13090

2. КЛАССИФИКАЦИЯ БИОРИТМОВ

Биоритмы чаще всего классифицируют по происхождению, длительности цикла, уровню организации биосистемы, характеру регулирующих механизмов.

1. По происхождению выделяют следующие биоритмы:

Экзогенные ритмы (внешние ритмогенные факторы). К ним относят геофизические, геосоциальные и космические ритмы. Они четко отражают периодические процессы, протекающие в окружающей биологической и социальной среде. Например, ритмичность процесса фотосинтеза в растениях определяется соотношением и интенсивностью светлого и темного времени суток.

Эндогенные ритмы (внутренние ритмогенные факторы). Они являются истинными (физиологическими) ритмами организма. Их обнаруживают при отсутствии периодических процессов в окружающей среде. Например, эндогенные ритмические колебания могут исчезнуть при резком снижении температуры тела, резком уменьшении содержания кислорода во вдыхаемом воздухе, уровня гормонов, макроэргов, ферментов и других веществ в крови и тканях. Эндогенные биоритмы имеют очень широкий диапазон колебаний в единицу времени (от сотен и десятков колебаний в секунду до нескольких колебаний в минуту, час, сутки, неделю, месяц).

К эндогенным биоритмам относят следующие ритмические из-

менения: 1) обмена веществ и энергии; 2) биоэлектрической активности головного мозга, ганглиев и других нервных структур; 3) концентрации и соотношения нейропептидов, гормонов, биологически активных веществ в тканях, крови и других биосредах организма; 4) температуры различных частей тела, органов, тканей;

5)функциональной активности сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной, выделительной и других физиологических систем;

6)количества клеток, белков, углеводов, электролитов в циркулирующей крови и тканях и т.д.; 7) разных видов активности человека: физической активности (23 дня); эмоциональной активности (28 дней); интеллектуальной активности (33 дня); 8) работоспособности и других показателей.

Биоритмическая активность у разных людей различна. По данной активности выделяют 3 основные группы: 1) «жаворонки», 2) «совы»,

3)аритмики («голуби»).

111

К«жаворонкам» относятся люди, рано ложащиеся спать и рано просыпающиеся). Наибольший подъем их работоспособности наблюдают в 7-14 ч. и 16-20 час. В этой связи они должны выполнять самую трудную работу именно в эти временные периоды максимальной активности.

К«совам» относятся люди, поздно засыпающие и поздно просыпающиеся. Их наибольшую работоспособность отмечают вечером и в полночь.

Каритмикам (так называемым «голубям») относится самая распространенная группа людей, которые довольно легко приспосабливаются и хорошо выполняют труд, как в утреннее, так и в вечернее

время.

По данным немецкого физиолога Хамппа, 1/6 часть людей – «жаворонки», 1/3 – «совы», 1/2 – «аритмики».

Хронотип человека, как выяснилось, зависит главным образом от врожденных, а также от приобретенных в процессе онтогенеза свойств.

Доказано, что перестроить «жаворонков» на «сов» невозможно. Однако «совы» при необходимости могут довольно быстро переучиваться на «жаворонков». Можно полагать, что ритм (режим) «сов» – не потребность организма, а длительно формирующаяся привычка. С другой стороны, ритм (режим) «жаворонков» – естественная, наследственно закрепленная потребность организма.

2. По длительности (частоте) биоритмы бывают следующие:

•Физиологические (функциональные) – высокочастотные, врожденные:

длительность физиологических циклов, обеспечивающих непрерывную деятельность организма, составляет от долей секунд до нескольких десятков минут. К высокочастотным ритмам относят, например, циклы нервно-мышечного возбуждения и торможения:

ритмы мозга (по данным электроэнцефалографии или эхоэнцефалографии) колеблются от 0,5-3 Гц до 30 и более Гц. Различают следующие их виды: сигма ( ) ритм, составляющий 0,5-3 Гц; тэта ( ) ритм – 4-7 Гц; альфа ( ) ритм – 8-13 Гц; бета ( ) ритм –14-30 Гц; гамма ( ) ритм – более 30 Гц;

ритмы различных органов, как правило, более длительные. Например, ритм сердца в норме составляет 60-80 сокращений

112

в мин (1-1,3 Гц), ритм легких (внешнего дыхания) – 15-20 в

мин (0,25-0,35 Гц) и т.д.

