Физиология адаптационных процессов

Термином адаптация обозначают совокупность психофизиологических реакций, обеспечивающих приспособление строения и функций организма или органа к изменению окружающей среды и к изменениям, совершающимся в нем самом. Приспособление ко всей совокупности только естественных климатических условий и биологического окружения называют акклиматизацией. В обычной обстановке человек чаще всего испытывает влияние со стороны сразу целой группы изменившихся факторов.

От адаптации следует отличать резистентность. Под ней понимают устойчивость организма к воздействию внешних факторов. Выделяют специфическую резистентность, т.е. устойчивость по отношению к определенному фактору, и неспецифическую – понимая под ней устойчивость организма к различным факторам.

Физиологические адаптивные возможности организма не безграничны, по этой причине может иметь место дизадаптация, которая представляет нарушение адаптивных реакций организма, или процесс, обратный адаптации. Дизадаптация возникает в результате воздействия на организм факторов с силой, количественно превышающей психофизиологические возможности человека. Дизадаптация постепенно приводит к дисфункции – невозможности для организма или органа полноценно выполнять работу в результате нарушения структур, ответственных за адаптацию. Если чрезмерное, предельное воздействие не вызывает нарушений в органах и системах, то возможна реадаптация, т.е. возвращение вовлеченных в процесс систем в исходное положение после прекращения действия травмирующего фактора. Важнейшая особенность реадаптации состоит в том, что в организме, испытавшем несколько раз подряд влияние повышенной нагрузки, остается память (след) о нагрузке, сохраняющая длительное время проходящие в нем приспособительные изменения.

Выделяют генотипическую и фенотипическую адаптации. Генотипическая адаптация представляет собой комплекс морфологических, физиологических, биохимических и поведенческих особенностей, направленных на поддержание относительного постоянства свойств и состава внутренней среды, называемого гомеостазом, и позволяющих организму существовать в данной среде. Этот комплекс особенностей генетически запечатлелся и передается по наследству.

Генотипическая (эволюционная) адаптация человеческих популяций проявляется в пигментации кожи, преобладающем определенном типе телосложения, форме и размерах головы у разных рас и народов. Например, при продвижении народов из центра возникновения на Север произошла адаптация людей к низкому уровню ультрафиолетового облучения. Светлая кожа лучше пропускает ультрафиолетовые лучи, в глубоких слоях кожи активнее проходит образование витамина D, что позволило древним людям приспособиться к условиям Севера, где мало ультрафиолета. 

Фенотипическая адаптация приобретается в ходе индивидуальной жизни человека и животного. Ее платформой служит комплекс видовых наследственных признаков. Она формируется в процессе взаимодействия человека с окружающей средой и часто обеспечивается глубокими структурными изменениями организма. Приобретаемые в ходе жизни изменения не закрепляются генетически и, следовательно, не передаются по наследству. Они накладываются на имеющиеся наследственные признаки и свойства и в совокупности с ними создают его индивидуальный облик – фенотип.

По определению Г Селье (автора теории стресса) стресс – это неспецифическая реакция организма на любое требование извне. Свое представление о стрессе он сформулировал в 1936 г., опубликовав статью в журнале «Природа», и ввел одновременно новые понятия – синдром биологического стресса, общий адаптационный синдром, или синдром, вызываемый разными повреждающими агентами. По мнению Г. Селье и его сторонников, стресс – это врожденный защитный механизм, который давал и дает возможность человеку выжить в неблагоприятных условиях сре­ды, воздействие которых несет угрозу гибели организма. По своей природе стрессовая реакция является психофизиологической.

По длительности включения механизмов защиты выделяют острый (кратковременное включение) и хронический (длительное включение) стресс.

Различают физический и эмоциональный (психогенный) стресс. В первом случае имеет место защита от воздействия физических факторов (высокой или низкой температуры, травмы, шума), во втором – от психогенных факторов, вызывающих отрицательные эмоции.

Г. Селье в 1974 г. ввел также понятия эустресса и ди­стресса. Эустресс – хороший, благоприятный стресс, протекающий без потерь для организма. Дистресс – это чрезмерный стресс, защита достигается с ущербом для организма и ослаблением его возможностей (например, угнетение иммунной системы, язвообразование на слизистых оболочках желудка).

