Адаптационные возможности ОРГАНИЗМА человека
Адаптация - это процесс приспособления организма к различным условиям существования в окружающей среде. Выделяют генотипическую и фенотипическую адаптацию. Генотипические адаптационные изменения, приобретенные в ходе эволюции, отражаются в генетическом материале, появляются в результате мутаций и передаются по наследству. Фенотипическая адаптация, хотя и сопровождается активацией определенных генов, присуща лишь данному индивиду или группе индивидов и по наследству не передается. В этом состоит основное различие между данными видами адаптаций.
Человек во взаимосвязях с окружающей средой выступает одновременно и как биологический индивид, и как социальная личность. Поэтому и присущие ему механизмы адаптации определяются, с одной стороны, выработанным в процессе эволюционного развития комплексом приспособительных реакций (физиологическая адаптация), с другой - активным приспособлением психической деятельности к условиям и требованиям новой социальной сферы (социальная адаптация).
Физиологическая адаптация обеспечивает относительное постоянство внутренней среды организма - гомеостаз. Адаптации такого вида повышают устойчивость организма к холоду, теплу, недостатку кислорода, изменениям атмосферного давления и другим факторам, что проявляется в изменениях функций кровообращения, дыхания, выделения, секреции эндокринных желез. Решающую роль в функционировании механизмов защиты играют нервная и эндокринная системы. Адаптированность человека к изменяющимся условиям внешней среды наследственно закреплена, но может носить временный характер и не сопровождаться глубокими морфофизиологическими изменениями. К такому типу адаптации относится акклиматизация. Пределы адаптации человека обусловлены функциональной активностью его наследственного аппарата, возрастом, состоянием здоровья и степенью тренированности. Тренировка играет большую роль при адаптации к физическим нагрузкам. Систематические тренировки в сочетании с рациональным режимом труда и отдыха, закаливанием организма позволяют не только расширить диапазон адаптации, но и оптимизировать уже существующие приспособительные процессы, которые гораздо быстрее и легче происходят у людей тренированных, активно занимающихся физической культурой и спортом.
Механизмы адаптации. Одним из механизмов приспособления организма к окружающей среде является саморегуляция - основа резистентности (устойчивости) организма к воздействующим факторам.
Большой вклад в изучение механизмов приспособления организма к окружающей среде внес П.К. Анохин. Он является создателем теории функциональных систем. Функциональная система - это такое сочетание процессов и механизмов, которое, формируясь, в зависимости от данных условий, приводит к эффекту адаптации к этим условиям. Данная система создается всякий раз заново, применительно к воздействующему фактору, способна в наикратчайший срок, наиболее экономно и рационально вывести организм из экстремальной ситуации.
В адаптации организма важная роль принадлежит иммунной системе. Иммунитет (лат. immunitas - освобождение, избавление от чего-либо) - невосприимчивость организма к инфекционным и неинфекционным агентам и веществам, обладающим чужеродными антигенными свойствами.
Осуществляет иммунитет иммунная система организма, представляющая собой совокупность лимфоидных органов: центральных (тимус, сумка Фабрициуса, костный мозг, лимфатические фолликулы) и периферических (лимфатические узлы, селезенка и иммунокомпонентные клетки крови Т- и В-лимфоциты), способных распознавать чужеродные вещества и форсировать специфический иммунный ответ. В крови человека циркулирует 30-40 миллиардов лимфоцитов, из них 60% являются Т-клетками, а 40% - В-клетками. Функция В-лимфоцитов - выработка антител. С помощью Т-лимфоцитов, выступающих в роли помощников антителообразования, В-лимфоциты начинают размножаться и превращаться в плазматические клетки, активно вырабатывающие антитела - специфические иммуноглобулины, связывают и обезвреживают антиген в результате образования комплекса антиген-антитело, затем различными неспецифическими воздействиями этот комплекс разрушается и выводится из организма. В обеспечении иммунитета также участвует ряд веществ (интерферон, лизоцим, пропердин, В-лизин, лимфокины), вырабатываемых лейкоцитами и другими клетками организма.
