Изучение механизма перехода срочной адаптации в устойчивую, выявление стимула, запускающего активацию экспрессии генов в структурах, ответственных за адаптацию, является одной из ключевых проблем биологии и медицины. По-видимому, основные процессы формирования структурной (материальной) базы устойчивой адаптации происходят в клетках органов и тканей, ответственных за адаптацию. В них под влиянием катехоламинов, глюкокортикоидов и других стресс-гормонов запускается цепь событий, в результате которой в цитоплазме активируются протеинкиназы. Наряду с потенцированием функций клетки, протеинкиназы участвуют в механизме активации синтеза нуклеиновых кислот и белков. Именно это лежит в основе наработки белков клеточных структур, которые обеспечивают увеличение мощности и повышение эффективности работы клеток и органов, вовлеченных в адаптацию к данному стрессору. Установлено, что данный процесс может реализоваться лишь при повторном неповреждающем воздействии стрессора, т. е. при повторном кратковременном увеличении функции клеток, и требует определенного времени.
Особенностью устойчивой адаптации является наличие так называемых перекрестных защитных эффектов. Оказалось, что адаптация к одному стрессору повышает устойчивость организма не только к действию этого стрессора, т. е. обладает не только прямым защитным эффектом, но может также повышать устойчивость и к действию других стрессоров. Например, у животных, адаптированных к гипоксии в барокамере, имитирующей условия высокогорья, повышена резистентность к физическим нагрузкам, повреждающему действию эмоциональных стрессоров, в том числе повышена устойчивость иммунной системы к угнетающему действию стрессов. В основе такого перекрестного защитного эффекта адаптации лежит, как и в основе прямого защитного эффекта, наличие структурного следа адаптации, который повышает функциональные резервы органов и систем. Поэтому, чем больше органов и систем вовлечены в процесс адаптации к данному стрессору, т. е. чем богаче структурный след, тем большим числом перекрестных защитных эффектов обладает данная адаптация.
Наличие перекрестных защитных эффектов открывает широкие перспективы использования адаптации к факторам среды для повышения устойчивости здорового человека к стрессорным ситуациям и болезням, а также для лечения некоторых заболеваний. Достижения в этой области уже есть, и они составили основу появления нового раздела медицинской науки — адаптационной медицины. На базе этих достижений уже успешно внедрено в клинику использование адаптации к гипоксии в барокамере в качестве метода профилактики и лечения нарушений функции иммунной системы (аллергических заболеваний), неврозов, гипертонической болезни и др. Однако многие стороны механизма адаптации к различным стрессорам и формирования защитных эффектов остаются неясными и требуют дальнейших исследований.
Важный аспект проблемы адаптации составляют явления деадаптации и реадаптации. Деадаптация — обратное развитие процесса долговременной устойчивой адаптации, т.е. частичная или полная потеря прямых и перекрестных защитных эффектов в результате прекращения действия стрессора, к которому адаптировался организм. Процесс деадаптации выражается в постепенном исчезновении структурного следа, составляющего основу данной адаптации.
Деадаптация является по существу процессом, обратным процессу формирования адаптации, и механизм ее состоит в том, что непосредственно после прекращения действия стрессора резко снижается нагрузка на любой из органов функциональной системы, ответственной за адаптацию к данному стрессору. В результате в этом органе уменьшается интенсивность синтеза РНК и белков, возникает отставание синтеза белков от их распада и как следствие уменьшается масса структур органа, увеличенная в процессе адаптации. Так, после прекращения физических нагрузок у тренированного к ним животного или человека происходит уменьшение массы скелетных мышц и сердца, т. е. исчезновение гипертрофии, уменьшение в них количества митохондрий. После выхода из условий гипоксии (возвращения из высокогорья на равнину) исчезает гипертрофия правого желудочка сердца и легких, уменьшаются количество эритроцитов и содержание гемоглобина в крови. При этом процесс исчезновения гипертрофии (уже в течение первых дней) начинается прежде всего со снижения скорости синтеза белков в сердечной мышце; существенное уменьшение массы сердца происходит за 1-2 недели, а полное восстановление — за 3-4 недели.
Деадаптация сопровождается утратой устойчивости к гипоксии, приобретенной в процессе долговременной адаптации, и возвращением ее к уровню, свойственному неадаптированному организму. Таким образом, прекращение действия стрессора постепенно приводит к утрате (как бы за ненадобностью) наработанных в процессе адаптации клеточных структур. В последние годы выяснилось, что в механизме разборки клеточных структур и деградации структурного следа при деадаптации наряду с активацией лизосомальных ферментов про-теолиза (распада белков) важную роль играет активация свободно-радикального окисления. Однако конкретный механизм, который запускает процесс разборки структур и возвращения к исходной, доадапта-ционной норме, пока неясен.
