глюконеогенеза и образование глюкозы в печени. Пермиссивное действие по отношению к глюкагону и адреналину приводит к увеличению распада гликогена, что так же увеличивает уровень глюкозы в крови. Подавление транспорта глюкозы в мышечной и жировой ткани. Повышение уровня глюкозы в крови приводит к выделению инсулина.

Жировой

обмен

Увеличение распада жиров, обусловленное собственным и пермиссивным по отношению к адреналину и соматотропину действием. Повышение активности процессов липогенеза, обусловленное увеличением количества субстрата (уровень глюкозы в крови). Повышение в крови уровня свободных жирных кислот, холестерина. В результате, если жир не используется для работы, происходит его перераспределение с отложением на лице и туловище.

Как видно из этой таблицы, метаболические эффекты кортизола во многом сходны с эффектами адреналина и направлены на мобилизацию запасов энергии. В эффектах этих двух гормонов есть и различия: глюкокортикоиды активируют процессы глюконеогенеза  синтеза глюкозы в печени. Субстратным источником этого процесса являются дезаминированные аминокислоты, полученные при распаде белков под действием глюкокортикоидов. Следует обратить внимание на то, что глюкокортикоиды не столько стимулируют распад белков, сколько блокируют захват тканями аминокислот и  синтез новых белков. Лишь длительный стресс действительно приводит к деструкции белкового матрикса организма.

Еще одна гормональная система неизбежно включается в реализацию стрессорной реакции. Возбуждение эрготропных зон гипоталамуса, повышение уровней кортизола и адреналина стимулируют выделение гипоталамусом соматолиберина и, соответственно, соматотропного (СТГ) гормона ацидофильными клетками гипофиза (рис.5).

Обратим внимание на то, что дополнительными специфическими стимуляторами выделения соматотропина являются гипогликемия и повышение концентрации аминокислот в крови, а это возможно при эффективном использовании глюкозы на фоне высокой концентрации кортизола. Эффекты соматотропина во много сходны с эффектами кортизола, но во многих отношениях этот гормон является его  антагонистом. СТГ, как и кортизол, стимулирует липолиз в жировой ткани, глюконеогенез в печени и повышает уровни глюкозы и липидов в крови  это катаболические эффекты гормона. Гипергликемия под действием СТГ поддерживается и его способностью стимулировать секрецию глюкагона, и активацией инсулиназы печени.

Рис.5  Действие гормона роста и регуляция его секреции соматотропин-рилизинг-гормоном и соматостатином. Гормон роста непосредственно стимулирует гликогенолиз и липолиз, а также образование соматомединов в печени. Действуя по механизму обатной связи на гипоталамус, соматомедины замыкают цепь. На периферии они стимулируют рост хрящей и костей, а также синтез белка и деление клеток.

Вместе с тем, основные эффекты СТГ являются анаболическими и связаны со стимуляцией синтеза белка. СТГ, в отличие от кортизола, стимулирует синтез белка не только в печени, но и в других органах. Увеличение синтеза белка под действием СТГ происходит в два этапа: первый (30 минут) обусловлен активацией транспорта аминокислот и глюкозы через клеточную мембрану, второй (10-18 часов)  увеличением синтеза рибосомальной РНК и формированием ансамблей полисом, активацией процессов трансляции в рибосомах. СТГ стимулирует синтез белка в мышцах, мягких соединительных тканях, паренхиматозных органах не только в растущем организме, но и у взрослых. Однако, если у детей анаболический эффект гормона сочетается с выраженным митогенным эффектом  гормон усиливает пролиферацию клеток, способствуя их переходу из периода G1в  период S (синтез ДНК), то у взрослых анаболический эффект преобладает над митогенным и приводит к гипертрофии клеток.

Известно, что транспорт аминокислот в клетки печени происходит преимущественно по градиенту концентрации и не лимитирован специальными мембранными факторами. Поэтому эффекты СТГ на клетки печени не связаны с транспортом аминокислот. Усиление синтеза белка в печени под действием СТГ имеет свои принципиальные особенности  это стимуляция синтеза особых гормональных соединений  соматомединов, опосредующих многие эффекты гормона. Главным соматомедином является соматомедин С, который называется еще инсулиноподобным ростовым фактором 1 (ИРФ-1). В этом названии отражена суть эффектов ИРФ  усиление транспорта в клетку глюкозы и аминокислот (подобно инсулину), липолитическая активность и ростовые эффекты. Кроме того, под действием СТГ в тканях стимулируется выработка специальных факторов роста  факторы роста нервов, эпидермиса, тромбоцитов. Важно отметить, что все эти факторы не только опосредуют эффекты СТГ, но и существенно усиливают их, именно поэтому действие СТГ продолжается очень длительно.

Одним из важных свойств СТГ является его действие на тимус. В тот период, когда эта железа еще не начала подвергаться инволюции, гормон вызывает гиперплазию и гипертрофию лимфоидной ткани железы и стимулирует иммуногенез. Однако, усиливающее действие СТГ на процессы иммуногенеза сохраняются и у взрослых, гормон способен усиливать рост лимфатических желез, процессы лимфопоэза и антителообразования. Установлено, что СТГ не только стимулятор иммуногенеза, но и провоспалительный гормон. Таким образом, и в отношении иммуногенеза и процессов воспаления СТГ является антагонистом кортизола.