Формирование иммунных реакций начинается в эмбриональном периоде, затем в течение всей жизни человека, они осуществляют ряд сложных защитных функций, постепенно ослабевая в старости. Различают два основных вида иммунитета. Это наследственный (врожденный) и приобретенный (ненаследственный). Выделяют врожденный пассивный иммунитет, который передается от матери к ребенку через плаценту. Он нестойкий, так как выработанные антитела гибнут быстро. Однако ребенок до 1 года практически не болеет инфекционными заболеваниями. Врожденный активный иммунитет возникает в результате контакта организма с антигеном и устанавливается не сразу - через 1-2 недели или позднее и сохраняется относительно долго - годами или десятками лет.
Активно приобретенный иммунитет – это иммунитет, который создается путем прививки, т.е. введением ослабленных антигенов. В результате чего вырабатываются антитела, формируются клетки памяти. При повторном контакте с этим антигеном возрастает сопротивляемость организма, т.е. быстро образуются антитела, и человек не заболевает. Пассивно приобретенный иммунитет - иммунитет, который создается путем введения в организм уже готовых антител. В зависимости от исхода инфекционного процесса различают две формы приобретенного иммунитета - стерильный и нестерильный.
Иммунитет может быть специфическим и неспецифическим. Специфическим называют иммунитет к определенной инфекции (например, дифтерии), а неспецифическим - врожденную или приобретенную устойчивость к разнообразным болезнетворным агентам. Иногда специфический иммунитет, активно или пассивно выработанный по отношению к определенному возбудителю, одновременно сопровождается развитием неспецифической невосприимчивости и к другому или другим возбудителям. Наряду с общим иммунитетом различают местный, тканевый иммунитет, понимая под этим сдвиги в реактивности отдельных тканей, возникающие на фоне общего иммунитета. Эти сдвиги бывают выражены в различной степени в различных тканях.
Адаптация организма к изменениям окружающей среды осуществляется за счет еще одного очень важного фактора - большого «запаса прочности» организма. Организм устроен по плану ограниченного лимита и принципу строжайшей экономии. Например, сердце может в любой момент увеличить число сокращений в 2 раза, а артериальное давление повысить на 30-40%. Артериальная кровь содержит кислорода примерно в 3,5 раза больше, чем используется тканями. Удаление 2/3 каждой почки переносится без серьезных нарушений почечной функции. Установлено, что 1/10 надпочечников достаточно для сохранения жизни. Запас прочности в живом организме достигается различными путями: резервными возможностями организма, изменением обмена веществ, включением других систем организма, изменениями структуры клетки (гипертрофия, регенерация). В ходе эволюции совершенствовалось экономное и выгодное расходование энергии и вещества. Принцип парности органов, принцип дублирования функций, детоксическая функция печени, принцип системности и саморегуляции лежат в основе адаптации организма к факторам окружающей среды.
Важную роль в механизмах адаптации играют также общий адаптационный синдром, так называется стресс-реакция и биологические ритмы.
Следует отметить, что любая защитно-приспособительная организация - понятие относительное. Действующий фактор может предъявлять требования выше предела приспособительных возможностей человека. Несоответствие приспособительных возможностей человека к влиянию факторов внешней среды может носить количественный характер, когда интенсивность воздействия выше допустимого предела, или качественный характер. Так, например, адаптация сердечно-сосудистой системы к гипоксии проявляется в увеличении минутного объема крови, повышении артериального давления и частоты сердечных сокращений, происходит перераспределение крови и потока кислорода к сердцу, а также выброс эритроцитов из депо.
Иммунологические нарушения: аллергия, СПИД человека. С полной уверенностью можно утверждать, что с аллергией знакомы большинство людей. Такая уверенность основана на эпидемиологических данных; они показывают, что, например, в Германии аллергией страдает каждый третий житель, в США – каждый четвертый. Нет оснований считать, что у нас в Республике Беларусь ситуация многим отличается. Аллергия – понятие, введенное доктором Пирке в 1906 г. для характеристики повышенной чувствительности организма после контакта с аллергеном.
Сегодня под аллергией понимают неадекватный по силе иммунный ответ организма на определенное вещество (аллерген), связанный с повышенной к нему чувствительностью. Процесс, который происходит в организме после первичного контакта с антигеном, называется сенсибилизацией.
Аллергеном называют антиген, вызывающий аллергию. Почему один антиген может быть аллергеном, а другой не может, до сих пор окончательно не ясно. Это определяется физико-химическими свойствами антигена и особенностями иммунной системы организма. Все аллергены можно разделить на две большие группы: эндогенные и экзогенные аллергены.