•Геофизические – среднечастотные и низкочастотные, врожденные и приобретенные. В частности, к среднечастотным ритмам относят: приливные (12,8 час); ультрадианные (16 ± 4 час); циркадианные, или околосуточные (24 ± 4 час); инфрадианные

(28 час-4 сут).

•Геосоциальные – низкочастотные (бывают врожденными и приобретенными). В частности, к низкочастотным ритмам относят: 1) околонедельные (7 сут); 2) полулунные (14-15 сут);

3) лунные (28 сут); 4) околомесячные (около 30 сут); 5) сезонные (около 3 мес); 6) цирканнуальные (окологодичные); 7) мегаритмы (более 1-10 лет).

На биологические ритмы у человека наибольшее влияние оказывают взаимное расположение Земли, Луны, Солнца и других светил (звезд и созвездий), периоды их вращения вокруг своей оси, продолжительность дня и ночи.

Каждый физический, эмоциональный и интеллектуальный цикл включает положительные и отрицательные составляющие (полуволны), когда соответствующая активность либо нарастает, либо снижается (ухудшается).

При переходе положительной полуволны в отрицательную (т.е. при пересечении линии цикла с нулевой величиной) формируются критические дни, ухудшающие физическую, эмоциональную либо интеллектуальную активность и нередко приводящие к обострению заболеваний и возникновению различных несчастных случаев.

Например отмечено, что: 1) у женщин в связи с менструальным циклом (лунный цикл, 28 сут) изменяются самочувствие, активность, настроение; у мужчин также отмечают околомесячный ритм колебаний указанных характеристик; 2) наилучшим временем для зачатия считают 8 час утра, рождаются же дети преимущественно в период между полуночью и 4 час утра; 3) пик производительности умственного труда отмечают в период 10-12 час дня, а также в период между 16 час 30 мин и 18 час; 4) спад умственной работоспособности происходит обычно между 12 час 30 мин и 15 час; 5) кожа обладает наименьшей чувствительностью к парентеральным инъекциям примерно в 9 час утра; 6) органы вкуса, обоняния и слуха наиболее активны (обострены) между 17 и 19 час; 7) наиболее эффективно иммунная

113

система предохраняет организм от инфекционных возбудителей примерно в 22 час; 8) психическая и мышечная возбудимость человека выше весной и в начале лета; 9) дети летом растут быстрее, чем в другие сезоны года; 10) смертность от пневмоний и гриппа в США и России наибольшая в конце декабря, в январе и начале февраля. Повышение риска смертности от этих заболеваний в данное время года объясняют не столько метеорологическими влияниями, сколько повышением чувствительности организма к инфекции в зимний период года.

3. По уровню организации живого различают следующие био-

ритмы: 1) организменный; 2) системный; 3) органный; 4) тканевой;

5)клеточный; 6) субклеточный; 7) молекулярный.

3.СТРУКТУРА ВРЕМЕННÓЙ ОРГАНИЗАЦИИ БИОСИСТЕМ

Общая структура временной организации любой биосистемы, независимо от сложности ее строения, по мнению известного в России хронобиолога Ю.А. Романова (1980-2000), включает следующие составные элементы:

пейсмейкер («водитель ритма»), генерирующий колебания в биосистеме (т.е. регулирующий временную организацию этой системы);

структуры, связывающие временную организацию биосистемы с внешней средой и окружающими биосистемами;

рецепторы, чувствительные к периодическим сигналам из внешней среды, в том числе от других биосистем;

эфферентные структуры (выходной путь), по которым реализуется пейсмейкерный сигнал в виде изменения того или иного биоритмического показателя.

