Адаптация организма к среде обитания. Адаптация и стресс

Живой организм представляет собой чрезвычайно сложную систему, которая функционирует как единое целое, приспосабливаясь к постоянно меняющейся внешней среде и изменяя ее в результате своей деятельности.

Приспособления, которые выработались в организме в процессе эволюции в от­вет на воздействия внешней среды, или вырабатываются в процессе жизни каждого индивидуума, называются адаптациями. «Способность к приспособлению являет­ся, вероятно, наиболее отличительной чертой жизни», — писал канадский физио­лог, лауреат Нобелевской премии Г. Селье.

Эта способность неразрывно связана с другой физиологической закономерно­стью — способностью организма сохранять постоянство внутренней среды, т.е. гомеостаз. В единстве и гармонии двух этих принципов существования живых ор­ганизмов и лежит основа развития и безопасности человека (рис. 5.3).

Все адаптации делятся на фенотипические (индивидуальные), развивающиеся в течение онтогенеза каждого индивидуума, и генотипические, или наследуемые.

Кроме того, выделяют адаптации:

активные, происходящие с затратой энергии за счет перестройки деятельности органов и систем при сохранении гомеостаза организма; например, при возникнове­нии экстремальной ситуации человек перестраивает свою деятельность так, чтобы сохранить жизнь и здоровье в этих условиях;

Рис.5:3. Основные принципы безопасного существования организма

- пассивные, которые протекают по принципу подчинения организма условиям среды (например, смена окраски шерсти у зайцев в зимний период года; принятие правил того сообщества, в которое человек попадает) или избегания их (залегание медведя в берлогу на зимнюю спячку; отъезд человека из зоны ЧС, где идут спаса­тельные работы). Человек, в отличие от животных, кроме биологических механиз­мов может использовать социальные достижения для адаптации, такие как одежду, кондиционеры, транспорт, защитные приспособления и т.д. В процессе эволюции это привело к уменьшению функциональных биологических резервов адаптации, что потребовало развития социальных средств повышения безопасности существо­вания человека (рис. 5.4).

В процессе индивидуальной адаптации выделяются два этапа: срочный и долго­временный.

Особенностью срочного этапа адаптации является то, что организм использует для приспособления имеющиеся в его распоряжении ресурсы, и поэтому сообразно действию фактора внешней среды формируется ответ, обусловленный напряжением функций всех органов и систем. Такое функционирование на пределе физиологиче­ских возможностей представляет прямую опасность для организма, поскольку высо­ка вероятность возникновения срыва. С другой стороны, срочная адаптация не обе­спечивает реализацию всех потенциальных адаптивных возможностей организма, а только включает «оперативные», имеющиеся в данный период, возможности.

Рис. 5.4. Виды адаптаций

Долговременный этап адаптации развивается постепенно в процессе длитель­ного, хронического воздействия на организм нагрузок или факторов среды. Повы­шение интенсивности функционирования структур является первым шагом, запу­скающим долговременную адаптацию. В основе долговременной адаптации лежит образование новых структур (например, увеличение количества клеток) или увели­чение размеров уже имеющихся структур. Эти новые структуры могут в дальней­шем обеспечить выполнение возросших задач. Так, например, адаптация мышечной системы к повышенным нагрузкам выражается в увеличении мышечной массы. Но­вые структуры формируются по следующей схеме. Усиление работы органа (сердца, скелетных мышц, легких и т.д.) мобилизует синтез нуклеиновых кислот и белков в работающих клетках благодаря экспрессии гена, ответственного за синтез того или иного конкретного белка. Это приводит к наработке РНК или увеличению скорости ее транскрипции на структурных генах ДНК. Увеличение количества информацион­ной РНК вызывает рост количества рибосом, в которых и происходит синтез белко­вых молекул. В результате масса работающей структуры нарастает и увеличиваются ее функциональные возможности. Возникшие новые структуры называются систем­ным структурным следом (ССС) (рис. 5.5).

Процесс адаптации связан с формированием общего адаптационного синдрома (ОАС), описанного канадским физиологом Г. Селье. «Общий адаптационный син­дром — это комплекс реакций, возникающий в целостном организме под действием различных повреждающих факторов и обеспечивающий приспособление организма к данным условиям» (Г. Селье. «Синдром, вызываемый разными повреждающими агентами», 1936). Общий адаптационный синдром — неспецифическая реакция ор­ганизма на самые разнообразные сильнодействующие факторы, в том числе и на факторы среды. Интенсивность ОАС зависит от силы действующего фактора. Об­щий адаптационный сидром нередко обозначают как стресс-реакцию. Стресс (англ. stress — напряжение) У. Кэннон (1927) определил как физиологические реакции, возникающие в организме человека и животных под действием стимула, несущего угрозу, — стрессора. Стрессоры могут быть разной природы: физические, химические, биологические, психические;

Рис. 5.5. Этапы формирования срочной и долговременной

адаптации (по Ф. 3. Меерсону)

СССР — системный структурный след; Г Ф — генетический аппарат – функция

однако реакция организма, независимо от этого, протекает по одному сценарию.