Отметим, в заключении, что не только соматотропный гормон ускоряет и активирует процессы синтеза белка в организме. Катехоламины способны активировать фосфорилирование гистонов и увеличивать скорость синтеза РНК. Это свойство катехоламинов играет важную роль в ЦНС, потому что способствует консолидации следа памяти и переходу кратковременной памяти в долговременную. АКТГ тоже обладает способностью активировать синтез РНК. Для обеспечения процессов синтеза структурным и энергетическим материалом необходим нормальный уровень инсулина, потому что этот гормон способствует транспорту глюкозы в клетки и включению ее в метаболические процессы. Гормоны щитовидной железы тоже являются необходимыми для процессов синтеза и восстановления структур организма. Эти гормоны повышают темп метаболических процессов, увеличивают поглощение кислорода и использование его в процессах окисления и фосфорилирования, следовательно, обеспечивают энергией и усиленно функционирующую систему, и процессы синтеза в ней.

Суммируем совместные эффекты гормонов в реализации стресса:

Таблица 3

САС

ГГНС

СТГ

нервная система

Повышение возбудимости структур ЦНС, увеличение скорости распространения возбуждения

Повышение возбудимости ЦНС. Собственный эффект АКТГ  повышение скорости образования условных рефлексов

сердечно-сосудистая

Расширение коронарных сосудов

увеличение силы и частоты сердечных сокращений, сужение периферических сосудов и повышение системного АД, расширение бронхов и усиление вентиляции легких

Повышение возбудимости сердечно-сосудистой системы связанное с увеличением чувствительности адренорецепторов к норадреналину и адреналину.

метаболизм

активация гликогенолиза в печени, активация липолиза

повышение интенсивности тканевого дыхания

повышение работоспособности скелетной мускулатуры

лизис тимико-лимфоидной системы, выброс антител и торможение синтеза новых, торможение воспалительных и аллергических реакций

активация глюконеогенеза в печени

снижение утилизации глюкозы мышцами активация липолиза

задержка натрия в организме, что может привести к повышению АД и нарушению кровоснабжения тканей.

Торможение половой функции

активация синтеза адреналина надпочечниками

увеличение поступления глюкозы и аминокислот в мышцы и паренхиматозные органы

активация гликогенолиза в печени активация липолиза

активация синтеза белка во всех тканях, синтез антител, увеличение интенсивности воспалительных реакций

Таким образом, в реализации стресса параллельно протекают две цепи событий: первая  это мобилизация системы, которая доминирует при адаптации к конкретному повреждающему фактору, и вторая, совершенно не специфическая, которая активируется при действии любого сильного или нового раздражителя. Эта вторая цепь событий выполняет три важнейшие и необходимые для адаптации функции: 1. Мобилизация энергетических и структурных ресурсов организма, которая проявляется в повышении уровней глюкозы, аминокислот и жирных кислот в крови и их доступности для тканей. 2. Перераспределение ресурсов и направление их в доминирующую систему. Перераспределение происходит в результате избирательного расширения сосудов работающих мышц, активных центров, активно работающих органов. Такое расширение сосудов обеспечивается не только гормональными влияниями, но и местными механизмами, прежде всего расширением капиллярных сфинктеров под влиянием углекислоты, накапливающейся в интенсивно работающих клетках. Кроме того, такие метаболиты как молочная кислота, АДФ, оксид азота тоже обладают вазодилататорными эффектами. 3. Активация совместно с метаболитами-регуляторами процессов синтеза нуклеиновых кислот и белка в системе, ответственной за адаптацию приводит к формированию системного структурного следа и повышению мощности и эффективности в доминирующей системе.

Все эти три приводящие к адаптации функции возможны при активации симпато-адреналовой, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой систем и системы соматолиберин-соматотропин-соматомедины. Поэтому эти системы получили название стресс-реализующих систем.

Обратим внимание на то, что активация стресс-реализующих систем происходит при любом напряжении систем регуляции, вызванном как эндогенными, так и экзогенными причинами. Под влиянием гормонов происходит увеличение работоспособности сердечно-сосудистой системы, мобилизация энергетических и структурных ресурсов, более эффективное включение их в клетки и поддержка активности генома клеток. Перераспределение же кровотока и активация генома метаболитами-регуляторами происходит только в зависимости от интенсивности работы системы, ответственной за адаптацию, и в соответствии с этой интенсивностью. Получается, что стресс-реализующие системы создают условия для эффективного преобразования доминирующей системы, совершенно не зависимо от того какая система доминирует и какие изменения ее структуры и функции происходят при адаптации. Создание таких условий совершенно необходимо и для срочной адаптации, и для завершения адаптации и перехода ее в долговременную. На фоне активации стресс-реализующих систем адаптация идет успешнее, поэтому эти системы рассматривают как системы повышения неспецифической резистентности организма, они создают необходимые условия для повышения специфической резистентности  увеличение функциональной мощности доминирующей системы. В соответствии с Г. Селье, все реакции, повышающие неспецифическую резистентность организма называют синтоксическими.  Синтоксические реакции обусловлены в первую очередь глюкокортикоидами и формируют состояние пассивной толерантности к повреждающему фактору  состояние готовности систем мобилизации, транспорта и включения в клетку энергетических и структурных ресурсов.  В противоположность синтоксическим, кататоксическими Г. Селье считал реакции повышающие метаболическое разрушение патогенного фактора путем активации микросомальных ферментов гепатоцитов. Таким образом, повышается резистентность к конкретному повреждающему фактору, специфическая резистентность. Фундаментальная стратегия реагирования организма, направленная на использование либо кататоксического, либо синтоксического варианта реагирования проявляется и в кросс-адаптации. Первый вариант подразумевает максимально «закрытый» способ выживания организма при действии новых средовых факторов. Второй вариант направлен на формирование механизмов изменения внутренней среды таким образом, чтобы максимально уменьшить уровень энерготрат и величину цены адаптации за счет изменения структуры и функции биологических мембран. Приведем еще один пример: при исследовании действия на организм некоторых металлов выяснилось, что у части лиц эти металлы накапливаются в структурах соединительной ткани, например в сосудах – синтоксическая реакция. У части же людей металлы не накапливались, следовательно, появились структуры, способные связывать и выводить эти чужеродные элементы из организма – кататоксическая реакция.

