Физиологические процессы в организме в условиях Крайнего Севера

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

адаптация холод организм

Под влиянием экстремальных условий Крайнего Севера в организме прибывших сюда людей формируются своеобразные морфофункциональные особенности, являющиеся реакций на эти условия. Основу приспособления организма к новым условиям составляет системный, структурный след ,который проявляется фактически во всех органах и системах организма. В результате может произойти как повышение сопротивляемости организма к действующим фактором, так и снижение его сопротивляемости к действию этих факторов.

У прибывших на Север молодых людей происходит снижение общего иммунологического фона. У них общая иммунологическая активность после полярной ночи более низкая, чем в осенний период. При этом наибольшее снижение иммунных реакций имеет место у южан и тех жителей, которые находятся на Севере менее одного года . В полярный день иммунологическая активность выше. Однако она остается значительно ниже, чем у жителей средней полосы. У детей, проживающих на Севере, имеет место снижение иммунитета и увеличение содержания в крови глобулинов . В материалах ВОЗ отмечено, что у новоселов полярных регионов возникает ощущение «полярного плена». Они испытывают состояния повышенной внушаемости. Женщины испытывают неестественный страх перед предстоящими родами. У северян формируется «полярный метаболический тип», для которого характерно увеличение энергетической роли белков и жиров при снижении роли углеводов. (Во время полярной ночи уменьшается резерв дыхания. Это указывает на снижение функциональных возможностей аппарата внешнего дыхания. Определенную роль в генезе гипоксического состояния у северян играют значительные перепады парциального давления кислорода и концентрации кислорода в воздухе. По мере увеличения полярного стажа резервные способности внешнего дыхания постепенно снижаются .

Синдром полярного напряжения характеризует специфичность приспособления к новым условиям. Это приспособление (адаптация) носит системный характер и тесно связан с комплексом экологических факторов. При этом может происходить формирование уязвимости организма человека, проживающего на Крайнем Севере. Нарушение суточной периодики организма у северян происходит в результате резкой выраженности годового хода солнечной радиации на Севере, а также вследствие сглаженности ее суточного хода . В максимуме полярного дня и полярной ночи у детей-северян наблюдается снижение толерантности к физической нагрузке .

Процесс адаптации зависит от длительности проживания человека на Севере. При этом за периодом аварийной мобилизации функций организма наступает период сложных адаптивных преобразований. В конечном итоге они сводятся к формированию новых норм адаптивного реагирования.

Показатели основного обмена у прибывших на Север увеличиваются в продолжение 24 месяцев. К исходу 36 месяцев пребывания в Заполярье обмен веществ снижается. Но при этом он все же остается выше исходного. Исследования показывают, что причиной увеличения основного обмена у новоселов Севера являются повышение функции щитовидной железы. Это подтверждают такие данные. Из 2441 обследованных увеличение щитовидной железы было обнаружено у 311 человек. Причем большинство этих людей до прибытия на Севере эндокринных расстройств не имели.

В показано, что в процессе адаптации содержание сахара в крови устанавливается на более высоком уровне. Это свидетельствует об изменении функционального состояния углеводного обмена, а также об ускорении окислительных процессов.

Адаптация -- сложный социально-биологический процесс. В период адаптации полярная ночь оказывается сильным раздражителем. Это приводит к формированию дизадаптационных неврозов. В период полярной ночи увеличивается потребность в продолжительном сне. Нередко наблюдается понижение аппетита, беспокоят боли в области сердца, проявляется раздражительность. У уроженцев юга содержание аскорбиновой кислоты в крови, экскреция ее с мочой в начале пребывания на Севере выше, чем у уроженцев северных регионов. Проведенные на Кольском Севере исследования особенностей адаптации показали, что у здоровых взрослых и детей наиболее высокий уровень аскорбиновой кислоты в плазме крови наблюдается в январе. С марта начиналось снижение, а в мае-июне этот уровень был низким. При этом внешние признаки С-витаминоза не проявлялись. Гиповитаминоз регистрировался у 32% обследованных .

Изучалась реакция организма человека на разные неблагоприятные факторы, действующие на Крайнем Севере. Это и холод, и геомагнитные возмущения, и световое голодание и другие факторы.

1. ТЕПЛООБМЕН

Суть успешной адаптации организма к холоду в продолжение длительного времени состоит в том, чтобы соответствующие физиологические механизмы в различных органах и системах обеспечивали сохранность постоянной нормальной температуры тела, а также осуществлялась жизнедеятельность организма в нормальном режиме, несмотря на пониженные температуры среды.