Первая группа относится к тем случаям, когда по некоторым причинам развивается иммунный ответ на собственные компоненты организма. Вторая группа относится к аллергенам, присутствующим во внешней среде.
1. Аллергены животного происхождения. Выраженная аллергенность присуща клеткам покровных тканей – шерсти, перхоти, перьям птиц; кроме того, высокой аллергенностью обладают выделения теплокровных животных: моча, слюна и т.д. Ситуации, которые приводят к контакту с животными аллергенами, обычно связаны либо с профессиональной деятельностью человека, либо с содержанием животных в доме. Кошки, собаки, птицы могут служить источником аллергенов.
2. Растительные аллергены. Пыльца очень многих растений может вызывать аллергию. В Республике Беларусь есть три периода года, когда в воздухе появляется пыльца определенных групп растений (волны поллинации). Первая волна – это весна, когда в воздухе обнаруживается пыльца деревьев (береза, лещина, дуб). Вторая волна поллиноза связана с цветением злаковых трав (конец мая – середина августа) – это пыльца таких трав, как тимофеевка, мятник. Третья волна поллиноза – середина августа – конец октября – цветут сорные травы, такие как лебеда, полынь.
3. Бактериальные и грибковые аллергены. Это аллергены бактерий (стафилококков, стрептококков). Важную роль играет сенсибилизация к грибам (плесневые, дрожжевые грибы).
4. Пылевые аллергены. В эту группу объединяют аллергены, входящие в состав домашней пыли. Различают также аллергены библиотечной пыли, производственной пыли. Домашняя пыль является многокомпонентной системой; в ее состав входят многие из перечисленных выше аллергенов: животного происхождения, бактериальные и грибковые. Но основную ответственность за аллергенность домашней пыли несут продукты жизнедеятельности микроклещей, в ней обитающих, дерматофаги. В последние годы важная роль в развитии аллергии отводится тараканам.
5. Лекарственные аллергены. Практически все из известных сегодня лекарств, способны вызвать аллергию, выступая в качестве полноценных аллергенов. Лекарственная аллергия может проявляться самым различным образом: от относительно неопасных кожных проявлений до таких грозных как анафилактический шок. Наиболее часто аллергию вызывают такие медикаменты, как антибиотики (пенициллин, стрентомицин, новокаин).
6. Пищевые аллергены. Аллергия может возникать к целому ряду пищевых продуктов: в качестве аллергенов наиболее часто выступают молоко, яйца, рыба, мед.
7. Инсектетивные аллергены. Это аллергены, входящие в состав яда жалящих насекомых. Укусы таких насекомых как пчелы, осы, шершни могут быть не просто болезненными, но и приводить к развитию аллергических реакций.
Признаки аллергической болезни возникают только в условиях контакта с алллергеном. Как только этот контакт прекращается, исчезают и признаки болезни. В ответ на внедрение в организм аллергена развивается аллергическая реакция. Реакции могут быть специфические и неспецифические.
Специфическим реакциям предшествует скрытый период, когда развивается повышенная чувствительность к впервые попавшему в организм аллергену – сенсибилизация. Происходит это в результате выработки антител – белковых веществ, образовавшихся в ответ на введение только данного аллергена, или появления лимфоцитов, способных взаимодействовать с данным аллергеном. Если к моменту их образования аллерген удален из организма, никаких болезненных проявлений не отмечается. При повторном воздействии аллергена на уже сенсибилизирующий к нему организм развивается аллергическая реакция – взаимодействие антител или лимфоцитов с вызвавшим их образование аллергеном. В результате происходит ряд биохимических процессов с выделением химических веществ (гистамина, серотонина), повреждающих клетки, ткани, органы, что и лежит в основе аллергического заболевания. Повышенная чувствительность организма в таких случаях специфична, т.е. она проявляется по отношению к аллергену, который ранее вызвал состояние сенсибилизации.
Неспецифические аллергические реакции возникают при первичном контакте с аллергеном без предшествующей сенсибилизации. Попадающий в организм аллерген вызывает образование веществ, повреждающих клетки (пищевые и лекарственные вещества).
По времени возникновения аллергические реакции делятся на немедленные (развиваются через 15-20 мин; кожные, реакции дыхательной и пищеварительной систем, бронхиальная астма, крапивница) и замедленные (развиваются через 2-12 дней; отек Квинке, отек кожи и слизистых оболочек).