Попытаемся схематически представить соотношение специфических и неспецифических компонент в процессе адаптации (схема 2).

Формирование системного структурного следа соответствует стадии резистентности  в таком состоянии организм может функционировать в новых условиях. Следующая стадия  стадия истощения. Это стадия изнашивания и функциональной недостаточности не является обязательной и развивается лишь при чрезмерно напряженной адаптации. Эта стадия характеризуется тем, что нагрузка на системы, доминирующие в процессе адаптации, приводит к гипертрофии и нарушению их функции. Это может произойти за счет двух механизмов: 1) при выраженной гипертрофии формируется отставание структур, ответственных за восприятие информации (рецепторы, синапсы), за ионный транспорт (ионные каналы, белки-переносчики), энергообеспечение; 2) после длительной гипертрофии наступает снижение синтеза нуклеиновых кислот и белков, гибнет часть клеток.



Молекулярно-клеточные проявления стресса

Существенная роль в функционировании клеток принадлежит биологическим мембранам. Вам хорошо известно, что основные, жизненно важные и необходимые для выполнения клеткой своих функций белки биологических мембран являются интегральными белками.  Их функционирование теснейшим образом связано с липидным окружением  тем слоем, в котором расположены и белки-рецепторы гормонов, медиаторов и биологически активных веществ, и такие ферментные системы, как Na/K- и Ca-АТФ-аза. Фосфолипидный состав мембран может изменяться, что приводит к изменению текучести мембраны. В настоящее время доказано, что функции интегральных белков мембраны зависит и от состава жирных кислот, входящих в состав мембран, и от фосфолипидной композиции. Оказалось, что катехоламины и глюкокортикоиды, основные стресс-реализующие гормоны, могут модифицировать не только состав жирных кислот, входящих в мембраны, но и другие параметры липидного бислоя, в первую очередь связанные с изменением активности ферментов, локализованных в мембране и рецепторов.

В эффектах катехоламинов и глюкокортикоидов на липидное состояние мембран и их обновление  липотропные эффекты   можно условно выделить четыре основных процесса (выделение условно потому, что эти процессы взаимосвязаны).

  1.  Катехоламины и АКТГ увеличивают синтез фосфолипидов в эндоплазматическом ретикулуме.
  2.  Активируют деградацию фосфолипидов, которая осуществляется фосфолипазами нескольких типов. Именно активность этих фосфолипаз, прочно связанных с мембраной клеток и мембранных органелл клеток, находится под влиянием катехоламинов.
  3.  Активируют перекисное окисление липидов, которое осуществляется двумя путями: за счет действия ц-АМФ и в результате окисления избытка адреналина.  В результате этих процессов, как известно, образуются активные свободнорадикальные формы кислорода  перекись водорода, гидроксильный радикал.
  4.  Под влияние катехоламинов, АКТГ, глюкокортикоидов активизируется липолиз жировой ткани и в крови повышается количество свободных жирных кислот, холестерина. Влияние свободных жирных кислот на мембраны зависит от их концентрации: при умеренном повышении СЖК крови они стабилизируют клеточные мембраны  и снижают их проницаемость, при высокой  они снижают барьерную функцию мембран (детергентное действие) и могут даже разорвать мембрану.

Таким образом, обновление клеточных мембран во время стресса происходит весьма интенсивно. Каковы же могут быть результаты такого обновления.  При стрессе увеличивается активность важных белков, связанных с мембраной: рецепторов, Na/K- и Ca-АТФ-азы, каналов ионного транспорта, ферментов митохондрий. Понятно, что для нормальной работы этих систем необходима стабильная и неповрежденная мембрана. Увеличение активности этих белков может иметь важное адаптивное значение на самых ранних этапах адаптации. Повышение чувствительности рецепторов увеличивает способность клеток реагировать на самые разнообразные воздействия, делает ее более «податливой к управлению», а повышение проницаемости для ионов натрия и кальция увеличивает возбудимость клетки. Кроме того, активность важного внутриклеточного посредника аденилатциклазы  в значительной степени зависит от липидного окружения. Стабильность мембран митохондрий чрезвычайно важна в процессах ресинтеза АТФ, повышение активности Na/K насоса позволяет клетке быстрее восстанавливать мембранный потенциал покоя и увеличивает функциональную лабильность. Значение Ca-АТФ-азы для работы скелетных и сердечной мышц Вам хорошо известна. В конечном итоге, стабильность клеточных мембран является принципиальной для выживания организма  и срочной адаптации, позволяет быстро увеличить физиологические возможности системы еще до того, как образуется системный структурный след. Формирование структурного следа немыслимо без эффективного воспроизводства клеточных мембран.

Таким образом, системный структурный след, составляющий основу долговременной адаптации, и стресс неразрывно связаны между собой в рамках единой приспособительной реакции организма.  Системный структурный след увеличивает мощность системы, ответственной за адаптацию к конкретному агенту, его повреждающее действие уменьшается, формируется специфическая резистентность организма  организм адаптирован к данному фактору. Однако переходная стадия от срочной к долговременной адаптации может затянуться, если действующий на организм фактор чрезвычайно силен, или ситуация, возникшая во внешней среде чрезвычайно сложна, а поэтому требуемая адаптация неосуществима. В таких случаях системный след не формируется и организм находится под постоянным воздействием повреждающего фактора. В результате стресс достигает чрезвычайной интенсивности и длительности. Именно в этой ситуации стресс из инструмента адаптации превращается в инструмент повреждения и вызывает многочисленные заболевания. Повреждающее действие стресса осуществляется теми же механизмами, только с увеличением интенсивности.

Повреждающее действие стресса.