В неадаптированном организме это не обеспечивается. В нем теплопродукция повышается вследствие сократительного и несократительного термогенеза. Последний реализуется при распаде АТФ и освобождении энергии. Это неэффективный способ получения (освобождения) энергии. Он требует большого напряжения ферментативных процессов, а также значительных затрат специфических материалов. В адаптированном к холоду организме освобождение энергии происходит более рационально, без распада АТФ . При этом температурный гомеостаз сохраняется при более низком потреблении кислорода и при меньших энергозатратах. Собственно адаптация к экстремальным неблагоприятным условиям и состоит в экономизации физиологических систем, которые отвечают за это.

Если на организм холод действует длительное время, то приспособление организма к этим условиям происходит в результате системных изменений метаболизма, изменений структуры и функций систем организма.

В процессе адаптации к холоду происходит активация адренергической системы и щитовидной железы . Быстрое образование тепла, которое происходит при разобщении дыхания и фосфорилирования, обеспечивается интенсивным катехоламинным эффектом. В результате образуется относительный дефицит АТФ, а значит и увеличение общей мощности митохондрий, приходящихся на единицу массы ткани.

В условиях действия холода увеличивается масса щитовидной железы. Она работает в режиме гиперсекреции. Однако при этом не увеличивается концентрация в крови тироксина. Реактивность к данному гормону не растет. Это возможно потому, что в условиях действия холода потребление тироксина растет. Кругооборот тироксина при этом ускоряется . В свою очередь гиперсекреция тироксина способствует разобщению окисления и фосфорилирования.

Поэтому и возникает дефицит АТФ. Сам тироксин является гормональным индуктором. Он активирует синтез дыхательных ансамблей, а также целых митохондрий. Именно увеличение мощности митохондрий обеспечивает образование тепла и сохранение функций организма. Но это реализуется только в организме, который прошел долговременную адаптацию к условиям холода. В результате роста мощности митохондрий увеличивается масса и физиологическая эффективность всех звеньев системы, которая отвечает за транспорт к митохондриям кислорода, а также субстратов окисления.

2. НЕРВНАЯ СИСТЕМА

Основную роль в перестройке организма в направлении адаптации к экстремальным внешним условиям играет центральная нервная система. Она регулирует реакции организма, которые направлены на поддержание гомеостаза в изменившихся условиях внешней среды.

Такими условиями, в частности, являются условия полярной ночи и полярного дня. В условиях полярной ночи психическое состояние угнетается, имеет место нарушение сна.

По-видимому, это обусловлено нарушением физиологических ритмов. Полярным днем вначале происходит возбуждение, которое затем сменяется перевозбуждением и переутомлением. Для полярного дня характерно преобладание тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы. С наступлением полярной ночи происходит переход к реакциям парасимпатического характера.

3. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ

Переезд на Север сопровождается изменением обмена веществ. В частности, наряду с углеводным "топливом" в организме начинает гореть преимущественно жировое "топливо". Изменяется и сам углеводный обмен, возрастает доля так называемого анаэробного гликолиза, который является наименее выгодным для организма. Чем дольше человек живет на Севере, тем ярче выражены в его организме изменения обмена веществ. Максимальные отличия от общепринятых показателей отмечаются у представителей малых народностей Севера.

Становится ясно, что анаэробные процессы энергообеспечения в организме -- это следствие повышенной внешней нагрузки. В состоянии физиологического покоя они дремлют и просыпаются лишь тогда, когда исчерпает себя аэробный способ получения энергии.

Изменение структуры метаболизма (обмена) у северян не что иное, как следствие внешних дополнительных нагрузок, которыми щедро одаривает организм северянина полярный климат. Бескислородные процессы энергообеспечения (анаэробный гликолиз) наименее выгодны для организма. Во-первых в случае анаэробного гликолиза меньше продуцируется энергия, значит больше и лучшего качества надо "топливо" (высококачественное питание). Во-вторых, при недостатке кислорода не все это топливо сгорает до конца и в организме остается много недоокисленных продуктов -- "шлаков", и таким образом организм "зашлаковывается". Это так сказать энергетическая сторона дела. А вообще говоря, почему "внешние" (климатические) нагрузки Заполярья следует считать вредными для организма, ведь спортсмены и физкультурники умышленно "терзают" себя физическими нагрузками и живут преотлично? Однако, здесь есть одно но... Нагрузки спортсмена кратковременны -- 1--2 часа в день, все остальное время его организм находится в состоянии относительного покоя. За это время все, что недогорело, доокисляется и истощенные энергетические резервы восстанавливаются не только до исходного уровня, а даже превышают его. Это так называемый эффект "суперкомпенсации", благодаря которому нагрузки можно с каждым разом наращивать. Происходит тр°ни-ровка организма и в результате -- его адаптация к действию возрастающих нагрузок.