СПИД – инфекционное заболевание, вызвавшее проблему во всемирном масштабе. По современным оценкам Программы ООН и ВОЗ, в мире насчитывается более 30,6 млн. ВИЧ-инфицированных. Ежедневно в мире заражается 16 тыс. человек, 12,9 взрослых и детей из общего числа ВИЧ-инфицированных больны СПИДом. С начала распространения эпидемии (конец 70-х годов) от СПИДа умерло 11,7 млн. человек. От общего числа умерших женщины составляют 46%, а 460 тыс. детей умерло в возрасте до 15 лет. В мире насчитывается более 8,2 млн. сирот, родители которых умерли от СПИДа.
По количеству выявленных ВИЧ-инфицированных Беларусь занимает сегодня третье место среди стран СНГ после Украины и России. До 1996 года в республике было зарегистрировано 113 случаев ВИЧ-инфекции. С середины июля 1996 года количество выявленных ВИЧ-инфицированных стало стремительно расти в связи с распространением ВИЧ-инфекции среди шприцевых наркоманов.
В американском бюллетене «Еженедельные сообщения о заболеваемости и смертности» 5 июня 1981 года была помещена информация, о том, что за последние восемь месяцев в трех разных больницах Лос-Анджелеса (Калифорния) было зарегистрировано пять случаев воспаления легких, вызванных особым микроорганизмом из рода пневмоцистис. Необычность данного сообщения состояла в том, что пневмоцистная пневмония была обнаружена у больных в возрасте от 25 до 36 лет, в то время как обычно наблюдается у недоношенных детей или стариков, страдающих каким-либо тяжелым заболеванием (хронические поражения внутренних органов, злокачественные опухоли, диабет). В результате обследования оказалось, что все эти больные имели гомосексуальные контакты. Этот факт заинтересовал ученых, и уже через месяц они зарегистрировали 26 случаев пневмоцистной пневмонии у мужчин-гомосексуалистов. Наряду с этим у них был выявлен очень редкий вид злокачественных опухолей – саркома Капоши. Это заболевание встречается у людей старше 60 лет и хорошо поддается лечению, даже у пожилых, при этом продолжительность жизни после лечения составляет 8-10 лет. Однако в данном случае больным было от 25 до 50 лет, и, несмотря на интенсивное лечение, восемь человек умерли в течение нескольких месяцев. Количество регистрируемых аналогичных случаев стало расти, и не только в США, но и в других странах мира.
Отмеченные выше события повлекли за собой многочисленные исследования в области вирусологии, и это привело к одновременному открытию учеными Люком Монтанье (Франция) и Робертом Галло (США) в 1983 году возбудителя заболевания – вируса иммунодефицита человека (ВИЧ). Само заболевание, вызываемое этим вирусом, было названо синдромом приобретенного иммунодефицита человека (СПИД).
Возникновение вируса иммунодефицита человека до сих пор остается загадкой. По мнению первооткрывателя Р. Галло, ВИЧ возник очень давно в группах коренного населения Африки. Другая же гипотеза предполагает, что вирус имеет обезьянье происхождение, основываясь на том, что многие племена Центральной Африки охотятся на обезьян и употребляют мясо в пищу. Предполагается, что заражение могло произойти при разделке туши через повреждения на коже охотника или при употреблении сырого мяса либо мозга обезьян. Данное предположение имеет место в связи с тем, что из организма обезьян этого региона выделены вирусы, сходные по своему генному строению с ВИЧ. Существует мнение, что преодоление видового барьера могло произойти в результате мутации обезьяньего вируса. Причиной большого количества мутаций считают существующий в некоторых районах Африки повышенный радиационный фон, обусловленный богатыми залежами урана либо многочисленными испытаниями ядерного оружия в 50-80-х годах ХХ столетия.
Некоторые ученые склоняются к мысли, что вирус иммунодефицита человека имеет искусственное происхождение. Так, в 1969 году в Пентагоне была разработана программа по созданию бактериологического оружия, способного подавлять иммунную систему человека. В одном из научно-исследовательских центров США методом генной инженерии получали новые виды вирусов из вирусов, выделенных у африканских обезьян. Испытания новых вирусов проводили на приговоренных к пожизненному заключению осужденных в обмен на освобождение по завершении эксперимента. Их выход на свободу и способствовал распространению ВИЧ-инфекции среди населения. Данная версия построена на совпадении времени окончания эксперимента по разработке нового бактериологического оружия и появления первых случаев СПИДа среди гомосексуалистов в США и Центральной Африке. Тем не менее, следует отметить, что объективных или документальных доказательств происхождения вируса нет.