Начиная обсуждение повреждающих эффектов сильного или длительного стресса, вспомним триаду Г. Селье, в которую входят: гипертрофия коры надпочечников, атрофия тимико-лимфоидной системы и кровоточащие язвы желудка и кишечника, и попытаемся найти возможные причины этих повреждений. Возможные, потому что окончательно механизмы этих повреждений пока не установлены.

Одной из стресс-реализующих систем является симпато-адреналовая система со своими эффектами, направленными, в частности,  на деятельность сердечно-сосудистой системы. Высокие концентрации адреналина и интенсивное выделение норадреналина симпатическими постганглионарными волокнами увеличивают и частоту, и силу сердечных сокращений, оказывают сосудосуживающий эффект, что приводит к повышению артериального давления. Наряду с этим происходит перераспределение кровотока с обеднением кровоснабжения внутренних органов в пользу сердца, мозга, скелетных мышц. Это обеднение кровью внутренних органов является общим, далеко не единственным механизмом образования язв кишечника. Кроме того, при активации САС стимулируется выделение ренина почками (-эффект), повышается концентрация ангиотензина в крови и увеличивается сосудистый тонус. Накопление в кардиомиоцитах и сосудистых гладких мышцах ионов кальция в результате деполяризующего эффекта норадреналина повышает реактивность этих структур и по отношению к самим катехоламинам, и по отношению к другим биологически активным веществам. Повышение возбудимости миокарда может лежать в основе возникновения экстрасистол и аритмий. К эффектам накопления кальция в клетках мы еще вернемся, а к сказанному добавим, что адреналин оказывает возбуждающее влияние на структуры головного мозга. В частности на эрготрофные зоны гипоталамуса и приводит к стойкому возбуждению сосудодвигательного центра, повышению выработки АКТГ и тиреотропина гипоталамусом, а так же, у ряда лиц, активирует аппетит, что сопровождается увеличением веса.  

Все это свидетельствует о том, что чрезмерное повышение активности САС может быть пусковым механизмом развития артериальной гипертензии, ИБС и являться   фактором риска в развитии вторичных иммунодефицитов и заболеваний связанными с эти состоянием.

Адреналин достаточно быстро окисляется в адренохром, причем эта трансформация сопровождается  появлением анион-радикала кислорода, способного активировать процесс переокисления липидов (перекисное окисление липидов). Такие уникальные физико-химические свойства адреналина позволяют считать его одним из инициаторов так называемого окислительного стресса, который является одним из важных звеньев сопровождающих активацию ГГНС и САС в целом. Если до определенных пределов окислительный стресс можно рассматривать как адаптивную реакцию, направленную на перестройку физико-химических свойств биологических мембран и их жирно-кислотного состава, то избыточный окислительный стресс является уже звеном патогенеза ряда заболеваний (ИБС, атеросклероз и т.д.). С учетом этих данных становятся понятными рекомендации по защитному применению различных классов антиоксидантов при стрессе.

Повышение активности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы проявляется в значительном и длительном увеличении концентрации в крови глюкокортикоидов. Эти эффекты очень разнообразны, поэтому представим их в таблице.

Эффекты влияния избытка глюкокортикоидов на различные системы организма, суммированы в таблице 3.

Таблица 3

ткани, органы, реакции организма

Эффекты

Печень

Снижение синтеза белков, распад белков, дезаминирование аминокислот и активация глюконеогенеза. Повышение уровня глюкозы в крови стимулирует секрецию инсулина. Истощение островкового аппарата и активирование кортизолом инсулиназы печени может лежать в основе стероидного диабета.

Мышцы

Распад белков, мобилизация аминокислот, уменьшение мышечной массы, гипокалиемия. В результате мышечная слабость. На фоне повреждения клеточных мембран кальциевая триада, контрактуры, некробиоз

жировая ткань

Активация и липогенеза и мобилизации жира. Повышение содержания глицерина, свободных жирных кислот, других липидов и холестерина в крови. Увеличение концентрации атерогенных фракций  липопротеинов низкой плотности. Липидная триада.

кости

Деструкция белкового матрикса кости, торможение кальцификации, что может привести к остеопорозу.

соединительная ткань

Уменьшение количества белка, уменьшение количества коллагена, снижение активности гиалуронидазы, нарушение процессов восстановления тканей.

тимико-лимфоидная ткань

Катаболическое действие. Уменьшение размеров лимфатических узлов, тимуса, селезенки. Снижение синтеза иммунореактивных белков, уменьшение продукции антител. Снижение числа лимфоцитов.

реакция воспаления

Противовоспалительное действие связано со снижением активности гиалуронидазы, замедлением синтеза гистамина и ускорением его распада (активация гистаминазы), уменьшением количества фибробластов и коллагена в соединительной ткани. При этом уменьшается проницаемость капилляров, снижается и эмиграция лейкоцитов и фагоцитоза, как лейкоцитами, так и клетками ретикулоэндотелиальной системы.

Сердце

Накопление кальция в кардиомиоцитах приводит к повышению и возбудимости и сократимости сердечной мышцы. На фоне повреждения клеточных мембран кальциевая триада, некробиоз.

Сосуды

Умеренная задержка натрия, приводящая к набуханию сосудистой стенки и увеличению прессорной реакции. Пермиссивное влияние по отношению к катехоламинам заключается и в стимулировании синтеза адреналина, и в увеличении числа и чувствительности адренорецепторов. Накопление кальция в гладкомышечной клетке повышает возбудимость и увеличивает прессорный ответ.

почка

Незначительно выраженное повышение реабсорбции натрия и снижение реабсорбции калия, кальция и фосфатов. Торможение секреции АДГ. Снижение почечного порога для глюкозы.

желудок

Увеличивается количество главных клеток и повышается их реактивность по отношению к гастрину и гистамину, что является одним из факторов образования кровоточащих язв желудка и двенадцатиперстной кишки.

