Общие принципы и механизмы адаптации
Существуют два типа приспособлений к внешним факторам. Первый заключается в формировании определенной степени устой чивости к данному фактору, способности сохранять функции при изменении силы его действия. Это адаптация по типу толерант ности (выносливость) - пассивный путь адаптации. Второй тип приспособления - активный. С помощью особых специфических адаптивных механизмов организм человека компенсирует измене ния воздействующего фактора таким образом, что внутренняя среда остается относительно постоянной. Происходит адаптация по ре зистентному (сопротивление, противодействие) типу.
Помимо специфики фактора (влияние на те или иные процес сы в организме), зависящей от его физико-химической природы, характер воздействия на организм и реакция на него со стороны организма человека во многом определяются интенсивностью фак тора, его <<дозировкой>>. Количественное влияние условий среды определяется тем, что такие факторы как температура воздуха,
наличие в нем кислорода и других жизненно важных элементов, в той или иной дозе необходимы для нормального функционирова ния организма, тогда как недостаток или избыток того же фактора тормозит жизнедеятельность. Количественное выражение факто ра, соответствующее потребностям организма и обеспечивающее наиболее благоприятные условия для его жизни, рассматривают как оптимальное.
Специфические адаптивные механизмы, свойственные челове ку, дают ему возможность переносить определенный размах от клонений фактора от оптимальных значений без нарушения нор мальных функций организма (рис. 2.1). Диапазон между этими дву мя значениями называется пределами толерантности (выносливо-
Рис. 2.1. Принuипиальная схема вли
|
факторов окружающей среды на
жизнедеятельность организма:
1 - степень благоприятствования фак торов для организма; 2 - энергозатра ты на адаптацию
1
Количественное выраЖение фактора
сти), а кривая, характеризующая зависимость переносимости от величины фактора, называется кривой толерантности.
Зоны количественного выражения фактора, отклоняющегося
от оптимума, но не нарушающего жизнедеятельности, определя
ются как зоны нормы. Таких зон две, соответственно отклонению от оптимума в сторону недостатка дозировки фактора и в сторо ну его избытка. Дальнейший сдвиг в сторону недостатка или из бытка фактора может снизить эффективность действия адаптив ных механизмов и даже нарушить жизнедеятельность организма. При крайнем недостатке или избытке фактора, приводящем к патологическим изменениям в организме, выделяют зоны песси мума (причинять вред, терпеть ущерб). Наконец, за пределамИ, этих зон количественное выражение фактора таково, что полное напряжение всех приспособительных систем оказывается мало эффективным. Эти крайние значения приводят к летальному ис ходу, за пределами этих значений жизнь невозможна.
Адаптация к любому фактору связана с затратой энергии. В зоне
оптимума адаптивные механизмы не нужны и энергия расходуется
только на фундаментальные жизненные процессы, организм на
ходится в равновесии со средой. При выходе значения фактора за пределы оптимума включаются адаптивные механизмы, требую щие тем больше энергозатрат, чем дальше значение фактора от клоняется от оптимального. Нарушение энергетического баланса организма, наряду с повреЖдающим действием недостатка или избытка фактора, ограничивает диапазон переносимых человеком
изменений.
Если внешние условия в течение достаточно длительного вре-
мени сохраняются более или менее постоянными, либо изменя ются в пределах определенного диапазона вокруг какого-то сред него значения, то жизнедеятельность организма стабилизируется на уровне, адаптивном по отношению к этому среднему, типич ному состоянию среды. Смена средних условий во времени или пространстве влечет за собой переход на другой уровень стабили зации (сезонные, температурныt! адаптации и др.).
2 ]<JIIhKO 33
Г. Селье, подошедший к проблеме адаптации с новых пози ций, назвал факторы, воздействие которых приводит к адапта ции, стресс-факторами. Другое их название- экстремальные фак торы, т. е. необычные факторы окружающей среды, оказывающие неблагаприятное влияние на общее состояние, самочувствие, здо ровье и работоспособность человека. Причем это могут оказывать не только отдельные воздействия на организм, но и измененные условия существования в целом (например, переезд человека с юга на Крайний Север). Он же установил четыре стадии фазового
течения.
1. Срочная, включающая стресс. Под термином «СтресС>> (на пряжение) понимаются неспецифические психофизиологические проявления адаптивной активности при действии любых, значи мыхдля организма факторов. Примерами проявления срочной адап тации являются: пассивное увеличение теплопродукции в ответ на холод, рост легочной вентиляции и минутного объема кровообра щения в ответ на недостаток кислорода.
2. Формирование долговременной адаптации -переходная фаза к устойчивой адаmации. Она характеризуется формированием функ циональных систем, обеспечивающих управление адаптацией к возникшим новым условиям.
3. формированная долговременная адаптация, или фаза устой чивои адаптации, резистентности, когда системы саморегуляции гамеостаза функционируют на новом уровне. Основными условия ми долговременной адаптации являются последовательность и не прерывность воздействия экстремального фактора. По существу, она развивается на основе многократной реализации срочной адап тации и характеризуется тем, что в результате постоянного коли чественного накопления изменений организм приобретает новое качество - из неадаптированного превращается в адаптирован ный. Такова адаптация к недостижимой ранее интенсивной физи ческой работе (тренировка), развитие устойчивости к холоду, теп
лу и т.д.
4. Истощение, которое может развиться в результате сильного и длительного воздействия экстремальных факторов. При сильном и длительном стрессе такое воздействие может привести к болезни или смерти.
