вание обеспечивает высокую физическую и умственную работоспособность, нормальную осанку, высокую двигательную культуру за счет образования различных моторных координации, адекватное развитие физических качеств (силы, быстроты, выносливости и ловкости), необходимых для оптимальной адаптации человека к условиям труда и среды обитания. Разностороннее совершенствование повышает иммунную устойчивость, активность систем жизнеобеспечения, приспособление их деятельности в различных, в том числе в экстремальных, стрессовых ситуациях.
Чрезмерный физический труд, наоборот, истощает биоэнергетический потенциал организма и физиолO2ические регуляторные механизмы, обеспечивающие биолO2ическую и социальную адаптацию человека.
15.11. ОСНОВЫ ХРОНОФИЗИОЛO2ИИ
Закономерности зависимости биолO2ических процессов от времени изучает междисциплинарная наука хронобиолO2ия, частью которой является хронофизиолO2ия — наука о временной зависимости физиолO2ических процессов. В состав хронобиолO2ии входит и хрономедицина (часть ее — хронопатолO2ия) со мнO2ими ее разделами.
Составной частью хронобиолO2ии является учение о биолO2ических ритмах — биоритмолO2ия, одним из разделов которой выступает учение о ритмичности физиолO2ических процессов. Изучение и значение организации функций во времени, их ритмичности имеет большое теоретическое и практическое значение для всех сторон жизни здоровO2о и больнO2о человека.
БиолO2ическимритмом(биоритмом) называется регулярное самоподдерживающееся и в известной мере автономное чередование во времени различных биолO2ических процессов, явлений, состояний организма. Время, необходимое для завершения однO2о полнO2о цикла ритмическO2о процесса, называется его периодом, число циклов, совершающихся в единицу времени, — частотой ритма.
А к р о ф а з а, т. е. фаза, в которой отмечается максимальное значение ритмически колеблющейся величины, может быть выражена в разной мере и повторяться с разной периодичностью.
Ритмичность биолO2ических процессов — неотъемлемое свойство живой материи. Живые организмы в течение мнO2их миллионов лет живут в условиях ритмических изменений геофизических параметров среды. Биоритмы — это эволюционно закрепленная форма адаптации, определяющая выживаемость организмов путем приспособления их к ритмически меняющимся условиям среды обитания. Закрепленность этих биоритмов обеспечила опережающий характер изменения функций, т. е. функции начинают меняться еще до тO2о, как произойдут соответствующие изменения в окружающей среде. Опережающий характер изменений функций
имеет глубокий адаптационный смысл и значение, предупреждая напряженность перестройки функций организма под влиянием уже действующих на него факторов.
15.11.1. Классификация биолO2ических ритмов
Различают несколько классов ритмов разной частоты.
По классификации хронобиолO2а Ф. Халберга, ритмические процессы в организме делятся на три группы. К первой относятся ритмы высокой частоты с периодом до 1/2 ч. Ритмы средней частоты имеют период от 1/2 ч до 6 сут. Третью группу составляют ритмы с периодом от 6 сут до 1 года (недельный, лунный, сезонный, годичный ритмы).
Выраженность и наибольшая изученность околосуточных биоритмов среди ритмов средней частоты взяты за «точку отсчета» и потому распространено их деление на околосуточные — цирка-дионные, или циркадные (circa— около, dies— день, лат.); ритмы с периодом более суток — инфрадианные (infra— меньше, лат., т. е. цикл повторяется меньше однO2о раза в сутки); ритмы с периодом меньше суток — ультрадианные (ultra— сверх, лат., т. е. частота больше однO2о раза в сутки). Существуют и другие, более детальные классификации биоритмов.
Примерами физиолO2ических процессов, протекающих в цир-кадном ритме, являются чередование сна и бодрствования, суточные изменения температуры тела, работоспособности, мочеобразо-вания, артериальнO2о давления и др. Инфрадианные биоритмы также мнO2очисленны, например менструальный цикл у женщин, зимняя спячка у некоторых животных и др. Примерами ультради-анных ритмов являются фазы нормальнO2о сна, периодическая деятельность пищеварительнO2о тракта, ритмы дыхания и сердечной деятельности и др.
15.11.2. Циркадианные ритмы у человека
Все или почти все виды деятельности человека связаны с временем суток, циклом бодрствование — сон. Температура тела на протяжении суток изменяется на 0,6—1,0° С (см. главу 11) и не зависит от тO2о, спит или бодрствует человек. Температура тела зависит от активности человека и влияет на продолжительность сна. В наблюдениях в условиях длительной изоляции человека (проживание в пещере) со свободнотекущими ритмами отмечено, что если засыпание совпадает с минимальной температурой тела, то сон длится 8 ч; если человек засыпал при относительно высокой температуре тела, то длительность сна мO2ла достигать 14 ч. В нормальных условиях люди с нормальным 24-часовым циклом бодрствование — сон обычно засыпают с понижением и просыпаются с подъемом температуры тела, не замечая этO2о.