Как следует из изложенного выше, для стресса характерно параллельное повышение уровней кортизола и СТГ, однако оказалось, что не столько повышение, сколько оптимальное соотношение концентраций этих гормонов необходимо для нормального течения общего адаптационного синдрома. В основе ряда патологических процессов может лежать устойчивый дисбаланс этих гормонов. Если в организме длительное время преобладают катаболические глюкокортикоидные гормоны, то наблюдается склонность к развитию дистрофических процессов, хронизации заболеваний. Если в процессе адаптации происходит стабильный сдвиг в сторону анаболического гормона  СТГ,  то в организме могут развиваться гиперергические состояния типа коллагенозов, аллергозов, бронхиальной астмы, злокачественных новообразований

Как видно из приведенного выше, одним из общих эффектов всех трех стресс-реализующих систем является стимуляция липолиза. Этот процесс осуществляется под действием гормон-чувствительных липаз и заключается в освобождении жира из депо с частичным его гидролизом. Таким образом, в крови повышается и количество жиров, и количество свободных жирных кислот, и глицерина, и холестерина. Чрезвычайно важным является то, что при этом изменяется соотношение липопротеинов высокой  и низкой плотности с преобладанием ЛПНП и ЛПОНП, происходит деформация липопротеинового спектра в сторону увеличения атерогенных фракций и нарушения превращения ЛПНП в ЛПВП. Активация липаз при стрессе является лишь частью липотропного эффекта, который описан выше. Параллельно происходит и активация фосфолипаз и процессов перекисного окисления жиров. Чрезмерное напряжение этих процессов при длительном стрессе оказалось настолько важным фактором повреждения клеток, что получило у клиницистов название «липидной триады», которая включает активацию липаз и фосфолипаз, детергентное действие высоких концентраций СЖК и активацию ПОЛ. Перечислим повреждающие эффекты липидной триады. Активация ПОЛ приводит к появлению продуктов свободно радикального окисления, которые вызывают хромосомные аберрации, а, следовательно, нарушают и процессы деления клеток, и регенерации тканей. Повышение активности липаз приводит к накоплению в клетках капель жира и повреждению мембран. Повреждение мембран, в свою очередь, внутри клетки приводит к набуханию митохондрий, их слипанию, разобщению процессов окисления и фосфорилирования, а затем и к нарушению их при разрушении митохондрий. Повреждение клеточной мембраны и мембран лизосом приводит к тому, что лизосомальные ферменты выходят из клеток и процесс клеточного разрушения многократно ускоряется. Следует отметить, что процесс разрушения клеток и уничтожения их фрагментов лизосомальными ферментами  это важный и необходимый для организма процесс, в результате которого из организма выводятся поврежденные и нежизнеспособные клетки. Неадекватное увеличение активности этого процесса при длительном стрессе может привести к гибели жизнеспособных клеток и значительному повреждению структур организма.

Нарушение стабильности клеточных мембран и связанное с этим процессом повышение клеточной проницаемости при длительном стрессе, как правило, сопровождается накоплением в цитоплазме универсального внутриклеточного посредника эффектов многих гормонов и медиаторов  ионов кальция. Повышение внутриклеточной концентрации кальция через кальмодулин-зависимые протеинкиназы стимулирует многочисленные внутриклеточные процессы  сокращение и расслабление миофибрилл, липолиз, гликолиз и т.д. Если учесть, что при повреждении мембран нарушается работа кальциевой АТФ-азы и избыток кальция не удаляется из цитоплазмы, то становится ясно, что этот эффект липидной триады приводит к существенному повышению чувствительности клеток к самым разнообразным воздействиям (клетка частично деполяризована). Эти эффекты тоже оказались важными в патогенезе многих заболеваний и получили название «кальциевой триады». Понятно, что основные эффекты кальциевой триады реализуются в мышечной ткани, например, в миокарде эта триада проявляется в:  контрактуре миофибрилл, повреждении митохондрий, активации миофибриллярных протеаз. В своем максимальном проявлении кальциевая триада приводит к некробиозу миокарда, при умеренном проявлении  к повышению возбудимости и сократимости миокарда, нарушению процесса расслабления. С этими нарушениями может быть связан «синдром внезапной смерти», который не так уж редко встречается у хорошо тренированных молодых спортсменов.

Повреждение мембран  в результат активации процессов ПОЛ, согласно одной из гипотез, может лежать в основе онкогенеза.  В соответствии с этой гипотезой, исходным пунктом образования злокачественной клетки является слипание друг с другом двух клеток, имеющих различную дифференцировку (эпителиальная и мышечная, например). Такое слипание возможно только на фоне повреждения и дестабилизации клеточных мембран. Стрессорное снижение функции наиболее важного звена противоопухолевого иммунитета  количества и активности Т-лимфоцитов, активности К-клеток  способствует снижению защиты от чужеродных клеток. В многочисленных экспериментах доказано, что предшествующий стресс ускоряет рост имплантированных опухолевых клеток.

Повреждающие эффекты стресса, которые проявляются при его длительном течении, приводили бы к серьезным нарушениям функций организма при любой адаптации, если бы в организме не существовало механизмов защиты от повреждающего действия стресса.

Механизмы защита от повреждающего действия стресса

В этом разделе мы коснемся двух аспектов защиты от повреждающего действия стресса. Первый связан с изменением и ограничением активности стресс-реализующих систем в процессе адаптации. Второй с включением специфических систем защиты от стресса, активация которых начинается параллельно с активацией стресс-реализующих и находится от них в прямой зависимости. Эти системы называются стресс-лимитирующими.