Комплекс адаптивных реакций организма человека обеспечи вающий его существование в экстремальных услови х, получил название нормы адашивной реакции. Процесс индивидуальной адап тации обеспечивается формированием изменений в организме, не редко носящих характер предпатологических или даже патологи ческих реакций. Эти изменения, как следствие общего стресса или напряжения отдельных физиологических систем представляют со бой своеобразную <<цену адаптации>>. Например, роцесс адаптации к условиям Крайнего Севера может длиться десятки лет. При этом
возможны временные срывы адаптации - повышенная заболевае мость органов дыхания, язвенная и сердечно-сосудистые болезни.
Если уровни воздействия факторов окружающей среды выхо
дят за пределы адаптационных возможностей организма, и адап
тация переходит в четвертую стадию - стадию истощения, вклю
чаются дополнительные защитные механизмы. Это механизмы ком пенсации, противодействующие возникновению и прогрессиро
ванию патологического процесса, т. е. ответные силы организма на изменения окружающей среды в зависимости от степени этих из менений качественно различны и колеблются от физиологически
оптимальных до патологических.
Таким образом, если адаптация обеспечивает гомеостаз в усло
виях здоровья, то к о м п е н с а ц и я - это борьба организма за гомеостаз в измененных условиях - условиях болезни. Если воз действие факторов среды на организм количественно превышает уровень нормы адаптации организма, то он теряет способность в дальнейшем адаптироваться к среде, так как возможность пере стройки структурных связей системы исчерпана.
В естественных условиях обитания организм человека всегда подвержен влиянию сложного комплекса факторов, каждый из которых выражен в разной степени относительно своего оптималь ного значения. В природе сочетание всех факторов в их оптималь ных значениях - явление практически невозможное. Это означа ет, что в естественных условиях организм всегда затрачивает ка кую-то часть энергии на работу адаптивных механизмов. Важно и то, что при комплексном воздействии между отдельными факто рами устанавливаются особые взаимоотношения, при которых действие одного фактора в какой-то степени изменяет (усилива ет, ослабляет и т.п.) характер воздействия другого. Например, тренировка к физическим нагрузкам вызывает устойчивость к гипоксии (кислородному голоданию), и наоборот, тренировка к гипоксии создает устойчивость к большим мышечным нагрузкам.
Важен не только качественный критерий фактора, но и режим воздействия этого фактора на организм. Реакция организма значи тельно возрастает, если фактор воздействует не в виде непрерыв ного сигнала, а дискретно, т. е. с определенными интервалами. Этот прерывистый характер воздействия широко используется в прак тике при выработке адаптации к холоду, гипоксии, физическим
нагрузкам и т. п.
2.3. Общие меры повышения устойчивости организма
Управлять адаптацией, сnособствовать повышению выносли вости своего организма - эту цель должны ставить перед собой люди. Самое главное условие для по;::держания устойчивого гамео стаза организма, а следовательно, и механизма адаптационных про-
цессов, - гармонизация жизнедеятельности человека со средой его обитания. Одно из необходимых условий для этого- своевре менное и рациональное питание. Недостаточность или избыточ ность питания и нарушение соотношений питательных веществ в рационе питания сказываются на деятельности организма, снижа ют его сопротивляемость и, следовательно, способности к адапта ции. Благоприятные условия труда и отдыха, в том числе режим сна и бодрствования, отдыха и труда - также необходимое усло вие нормального функционирования организма.
Особую роль играет физическая активность. Она формирует не рвные механизмы управления, активизирует взаимодействие орга низма с внешней средой, способствует развитию организма в це лом. Движение -обязательный компонент работы всех анализато ров, оно необходимо для получения информации, развития пси хики. Особенности двигательной деятельности делают ее средством повышения тренированности обмена веществ, достаточно эконо мичной траты энергии в покое, способности организма наиболее совершенно утилизировать кислород, усиления функционирова ния ферментативных систем. Резистентность как результат физи ческой активности обусловлена также повышением координации и более тонкой регуляцией в деятельности систем кровообраще ния, дыхания и т. д. Все эти механизмы в значительной мере явля ются неспецифическими. Благодаря их наличию облегчается ста новление адаптационных реакций по отношению к широкому спек тру факторов.
Жизнь современного человека весьма мобильна, и в обычных условиях его организм непрерывно адаптируется к целому комп лексу природно-климатических и социально- производственных факторов (рис. 2.2). <<Цена адаптации» зависит от дозы воздейству ющего фактора и индивидуальных особенностей организма. Доза воздействия и переносимость зависят от наследственных - гене тических - особенностей организма, продолжительности и силы (интенсивности) воздействия фактора. Стресс из звена адаптации может при чрезмерно сильных воздействиях среды трансформиро ваться в развитие разнообразных заболеваний.
Разработка и применение методов и средств повышения неспе
цифической и специфической устойчивости организма, его адап
тационных возможностей, а также разработка методов и средств,
повышающих компенсаторные возможности организма к действию чрезмерных, выходящих за пределы адаптационных возможностей,
уровней и концентраций повреждающих факторов среды, приве
дет к улучшению жизнедеятельности организма.
Контрольные вопросы
1. Объясните, что такое гомеостаз?
2. Адаптация - благо или вред?
3. Расскажите о периодах развития адаптации.
4. Какую роль играет физическая активность в повышении выносливо
сти организма?
Контроль за уровнем здоровья и заболеваемостью
Управление здоровьем и трудовыми ресурсами
Контроль
Факторы среды:
Управление
за средой природно-климатические, производственные
факторами среды
| Адаптация, неспецифи ческие обратимые реакции, приспособления | Специфические необра тимые реакции, снижение трудоспособности, экономический ущерб | ||
Рис. 2.2. Адаптация к условиям окружающей среды и управление здоро вьем человека
Г ЛАВА 3
НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ГИГИЕНИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (СРЕДЫ ОБИТАНИЯ)