Проявления стресса (триада Селье) заключаются в следующем: 1) увеличение массы надпочечников; 2) инволюция (обратное развитие) вилочковой железы (тиму­са) и лимфатических узлов; 3) появление кровоточащих язв в желудке и двенадцати­перстной кишке.

Общий адаптационный синдром в своем развитии проходит ряд стадий. Первая из них — реакция тревоги (alarm reaction); вторая — стадия резистентности (устой­чивости); третья — стадия восстановления (если раздражитель прекращает свое действие) или истощения (если стрессор значительной силы или действует в тече­ние продолжительного времени), после которой организм, как правило, погибает.

Во время стресса в качестве наиболее ранней реакции происходит активация симпатической нервной системы (системы стресса), которая вызывает усиление деятельности сердца, повышение кровяного давления, повышение обмена веществ во всех органах и системах, т.е. адаптационно-трофический эффект (по JI. А. Ор- бели); стимуляцию выброса в кровь из мозговой зоны надпочечников катехолами­нов, к которым относятся такие гормоны, как адреналин и норадреналин (рис. 5.6). Под влиянием катехоламинов идет распад гликогена в печени и в крови повышается концентрация глюкозы. Кроме того, адреналин является сильным липолитическим фактором, стимулирующим распад жира с образованием свободных жирных кис­лот и энергии. Основной же эффект катехоламинов состоит в мобилизации энерге­тических и структурных резервов организма, что обеспечивает активацию нервной (психической) и мышечной деятельности. Параллельно активируется гипоталамо-,

Рис. 5.6. Механизм формирования стресса

(общего адаптационного синдрома— ОАС)

гипофизарно-надпочечниковая система и в кровь секретируются огромные количе­ства глюкокортикоидов (важнейший из них у человека — кортизол). Один из основ­ных эффектов кортизола состоит в том, что он повышает уровень сахара в крови, причем делает он это за счет стимуляции глюконеогенеза — синтеза глюкозы из неуглеводных источников, в частности из аминокислот. Концентрация глюкокорти­коидов в крови во время стресса может вырасти в десятки раз. Совокупность этих нейрогормональных перестроек в организме в условиях стресса обеспечивает ор­ганы питательным и энергетическим материалом, что необходимо для активации деятельности человека в стрессовой ситуации.

Стрессовая реакция, если завершается восстановлением, повышает устойчи­вость организма к самым разнообразным факторам и, с одной стороны, является положительной, поскольку лежит в основе закаливания, тренировок; с другой сторо­ны, нередко после перенесенного стресса, если вовремя не оказана психологическая помощь, развивается так называемое посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР), которое является тяжелой болезнью.

В организме для уменьшения воздействия стрессирующих факторов существу­ют и антистрессовые системы, которые включают следующие внутренние и внеш­ние компоненты:

- образование эндогенных морфиноподобных веществ (опиатов), вызывающих уменьшение боли, улучшение настроения, повышение порога чувствительно­сти;

- наличие антиоксидантных систем, нейтрализующих недоокисленные продук­ты обмена веществ, которые укрепляют клеточные мембраны (витамины Е, С, ферменты и т.д.);

- активация парасимпатической нервной системы за счет умеренной физической нагрузки, глубокого диафрагмального дыхания, медитаций, мышечной и пси­хической релаксации (расслабления), аутотренинга;

- рациональное питание с повышенным содержанием овощей и фруктов, обла­дающих антиоксидантными свойствами;

- в трудных ситуациях, когда естественные антистрессовые системы не справля­ются, используется фармакотерапия (прием седативных препаратов).

Таким образом, в любых ситуациях жизнедеятельности в организме устанавли­вается баланс между стрессовыми и антистрессовыми механизмами, благодаря чему сохраняется жизнь в экстремальных ситуациях и формируются срочные или долго­временные адаптивные реакции к внешним воздействиям. Это помогает человеку повышать свой уровень защищенности (безопасности) в любой новой ситуации, а также при действии различных факторов, угрожающих жизни и здоровью.