Процесс исчезновения структурного следа адаптации и самой адаптации с возвратом к состоянию, которое было до действия стрессора, т. е. к условной норме, называется физиологической деадаптацией. Ее следует отличать от деадаптации, вызванной специальными условиями, например гипокинезией или невесомостью, при которых в нормальном здоровом организме может начаться процесс, приводящий к необычному уменьшению массы мышечных клеток и снижению их работоспособности. Такая деадаптация является очевидной предпосылкой многих заболеваний и называется патологической деадаптацией. Она развивается на основе тех же механизмов, что и физиологическая деаптация. Однако в отличие от нее при патологической деадаптации происходит снижение функциональных возможностей органов и систем уже ниже уровня условной нормы.
Реадаптация — явление восстановления утраченного при деадаптации структурного следа адаптации с помощью повторных воздействий данного фактора, т. е. с помощью повторной адаптации. Наиболее наглядно это явление наблюдается при возобновлении тренировок у спортсменов, длительное время лишенных физических нагрузок, а также у жителей высокогорья, длительное время проживавших на равнине и вновь переселившихся в горы. Поскольку при адаптации возникает определенное напряжение синтетического аппарата клеток органов и систем, ответственных за адаптацию, повторы цикла «деадаптация-реадаптация» могут привести к «изнашиванию» этого аппарата, потере способности адекватного обновления клеточных структур и, как следствие, к возникновению заболеваний. Такая ситуация особенно характерна для людей пожилого возраста, у которых происходят естественные изменения в функционировании генетического аппарата клеток. Поэтому поддержание структурного следа необходимой в будущем адаптации путем сравнительно небольших периодических нагрузок на ответственную за адаптацию функциональную систему представляет гораздо более экономный и менее истощающий вариант процесса, чем повторение циклов «деадаптация-реадаптация».
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО АДАПТАЦИОННОГО СИНДРОМА
Общий адаптационный синдром - совокупность неспецифических защитных приспособительных реакций, возникающих на фоне действия стрессорных раздражителей, характеризуется фазными изменениями гормонального баланса, соответствующими метаболическими и функциональными сдвигами, направленными на адаптацию организма к действию раздражителя.
Стрессорные раздражители вызывают напряжение функциональных систем, направленных на поддержание гомеостаза.
Стрессорные раздражители подразделяются на:
- эмоциогенные факторы внешней среды (положительные и отрицательные);
- физические раздражители (чрезмерная физическая нагрузка или ее отсутствие - иммобилизационный стресс);
- биологические раздражители (вирусы, бактерии).
Характер действия стресса.
По характеру действия:
- чрезвычайно сильные раздражители для данного организма;
- несильные, но необычные для организма средний и малой силы воздействия.
Стадии общего адаптационного синдрома.
В соответствии с динамикой уровня глюкокортикоидов в ткани Г. Сенье выделяют 3 стадии общего адаптационного синдрома:
1 стадия - стадия тревоги возникает в момент действия стресса;
2 стадия - стадия резистентности;
3 стадия - стадия истощения.
Реакция тревоги означает немедленную иммобилизацию защитных сил организма.
Она состоит из фазы шока и противошока. Фаза шока возникает при резком усилении секреции глюкокортикоидов, но в тканях уровень их падает из-за усиленного метаболизма. В эту фазу возникает относительная недостаточность глюкокортикоидов. В фазе шока наблюдается недостаточность кровообращения в периферических органах и тканях, мышечная и артериальная гипотензия, гипотермия, гипогликемия, сгущение крови, эозинопения. Если человек адаптируется, не погибает, то возникает гипертрофия, гиперплазия пучковой зоны коры надпочечников, уровень глюкокортикоидов в крови и тканях повышается, начинаются изменения в обратном направлении (стадия противошока), активируются анаболические процессы, ведущие к развитию следующей стадии - стадии резистентности. Высокий уровень глюкокортикоидов обеспечивает высокую резистентность организма к действию патогенного фактора. Это неспецифическая резистентность.
Человек устойчив к действию различных патогенных факторов. Если стрессорный раздражитель действует однократно, повышается резистентность, он прекращает действовать, то может произойти нормализация гормонального баланса. При длительном действии повреждающего агента (реинфекции, повторные эмоциональные и физические нагрузки), адаптация нарушается и наступает 3 стадия - стадия истощения, когда наступает необратимая атрофия пучковой зоны коры надпочечников, снижается концентрация глюкокортикоидов, снижается артериальное давление, идет распад белков, снижается устойчивость организма к действию различных патогенных факторов. В эту стадию преобладает минералокортикоидный фон, что способствует плазматизации лимфоидной ткани.
Биологическое значение адаптационного синдрома заключается не только в том, что во второй его стадии повышается резистентность организма по отношению к фактору, вызвавшему состояние стресса, но и в том, что при не очень сильном и длительном стрессе может создаваться или повышаться неспецифическая резистентность организма к различным другим факторам.