Уже давно обратили внимание на то, что и у людей, и у экспериментальных животных повторные стрессирующие воздействия уже не вызывают такого увеличения концентрации в крови катехоламинов и глюкокортикоидов, оказалось, что снижается даже число рецепторов к норадреналину. Казалось бы, что в процессе адаптации снижается активность этой стресс-реализующей системы. Каким же образом проявляется ее адаптирующий эффект? В процессе дальнейших исследований выяснилось, что мощность системы не только не снижается, а даже повышается за счет активации синтеза катехоламинов  повышается активность тирозингидроксилазы, увеличивается способность синапсов высвобождать норадреналин, отмечается гиперплазия синапсов, но повышается и способность рецепторов захватывать катехоламины, усиливается их воздействия на клетку за счет изменения композиции фосфатидилинозитола и облегчения внутриклеточной передачи. Следовательно, повышается эффективность работы системы на фоне снижения концентрации основных эффекторных гормонов, а это значит, что ограничивается  их повреждающее действие по отношению ко всему организму и усиливается адаптирующее в ЦНС и доминирующей системе.

Еще более интересные изменения происходят в гипофизарно-надпочечниковой системе. Как известно, эта систем состоит из трех звеньев, связанных прямыми и обратными связями: кортиколиберин гипоталамуса, АКТГ гипофиза и кортизол надпочечников. Однократное стрессирующее воздействие вызывает резкое повышение уровней АКТГ и кортизола в крови, однако, при повторяющихся воздействиях уровень АКТГ почти не изменяется. Оказалось, что при повторяющихся воздействиях увеличивается чувствительность коры надпочечников к стимулирующему действию АКТГ,  повышается активность и ферментов синтеза глюкокортикоидов, и активность метаболизирующих ферментов. Увеличивается чувствительность кортикотрофов гипофиза не только к кортиколиберину, но и к другим медиаторам, например, к серотонину. Таким образом, и САС, и ГГНС увеличивает свою мощность при снижении концентрации эффекторных гормонов.

Начиная обсуждение стресс-лимитирующих систем, вспомним, что АКТГ гипофиза образуется в виде большой молекулы прооопиомеланокортина, из которой затем получается АКТГ и  -липотропин. Это вещество обладает собственными эффектами, но может быть и прогормоном, из него образуются энкефалин и -эндорфин. Эти соединения называются эндогенными опиоидами, они способны регулировать функции мозга  и обладают обезболивающими эффектами. Оказалось, что накопление опиатов в головном мозге ограничивает возбуждение САС, ингибирует синаптическую передачу. Кроме того, внутривенное  введение этих веществ ограничивает повреждающее действие  катехоламинов, снижает их липотропный эффект, уменьшает гиперкальциевые контрактуры в миокарде.

Наряду с системой опиоидных пептидов при стрессе возрастает активность ферментов биосинтеза еще одного стресс-лимитирующего фактора головного мозга -аминомасляной кислоты, этот тормозной медиатор ограничивает интенсивность стресса и уменьшает длительность стресс-реакции.

Существенное значение в защите клеток от повреждающего действия свободнорадикальных продуктов перекисного окисления липидов играет система эндогенных антиокислителей, или антиоксидантов. К таким антиокислителям относятся токоферолы, флавоноиды, стероидные гормоны, лецитин, кефалин, фосфолипиды, простагландины. При снижении уровня антиоксидантов  течение адаптации нарушается, не происходит регенерации поврежденных тканей, снижается способность к пролиферации и гипертрофии, в целом повреждение клеток преобладает над их стабилизацией. В системе антиокислителей можно выделить два механизма, с помощью которых ограничивается повреждающее действие свободных радикалов. Первый заключается в способности антиокислителей взаимодействовать с активными формами кислорода и путем отдачи иона водорода переводить их в неактивные. Второй основан на способности антиоксидантов блокировать ферменты свободнорадикального окисления.

Таким образом, в процессе адаптации происходит параллельная активация двух неспецифических систем  стресс-реализующей и стресс-лимитирующей. Как видно из сказанного выше обе эти системы многокомпонентны, включают процессы, протекающие на уровне центральной нервной системы, периферических органов и на клеточном и мембранном уровне. От соотношения активности этих систем в конечном итоге зависит  состоится ли полноценная адаптация с формированием прочного системного структурного следа, или организм не достигнув стадии стабильной резистентности к повреждающему фактору перейдет в стадию истощения, заболеет, или даже погибнет. Суммируем в таблице процессы, от соотношения которых зависит успешность адаптации.

Таблица 4

Реакция

Повреждение

Защита

Активация САС, повышение скорости распространения импульса в ЦНС, повышение возбудимости центральных и периферических структур.

Перевозбуждение структур ЦНС, возможна стойкая деполяризация мембран нейронов, нарушение проведения импульса,

Формирование очага застойного возбуждения

Активация ГАМК-эргической и серотонин-эргической систем. Повышение концентрации эндогенных опиоидов. Ограничение адренергических реакций в ЦНС.

Увеличение частоты и силы сердечных сокращений, перераспределение кровотока в пользу мозга, сердца и системы, ответственной за адаптацию.

Перераспределение кровотока с обеднением и нарушением  кровоснабжения кишечника, почек, печени. Повышение АД, нарушение микроциркуляции, повышение возбудимости миокарда, аритмии, экстрасистолии.

Ограничение повреждающего воздействия за счет снижения концентрации катехоламинов и увеличения эффективности их использования

Мобилизация жира и глюкозы, обеспечение работающей системы энергетическими ресурсами. Липотропный эффект со стабилизацией мембран (преобладание синтеза фосфолипидов)

Увеличение концентрации СЖК в крови, липотропный эффект с повреждением мембран (преобладание процессов ПОЛ и повреждение мембран).

Повышение активности антиоксидантных систем.