4. ПРОИСХОЖДЕНИЕ БИОРИТМОВ

Теория фотопериодичности основана на смене света и темно-

ты в течение суток. Смена света и темноты рассматривается как источник формирования различных биоритмов в организме. Ведущее положение в периодичности функционирования регуляторных и исполнительных систем, метаболических процессов занимает активизация и торможение зависимых от света и темноты функций эпифиза.

114

Именно эпифиз через образование мелатонина (синтез увеличен днем и уменьшен ночью) вовлекает в циклический процесс различные структуры ЦНС, особенно вегетативные (симпатическая и парасимпатическая нервная система) и эндокринные (гипоталамус, гипофиз, периферические железы) структуры. Последние через медиаторы и гормоны реализуют свое регуляторное действие, изменяя метаболические, структурные и физиологические процессы в различных клетках, тканях, органах и системах организма.

Теория мультиосцилляторного механизма предполагает нали-

чие в организме множества взаимосвязанных пейсмекеров, определяющих соответствующие колебательные процессы в различных центральных и периферических образованиях. Реализация работы этой системы осуществляется с помощью прямых и обратных положительных и отрицательных связей с участием как нервных, так и гуморальных механизмов.

Теория хронона объясняет околосуточные колебательные процессы с помощью изменений функциональной активности участков ДНК (так называемых хрононов), ответственных за регуляцию биоритмов. Цикличность репликации (копирования) фрагментов цепи ДНК определяет ритмичность образования м-РНК и, следовательно, синтеза белков, а значит и всех метаболических, структурных и физиологических процессов в организме.

Теория волновых пакетов основана на формировании колебательных процессов электромагнитными воздействиями на человека, зависящими от особенностей региона, в котором родился и живет человек, а также от электромагнитных влияний космоса. Например, в центральной части России заболеваемость ишемической болезнью сердца возрастает в зимний период года, в Восточной Сибири – летом.

Все указанные теории признают ведущую роль эндогенных пейсмекерных механизмов в возникновении колебательного характера метаболических, структурных и физиологических процессов, которые зависят от различных экзогенных геофизических, геосоциальных и космических ритмических воздействий на организм.

115

5. ХАРАКТЕРИСТИКА НЕКОТОРЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЗДОРОВОМ И БОЛЬНОМ ОРГАНИЗМЕ

Показано, что жизненно важный суточный цикл сон– бодрствование, как и суточный ритм эндокринной системы, формируется и становится постоянным на 2-4-м месяце после рождения, т.е. для устойчивого функционирования жизненно важных пейсмекерных структур необходимо определенное время для их «дозревания» в постнатальном периоде жизни.

Например, у взрослых здоровых людей минимальную секрецию АКТГ и глюкокортикоидов наблюдают поздно вечером (22-24 час), а максимальную – в последние часы сна и первые 0,5-1,5 часбодрствования, т.е., как правило, рано утром (7-8 час).

Акрофазу дегидроэпиандростерона и андростендиона надпочечников отмечают обычно в 7-10 час утра. Вот почему зачатие лучше осуществлять в это время суток.

Тормозящий эффект экзогенно вводимых глюкокортикоидов на деятельность гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы, реализуемый с участием механизмов отрицательной обратной связи, также зависит от времени суток. Прием глюкокортикоидов в вечернее время сопровождается более выраженным угнетением этой системы, чем в утренние часы. Циркадианные ритмы концентрации АКТГ и кортикостероидов в крови обнаруживают даже у больных с недостаточностью коры надпочечников. Из этого можно сделать вывод, что дефицит глюкокортикоидов в организме существенно не нарушает биоритмической активности гипоталамо-гипофизарно- кортикоадреналовой системы.