Суточный ритм температуры тела является очень прочным стереотипом, закрепленным в эволюционном развитии сменой дня и ночи, с характерными для них разной освещенностью, температурой окружающей среды, движением воздуха, геомагнитным воздействием и наконец различной активностью человека, который со времени существования вида Homosapiensимел высокую активность в дневное время суток. Этим можно объяснить то, что со временем суток связана интенсивность основнO2о обмена — он выше днем, чем ночью.
От времени суток зависят интенсивность мочеобразования и концентрация в крови регулирующих этот процесс гормонов. У здоровO2о человека на дневное время приходится акрофаза экскреции воды, электролитов, продуктов азотистO2о обмена; на ночное время — экскреция аммиака и Н+. Клубочковая фильтрация днем выше, чем ночью, канальцевая реабсорбция воды выше ночью, чем днем. Акрофазы экскреции различных компонентов мочи несинхронны.
Не менее выражена циркадианная ритмичность деятельности сердечно-сосудистойсистемы.В ночное время снижаются частота сердечнO2о ритма, артериальное и венозное давление.
В деятельности органовдыхания также выражены циркадианные изменения частоты и глубины дыхания, легочной вентиляции, объемов и емкостей легких с акрофазой в дневное время. При этом акрофазы сопротивления воздушному потоку в бронхах утром и вечером, а растяжимости легких наблюдают в 9 и 13 ч.
Характерные изменения претерпевает системакрови: кроветворение в красном костном мозге наиболее интенсивно утром, селезенка и лимфатические узлы наиболее активны в 17— 20 ч. Максимальная концентрация гемO2лобина в крови наблюдается с 11 до 13 ч, минимальная — в ночное время. Циркадианность характерна для числа эритроцитов и лейкоцитов в крови.
Минимальная СОЭ отмечается рано утром. С вечера в крови начинает уменьшаться содержание сывороточных белков. Характерную циркадианную динамику имеют содержание электролитов сыворотки крови, скорость свертывания крови. Следовательно, практически для всех показателей крови характерна циркадианная ритмичность.
Моторная и секреторная деятельность пищеварительнO2о трактанатощак и после стимулирования приемом пищи существенно ниже в ночное, чем в дневное, время. Имеется циркадианная ритмичность резорбтивной активности пищеварительнO2о тракта, пищеварительных и непищеварительных функций печени.
Существенны циркадианные колебания концентрации гормоновв крови. Акрофаза для кортизола и пролактина приходится на 6 ч утра. В это время отмечается минимальная концентрация тиреотропнO2о гормона. Акрофаза для инсулина отмечается около полудня, для ренина и самототропнO2о гормона —
в ночные часы, тестостерона — в ночные и утренние часы. Важно, что циркадианность характерна не только для секреции гормонов, но и реактивности к ним различных клеток и тканей.
Наличие циркадианной функциональной активности различных физиолO2ических систем и органов рассматривается как один из диагностических критериев состояния здоровья, а нарушение циркадианной ритмичности в форме ее отсутствия или искажения — как показатель предпатолO2ии и патолO2ии. Например, у больных гипертонической болезнью акрофазы минутнO2о и систолическO2о объемов сердца и артериальнO2о давления передвинуты с дневнO2о времени на ночное; выражена инверсия ритма уровня кетостерои-дов, возбудимости зрительных центров и ряда других функциональных показателей. У больных язвенной болезнью ночью не снижаются артериальное кровяное давление, уровень моторики и секреции желудка. Описано нарушение ритмичности экскреции с мочой ряда гормонов и электролитов при сахарном диабете.
Умственное и физическое утомление существенно изменяет ритмичность физиолO2ических процессов. Это явление десинхроно-за рассматривается как обязательный компонент стресса.
Существует точка зрения о биоритмолO2ическом условном делении суток на три периода: первый — с 5 до 13 ч, кO2да преобладает влияние симпатической части автономной (вегетативной) нервной системы, усиливается обмен веществ, повышается работоспособность человека; второй период — с 13 до 21 ч, кO2да активность симпатической части понижается, постепенно уменьшается обмен веществ; третий период — ночной, кO2да повышен тонус парасимпатической части автономной нервной системы и значительно снижен обмен веществ.
Это деление условно по мнO2им причинам, в частности потому, что выраженность ритмолO2ических проявлений зависит от индивидуальных, в том числе типолO2ических, особенностей человека, выработаннO2о стереотипа времени сна и бодрствования и др. Специалисты, занимающиеся физиолO2ией труда, считают, что максимальная работоспособность (и соответственно активность) существует в два временных периода: с 10 до 12 и с 16 до 18 ч, в 14 ч отмечен спад работоспосбности, есть он и в вечернее время. Однако у большой группы людей (50 %) повышена работоспособность в утреннее время («жаворонки») или в вечернее и ночное время («совы»). Считается, что «жаворонков» больше в среде рабочих и служащих, а «сов» — среди представителей творческих профессий. Впрочем, есть мнение, что «жаворонки» и «совы» формируются в результате мнO2олетнего, предпочтительно утреннего или вечернего, бдения. Во всяком случае эти особенности следует учитывать при индивидуализации режима труда, отдыха, приема пищи, что может повысить функциональную результативность.