Безусловно, адаптация к конкретному повреждающему фактору имеет свои характерные особенности и во многом зависит от функциональных возможностей доминирующей системы. В  этой системе в  процессе активации и последующей гипертрофии могут наблюдаться специфические для этой системы повреждения, и тоже привести к заболеванию. Вместе с тем существуют общие, хотя и очень слабо исследованные, типологические особенности организма, предрасполагающие в большей степени или к формированию резистентности, или к заболеванию.

Цена адаптации или болезнь?

Итак, мы рассмотрели основные механизмы, с помощью которых организму не только удается выжить в изменившихся условиях окружающей среды или жизненной ситуации, но и адаптироваться к этим новым условиям, т.е. приобрести новые качества: устойчивость к гипоксии, холоду, социальным факторам и пр. Нам удалось убедиться в том, что эти же механизмы могут лежать в основе дизадаптации и даже развития заболевания. От чего же зависит  заболеет человек или адаптируется, а возможно сначала адаптируется, а потом все же заболеет? Безусловно, от вида, силы и длительности стрессора. Однако в одинаковых условиях один человек заболевает, а другой адаптируется и приобретает устойчивость, часто не только к данному повреждающему фактору, но и к другим (положительная кросс-адаптация). Вероятно, результат зависит от реактивности организма. Остановимся подробнее на этом факте и рассмотрим системы, от которых зависит реактивность организма, т.е. его способность адаптироваться или заболевать.

Типологические характеристики человек интересовали исследователей всегда, начиная с Гиппократа, который выделил и описал четыре основных темперамента. По отношению к стрессу тоже принято выделять лиц устойчивых и чувствительных. Это выделение во многом условно, потому, что каждый исследователь, изучая определенную систему, именно в ней выделяет черты неоднородности и гетерогенности реакций.  Единого взгляда в настоящее время не существует, это дело будущих исследователей, поэтому мы лишь обозначим основные направления этих поисков и приведем примеры.

В процессе исследований адаптации к факторам Крайнего Севера (Л.Е. Панин) выделено на основании психологических тестов две группы  с высокой и низкой тревожностью. Оказалось, что высокая тревожность сочетается с высоким уровнем катехоламинов, кортизола, большей концентрацией СЖК и смещением спектра липопротеинов в сторону атерогенных фракций.  Сочетание этих факторов можно рассматривать как фактор риска развития ишемической болезни сердца.

При исследовании предрасположенности к ИБС выделяют кардиальные типы личности: тип А и тип Б. Тип А отличается большей возбудимостью, стремлением к лидерству, высокой реактивностью САС. Именно этот тип составляет группу риска развития ИБС, потому, что любое напряжение приводит к выраженной, а главное, длительной активации стресс-реализующих систем.

Выделено два типа спортсменов, отличающихся преимущественным повышением в крови норадреналина или адреналина («львы и кролики»). По мнению автора этих исследований Г.Н. Кассиля, «норадреналиновые» спортсмены более успешны в спринтерских видах спорта, а для стайерских важным оказалась длительность активации и САС и ГГНС.  Очевидно, что устойчивость и чувствительность к стрессу зависит и от вида стрессирующего воздействия.

Большую роль в устойчивости или чувствительности к повреждающему действию стресса играет и реактивность эффекторного звена. Приведем лишь один пример. Среди лиц с наследственной предрасположенностью к артериальной гипертензии значительно чаще встречаются люди с утолщенными стенками кровеносных сосудов. Такое утолщение стенок сосудов связано, в определенной степени, со способностью соединительной ткани накапливать натрий и воду, эта способность, скорее всего, генетически детерминирована. Активация САС при стрессирующих воздействиях и  выброс в кровь адреналина приводят к кратковременному повышению давления у всех, но у людей с такими сосудами повышение АД более выражено и держится дольше, их сосуды более реактивны по отношению к любому вазоконстриктору. Понятно, что такая особенность сосудистой стенки может рассматриваться как фактор риска развития артериальной гипертензии в случае частых и длительных стрессирующих воздействий.

Таким образом, адаптируемость организма зависит от вида, силы и длительности стрессора, соотношения активности стресс-реализующих и стресс-лимитирующих систем, структурной и функциональной состоятельности системы, ответственной за адаптацию, типологических особенностей организма, его реактивности и чувствительности к повреждающему действию стресса.

В заключении коротко перечислим основные черты наиболее часто встречающихся адаптаций.

Таблица 5

Стрессор

Результат адаптация

(структурный след)

Цена адаптации (возможные повреждения)

Обратите внимание на то, что в этой графе мы даем лишь ничтожную часть повреждений, только в качестве примеров.

Информационные перегрузки.

Гипертрофия нейронов, активация в них дыхательных ферментов. Стойкое повышение эффективности синаптической передачи за счет увеличения количества медиаторов, количества рецепторов к ним, количества шипиков на дендритах.

Увеличение объема памяти, образование большого числа временных связей образование новых профессиональных  навыков.

Возможно перевозбуждение структур ЦНС, нарушение сна, раздражительность, формирование очага застойного возбуждения.

Холод

Увеличение чувствительности тканей к катехоламинам и тиреоидным гормонам.

Повышение основного обмена и теплопродукции за счет увеличения числа митохондрий, их размеров, разобщения процессов окисления и фосфорилирования. Эти изменения обусловлены катехоламинами и тиреоидными гормонами. Выработка условных рефлексов, выражающихся в быстром повышении теплопродукции в ответ на холод. Увеличение потребления кислорода тканями. Повышение теплопродукции мышечной ткани параллельно с увеличением числа капилляров и миоглобина в мышцах.

Увеличение теплопродукции в бурой жировой ткани.

Липолиз, повышение концентрации СЖК, которые являются истинными разобщителями окисления и фосфорилирования.

Умеренное уменьшение массы мышц, снижение силы мышечного сокращения.