В отличие от этого, у людей с болезнью Иценко-Кушинга (первичная патология центральных отделов гипоталамо-гипофизарно- адреналовой системы, сопровождающаяся гиперплазией и гиперфункцией коры надпочечников) нарушается и утрачивается циркадианная ритмичность концентрации в крови не только АКТГ, кортизола, 11-ОКС, 17-ОКС, но и β-липотропина, а иногда и β-эндорфина. Суточный ритм АКТГ и глюкокортикоидов нарушается и при гормонально активных опухолях коры надпочечников (кортикостероме или кортикобластоме), ведущих к развитию синдрома Иценко-Кушинга.

У больных с другими видами эндокринопатий также нарушаются суточные ритмы секреции и концентрации в крови различных гормо-

116

нов. Так, при сахарном диабете I типа (инсулинозависимого) отмечают изменение суточной ритмики содержания в плазме крови не только инсулина, но и глюкагона, соматотропного гормона, тиреотропного гормона, трийодтиронина, тироксина, лютеинизирующего гормона, фолликулостимулирующего гормона, тестостерона и кортизола.

5.1. Десинхронозы (понятие, классификация, причины, механизмы, характеристика)

Десинхронизация – временное рассогласование биологических ритмов (функций, метаболизма, структуры) – надежный показатель наличия той или иной патологии у человека.

Ресинхронизация – возобновление ритмических изменений в организме – объективный показатель выздоровления и оптимизации физиологических, метаболических и морфологических процессов.

Десинхронозы – различные расстройства биоритмов организма, заключающиеся в нарушении направленности и степени сдвига того или иного основного показателя колебательного процесса.

Десинхронозы, во-первых, проявляются изменением (увеличением или уменьшением) длительности периода, частоты, амплитуды, акрофазы, батифазы того или иного биоритма; во-вторых, характеризуются рассогласованием ранее синхронизированных внутри или межсистемных ритмов.

При рассогласовании ритмических процессов внутри организма (на уровне органов, формирующих ту или иную функциональную систему) развивается внутренняя десинхронизация.

При рассогласовании ритмов организма с ритмами внешней сре-

ды формируется внешняя десинхронизация.

Классификация десинхронозов

В настоящее время выделяют следующие виды десинхронозов: Острый десинхроноз возникает при быстро формирующемся рас-

согласовании датчиков времени и существующими в организме ритмическими процессами. Например, при быстром пересечении нескольких часовых поясов на самолете у пассажиров нарушается цикл сон – бодрствование за счет расстройств взаимоотношения его фаз.

Хронический десинхроноз развивается при длительном непрекра-

117

щающемся или часто повторяющемся действии на организм факторов, вызывающих острый десинхроноз.

Скрытый десинхроноз – расстройства биоритмических процессов незаметны, их можно обнаружить только при тщательном обследовании (в условиях стационара).

Явный десинхроноз – нарушения биоритмов проявляются выраженными субъективными ощущениями и объективными сдвигами циклических параметров организма.

Частичный десинхроноз – изменения биоритмов определяют в пределах одного органа или одной физиологической системы.

Тотальный десинхроноз – расстройства биоритмических процессов проявляются в большинстве органов и систем организма.

Асинхроноз – максимально выраженный десинхроноз, обычно сопровождающийся гибелью организма.

К причинам десинхронозов относятся космические полеты;

трансмеридиональные перелеты; психогенные, биологические, химические и физические факторы, которые все нарушают цикл сон – бодрствование: 1) повторяющиеся переключения дневной работы на вечернюю и ночную работу в течение длительного времени; 2) частые изменения геомагнитных влияний, геофизических датчиков времени в течение длительного срока; 3) выраженные усиления и изменения колебаний электромагнитных влияний космического пространства на организм; 4) избыточное (аритмическое) действие на организм разнообразных стрессорных факторов и др.

Основными механизмами возникновения десинхронозов считаются:

1.Рассогласование между жизненными (поведенческими) и временными стереотипами организма и существенно измененными условиями жизни, работы и отдыха.

2.Неспособность организма адаптироваться к существенным изменениям электромагнитных влияний Земли и Космоса, другим стрессовым факторам.