Стрессоры – это факторы внешней или внутренней среды, которые вызывают реакцию стресса и являются опасными для здоровья и целостности организма. К ним относят: 1) вредные факторы окружающей среды (высокий уровень радиации, загазованность, высокие или низкие температуры и др.); 2) работа в условиях дефицита времени при необходимости ускоренной обработки информации; 3) работа в условиях риска для собственной жизни или жизни других людей; 4) отсутствие цели в жизни; 5) остракизм, групповое давление (нарушение микроклимата в коллективе) и др.

В реализации защитных реакций организма, направленных на противодействие повреждающему агенту, участвуют различные механизмы, которые объединены под названием стресс или общий адаптационный синдром. В последние годы эти механизмы получили еще одно, новое название – стрессреализующих систем. Механизмы, которые препятствуют развитию стресс-реакций или снижают их отрицательные эффекты, называются стресслимитирующими системами.

В ответной реакции организма на действие стрессора выделяют три стадии –  тревоги (боевой тревоги, аларм-реакции), сопротивления (резистентности) и истощения. Стадия тревоги связана с активизацией неспецифических механизмов защиты, стадия сопротивления – с активизацией специфических механизмов, повышением энергетического уровня и общей устойчивости организма к конкретному стрессору, а также другим видам стрессоров (перекрестная устойчивость). Третья стадия – истощения характеризуется исчерпанием резервов специфических и неспецифических механизмов защиты и развитием заболевания или гибелью организма, если стрессор продолжает действовать.

Системный структурный след – комплекс структурных изменений, развивающихся в системе, ответственной за адаптацию, – обладает несколькими чертами, которые имеют определяющее значение для понимания природы адаптации.

1. Формирование системного структурного следа обеспечивает увеличение физиологических возможностей доминирующей системы отнюдь не за счет глобального роста массы ее клеток, а, напротив, за счет избирательного увеличения экспрессии определенных генов и роста именно тех клеточных структур, которые лимитируют функцию доминирующей системы. Так, при адаптации к физическим нагрузкам на выносливость в скелетных мышцах избирательно в 11/2-2 раза возрастает число митохондрий, активность цитохромоксидазы и других ферментов дыхательной цепи, при адаптации к гипоксии происходит увеличение числа альвеол в легких и концентрации миоглобина в миокарде и гемоглобина в крови.

2. Системный структурный след образуется при адаптации к самым различным факторам окружающей среды и вместе с тем конкретная архитектура этого следа различна для каждого из этих факторов. Так, например, при адаптации к физическим нагрузкам системный структурный след обладает разветвленной архитектурой

3. Системный структурный след определенное время сохраняет результаты взаимодействия организма с факторами окружающей среды и в этом смысле представляет собой памятный след; как таковой он почти всегда содержит некоторые «избыточные» компоненты, которые влияют на резистентность организма не только к тому фактору, к которому шла адаптация, но и к другим

Так, при адаптации к физической нагрузке или высотной гипоксии, помимо повышения эффективности транспорта кислорода и других черт адаптации, закономерно наблюдается увеличение мощности регуляторной системы опиоидных пептидов и, по-видимому, других стресс-лимитирующих систем. В результате повышается резистентность организма к стрессорным повреждениям.

4. Системный структурный след обеспечивает экономичность функционирования системы, ответственной за адаптацию. Так, например, при адаптации к физическим нагрузкам на выносливость значительное увеличение числа митохондрий в скелетных мышцах приводит к тому, что как в покое, так и при нагрузках мускулатура извлекает на каждого литра притекающей крови большую, чем в нетренированном организме, долю кислорода и в результате чрезмерное увеличение минутного объема сердца при нагрузке оказывается излишним и обеспечивается экономность функционирования кровообращения. Далее при адаптации к физическим нагрузкам наблюдается увеличение числа адренорецепторов в сердечной мышце и усиление положительной инотропной реакции сердца на стандартную дозу катехоламинов – обеспечивается экономичное функционирование адренергической регуляции.

Клиническая картина постепенно развивающейся гипоксии – кислородного голодания – существенно отличается от остро возникающего процесса. При этом приспособительные механизмы используются более совершенно и благодаря этому длительное время патологические нарушения образований головного мозга и др. систем организма не развиваются.

При многократно повторяющейся кратковременной или постепенно развивающейся и длительно существующей умеренной гипоксии развивается процесс адаптации.