Снижение устойчивости к острой гипоксии, потому что снижена экономичность использования кислорода  большая часть идет на образование тепла.

Увеличение количества пищи.

Увеличение использования и экзогенных (избыток пищи), и эндогенных липидов рассматривается как фактор риска развития атеросклероза.

Постоянное напряжения САС рассматривается как фактор риска развития артериальной гипертензии.

Снижение устойчивости к токсинам, в основе которого лежит дестабилизация клеточных и лизосомальных мембран гепатоцитов.

Тепло

Снижение чувствительности терморецепторов. Образование условных рефлексов, ускоряющих реакцию на повышение температуры. Увеличение мощности и гипертрофия потовых желез. Увеличение количества выделяемого пота с преобладанием потоотделения в тех частях организма, где легче происходит теплоотдача  конечности. Выживаемость организма ставится в зависимость от количества воды.

Увеличение количества потребляемой воды и уменьшения количества пищи, перераспределение крови, уменьшение кровоснабжения внутренних органов и мышц, уменьшение размеров печени, почек, скелетных мышц. В результате пищеварительная система становится чувствительной к пищевым перегрузкам и интоксикации.

Гипо-

ксия

Увеличение ЖЕЛ, числа перфузируемых альвеол, повышение их проницаемости, повышение кислородной емкости крови за счет выброса эритроцитов из депо, а затем и эритропоэза. Изменение структуры гемоглобина. В клетках повышается количество миоглобина, числа митохондрий, повышается активность окислительных ферментов. Увеличивается роль анаэробного гликолиза.

Снижение кровоснабжения внутренних органов за счет перераспределения крови и увеличения доставки к сердцу и мозгу.

Физические

нагрузки

Гипертрофия мышечных волокон, увеличение количества Н-цепей в головках миозина. Эти цепи являются носителями АТФ-азной активности. Увеличивается мощность кальциевого насоса саркоплазматической сети.

Повышение количества миоглобина. Увеличение количества капилляров.

Повышение мощности митохондрий, активация окислительных ферментов. Увеличение числа митохондрий.

Набухание и слипание митохондрий, разрушение клеток. Снижение эффективности иммунной защиты, обусловленное избытком глюкокортикоидов.

Режим питания

Изменение количества секрета пищеварительных желез и темпа секреции в соответствии с качеством пищи происходит во время приема пищи.

Во всех отделах пищеварительной системы происходит адаптивная перестройка ферментного спектра при изменении состава диеты. Изменяется и активность ферментов  повышение амилолитической способности  при приеме углеводной, и протеолитической при приеме белковой пищи (регулирование субстратом). Адаптация ферментов происходит в течение 2-3 дней, стабилизация адаптации в течение 7 дней. Существуют легко и трудно адаптируемые ферменты.

токсины,

бактерии

Повышение активности микросомальных ферментов печени, увеличение числа фагоцитирующих клеток.

Дестабилизация клеточных и лизосомальных мембран гепатоцитов, повреждение и разрушение клеток.

Литература 

Физиология адаптационных процессов.   Серия «руководство по физиологии.  Москва, Наука, 1986

Физиология эндокринной системы.  Серия «руководство по физиологии.  Москва, Наука, 1979

Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенникова.  Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам.  Москва, Медицина, 1988

В.Б. Розен.  Основы эндокринологии.  1994

В.С. Новиков, В.В. Горанчук.  Физиология экстремальных состояний.  1998

Г.С. Якобсон, А.Д. Куимов.  Стресс, артериальная гипертензия, инфаркт миокарда.  1996

Л.Е. Панин.  Биохимические механизмы стресса.  1983

Ф.И. Фурдуй.  Физиологические механизмы стресса и адаптации при остром действии стресс-факторов. 1986

Л.А. Китаев-Смык.  Психология стресса.  1983

Е.И. Соколов.  Эмоции, гормоны и атеросклероз, 1991


Стресс и адаптация

Учебно-методическое пособие

по курсу нормальной физиологии  для  студентов медицинских специальностей

Авторы-составители:

Доктор медицинских наук, профессор Куликов В.Ю.

Доктор биологических наук, доцент Пиковская Н.Б.

Технический редактор Пыстина Е.А.

Рецензенты:

Заведующий кафедрой биохимии НГМА, доктор медицинских наук, профессор Шарапов В.И.

Заведующая кафедрой педагогики и медицинской психологии, доцент Безродная Г.В.

Уч.-метод. л.

Формат  60x84/16.  Печ. л. 4,25.  Заказ     .  Тираж 200 экз.

Типография СО РАМН, г. Новосибирск, ул. Ак. Тимакова, 9, 2001 г.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

63483. Формування потенціалу підприємства 218 KB
  Інформація як смстемоутворюючий компонент потенціалу Сутність виробничо-економічної інформації Інформація сукупність відомостей про стан керованої системи та зовнішнього середовища. Збирання та обробка інформації щодо діяльності...
63485. Конкурентоспроможність потенціалу підприємства 47.5 KB
  Конкурентоспроможність потенціалу підприємства – комплексна порівняльна характеристика, яка відображає рівень переважання сукупності показників оцінки можливостей підприємства, що визначають його успіх на певному ринку за певний проміжок часу...
63487. Теоретико-методичні підходи до оцінювання потенціалу підприємства 366 KB
  Концепція вартісної оцінки потенціалу є найбільш універсальною і методично обґрунтованою. Згідно неї підприємство виступає товаром із усіма характерними для нього властивостями: корисністю для покупця, що виявляється в користуванні...
63489. Трудовий потенціал підприємства як об’єкт соціально-економічного управління 70 KB
  Трудовий потенціал є однозначно складовою загального потенціалу та фактором його використання. Тому для підприємства важливе не тільки визначення ступеня забезпеченості трудовим потенціалом але і умови для його використання та розкриття.