5.1.1. Краткая характеристика ведущих десинхронозов

При космических полетах наблюдают: 1) нарушения (вплоть до отсутствия) естественного для земных условий 24-часового ритма

118

жизнедеятельности организма, характеризующегося прежде всего наличием цикла сон–бодрствование; 2) усиление влияния электромагнитных, ультрафиолетовых, инфракрасных лучей; 3) влияние на организм невесомости и др.

Десинхроноз проявляется различными по характеру и степени выраженности вегетативными, иммунными, эндокринными нарушениями, развитием мышечной гипо- и атрофии, расстройством деятельности сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной и других исполнительных систем.

При трансмеридиональных перелетах в широтном направлении,

сопровождающихся быстрой сменой нескольких часовых поясов, отмечают: 1) расстройства сна; 2) снижение работоспособности физической и умственной; 3) развитие вялости, разбитости; 4) нарушения функций регуляторных и исполнительных систем (особенно нервной, эндокринной, иммунной, сердечно-сосудистой, пищеварительной, выделительной и др.).

Установлено, что адаптация к новому поясному времени развивается в следующей последовательности: нормализуются психофизиологические функции, затем – соматические, позже – вегетативные и, наконец, – половые.

При длительном рассогласовании цикла сон – бодрствование,

возникающем обычно при длительной интенсивной и изнуряющей работе, особенно при чередовании работы в дневное и ночное время, возникают и нарастают неврологические расстройства, дисфункции коры больших полушарий, вегетативной нервной системы (приводящие к развитию гастритов, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, синдрома вегетативной дистонии, гипертонической болезни и др.).

При усилении или значительных колебаниях геомагнитных и космических магнитных воздействий на организм наблюдают увеличе-

ние выраженности сердечно-сосудистой патологии, учащение и утяжеление развития стенокардии, аритмий сердца, инфаркта миокарда, кровоизлияний и ишемии головного мозга и др.

При действии на организм сильных и длительных стрессорных факторов, приводящих к развитию различных как токсикоманий, особенно алкогольной и никотиновой зависимости, так и наркоманий, также нарушаются разнообразные биоритмические процессы.

119

6. ЗНАЧЕНИЕ ФАКТОРА ВРЕМЕНИ В МЕДИЦИНЕ

Хронофизиология – раздел физиологии, изучающий временную организацию физиологических процессов.

Хронобиохимия – раздел биологической химии, изучающий временную организацию биохимических (метаболических) процессов.

Хроногигиена – раздел общей гигиены, разрабатывающий нормативы эффективных и безвредных для организма условий физического и умственного труда, отдыха, питания и т.д.

Хронопрофилактика – раздел хрономедицины, разрабатывающий мероприятия и методы, пути и средства, направленные на предупреждение развития различных видов патологии с учетом времен-

ного фактора. В частности, хронопрофилактика разрабатывает оптимальные для определенных групп людей и отдельных индивидов: 1) графики умственной и физической работы и отдыха; 2) режим цикла «сон – бодрствование»; 3) режим приема количества и качества; 4) режимы, виды, интенсивность двигательной активности; 5) профилактическое использование различных лекарственных средств, в том числе адаптогенов и вакцин.

Так, сотрудниками НИИ детских инфекций РАМН (СанктПетербург) доказано, что вакцинация детей против кори во второй половине дня обычно ведет к нарушению суточного ритма различных физиологических систем и развитию выраженных прививочных реакций. У детей, вакцинированных в утренние часы, эти нарушения не зарегистрированы или были незначительными.

Хронодиагностика – раздел хрономедицины, изучающий отклонения изменений различных показателей жизнедеятельности орга-

низма во времени. Даже в условиях нормы тот или иной показатель в течение времени изменяется (колеблется) в определенных доверительных интервалах, что было названо известным американским хронобиологом Ф. Халбергом хронодесмом (рис. 3).

Хронодиагностика позволяет обнаружить не только ранние неспецифические нарушения биоритмических процессов (когда специфических проявлений патологии еще нет), а тем более выраженное расстройство жизнедеятельности организма, но и восстановление биоритмических процессов в динамике выздоровления организма.

120