В настоящее время известно два типа ВИЧ: ВИЧ-1, распространенный во всем мире и ВИЧ-2, распространенный преимущественно в Западной Африке.
Вирусы иммунодефицита человека относятся к РНК-содержащим вирусам, к группе ретровирусов (содержащих обратную транскриптазу или ревертазу). Имеется липопротеидная оболочка, внутри которой расположен генетический материал и белки, обеспечивающие репликацию вируса в клетках организма-хозяина. На мембране вируса расположены гликопротеиды. Вирус обладает исключительно высокой частотой мутаций (в 100 раз выше, чем вирус гриппа), в связи с чем вакцинация неэффективна.
Диагностика ВИЧ-инфекции и СПИДа основана на обнаружении антител к вирусу, что осуществляется в лабораториях по диагностике ВИЧ-инфекции; в том случае, если получен положительный результат, образцы крови должны быть обследованы для выявления генетического материала вируса. Следует отметить, что в течении заболевания имеются так называемые серонгативные периоды, когда антитела в сыворотке крови не обнаруживаются. Так, от момента заражения должно пройти 8-12 недель, прежде чем появятся антитела.
Имеется несколько основных путей передачи вируса:
· сексуальный (гомо- и реже гетеросексуальный);
· парентеральный (использование нестерильного медицинского инструмента);
· переливание крови и ее препаратов от инфицированных доноров;
· вынашивание плода, рождение и кормление ребенка матерью, инфицированной вирусом ВИЧ;
· пересадка органов и тканей от инфицированных лиц.
В 70-80-х годах основным путем распространения вируса был сексуальный; сегодня на первое место выходит парентеральный путь заражения, что связано с распространением наркомании. Вирус крайне неустойчив во внешней среде. Так, достаточно вымыть руки с мылом, чтобы убить ВИЧ; в высохшем пятне крови вируса уже нет.
С током крови вирус проникает во все внутренние органы, железы, лимфатические узлы и даже в такие ткани, как роговица глаза, не имеющая сосудов. В первые недели после проникновения в организм вирус никак себя не проявляет. Он «приспособляется» к человеку и распространяется по различным органам и тканям.
Стадии протекания болезни:
1 - острая инфекция. Она протекает как «гриппоподобное заболевание» (повышение температуры, насморк, кашель, сыпь на коже). Спустя 2-3 недели острый период проходит. Однако, в 60-70% случаев острое начало может отсутствовать. Следовательно, человек, не зная о наличии вируса, может заражать других.
2 - асимптомная инфекция. Полное отсутствие клинических проявлений ВИЧ-инфекции. Носителей ВИЧ-инфекции можно выявить, только проводя специальные лабораторные исследования.
3 -персистирующая генерализованная лимфаденопатия. Возникает через 3-5 лет после второй стадии. Ее основные симптомы: увеличение лимфатических узлов, головные боли, расстройства кишечника, упадок сил. Лечение дает кратковременное улучшение, человек еще трудоспособен.
4 -пре-СПИД и собственно СПИД. Иммунная система полностью разрушается. Развиваются поражения слизистых оболочек, лимфоузлов, дыхательной системы, желудочно-кишечного тракта, органов зрения, нервной системы. Больные теряют в весе приблизительно 10%. Смертельный исход неизбежен.
Наибольшая концентрация ВИЧ отмечается в биологических жидкостях инфицированного человека (кровь, сперма, вагинальный секрет, спиномозговая жидкость, грудное молоко). Слюна, слезы, пот, моча также содержат вирус, но в малой концентрации, следовательно, не являются опасными в плане передачи ВИЧ.
Этиологическое лечение СПИДа затруднено тем, что вирус встраивается в геном клеток. Поэтому любой антивирусный препарат неизбежно будет повреждать и клетки организма-хозяина. Сегодня наиболее широко применяют препараты, содержащие аномальные нуклеозиды, которые вместо нормальных встраиваются в нуклеиновые кислоты, останавливают дальнейший синтез ДНК (азидатимидин, ацикловир, рибаривин).
Лекция №3