На Севере же "внешние" нагрузки постоянны, никакой компенсации (не говоря уж о "суперкомпенсации") не происходит. По этой причине организм не столько тренируется, сколько истощается и изнашивается. Следует подчеркнуть особенно, что физиологическая "стоимость" работы, выполненной в условиях Крайнего Севера, в среднем на 15--40% превосходит "стоимость" аналогичной работы, выполненной в условиях комфортного климата.

В научной литературе прочно обосновался термин "северный метаболический тип" человека, что лишний раз подчеркивает серьезность перестройки обмена веществ в организме северян.

Очень хотелось бы, чтобы на эти строки особое внимание обратили почитатели различных диет, а также сторонники длительного голодания. На этом мы завершаем рассмотрение региональных особенностей обмена веществ в организме северян и переходим к изучению системы крови.

4. СИСТЕМА КРОВИ

Кровь обладает удивительным свойством, в ней, как в зеркале, отражаются все происходящие в организме процессы. Даже незначительные внешние воздействия вызывают изменения состава крови, или, как принято говорить -- меняется картина крови.

Количество форменных элементов в крови северян существенно не отличается от принятой нормы, это свидетельствует не в пользу северян. Кроме того, в определенные периоды заполярного года (полярная ночь, весна) этот, казалось бы, незначительный нюанс играет существенную роль в общем состоянии человека.

Рассмотрим более подробно вопрос, связанный с поддержанием нормального количества эритроцитов в крови северян, поскольку именно необходимый уровень этих форменных элементов во многом обеспечивает хорошее самочувствие и высокую работоспособность. Основной физиологической функцией эритроцитов является транспортировка кислорода -- его перенос от стенок легких ко всем органам и тканям организма. Такой перенос становится возможным благодаря особенностям строения эритроцита и свойствам входящего в его состав гемоглобина, способным давать нестойкое соединение с кислородом. Там, где вокруг много кислорода, гемоглобин соединяется с ним, где кислорода мало, гемоглобин отдает его. Благодаря гемоглобину, кровь содержит фактически столько же кислорода, сколько его имеется в атмосферном воздухе. Поэтому соприкосновение с кровью заменяет для всех клеток и органов необходимость контакта с воздухом. Чем больше эритроцитов (гемоглобина), тем лучше дышится организму, тем эффективнее функционируют его органы и системы, тем выше работоспособность, лучше самочувствие и здоровье. Но эритроциты отличаются от всех других клеток тела тем, что они недолговечны. Считается, что живут они не больше 4 месяцев.

Как уже было сказано, количество эритроцитов в крови северян незначительно отличается от общепринятого уровня. Однако, обеспечение такого "нормального" уровня достигается чрезмерным напряжением кроветворных органов (красного костного мозга). Продолжительность жизни эритроцитов у северян сокращена примерно на одну треть. Ускоренное снижение эритроцитов компенсируется повышенной репродукцией. В итоге получается, что в крови северян в большом количестве циркулируют молодые и стареющие формы эритроцитов. Такая ситуация несет в себе элемент риска. Избыточная нагрузка на органы кроветворения (беременность, неразумное донорство, травма, перенапряжение) часто приводит к малокровию, то есть к пониженному количеству эритроцитов и гемоглобина в крови.

5. ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА И ГАЗООБМЕН

Приспособление организма к условиям Севера зависит, прежде всего, от возможностей системы дыхания. Полагают, что низкие температуры приводят к резкому снижению проходимости воздухоносных путей и напряжению дыхания. Это происходит потому, что рефлекторно сужается просвет и сокращается гладкомышечный каркас бронхов под действием охлажденного и сухого воздуха. В этих условиях дыхание учащается, а его глубина уменьшается. При этом легочная ткань предохраняется от случайного охлаждения. Кроме того, этот «запас» позволяет при необходимости стабильно увеличить дыхатель-

ный объем. Естественно, что при этом максимальная вентиляция легких и их жизненная емкость несколько уменьшены. Зато минутный объем дыхания существенно увеличен относительно нормы. Исследования показали, что у северян с возрастом существенно снижается форсированная жизненная емкость легких. При этом диаметр легочной артерии увеличивается. Это сопровождается гипертрофией правого желудочка, а также блокированием правой ножки пучка Гиса.

Газовый состав крови у северян также изменен. Это является следствием изменения функции внешнего дыхания. В среднем на 16% увеличена площадь альвеолярной поверхности. На 24% увеличена общая капиллярная поверхность легких. Это увеличивает газообмен и является признаком хорошей адаптированности. Напряжение артериальной крови и насыщение ее кислородом такие же, как и у жителей средней полосы. Однако напряжение углекислоты в крови повышено. Увеличение потребления кислорода у северян приводит к тому, что артериовенозная разница по кислороду у северян значительно больше нормы средних широт. Все это является результатом метаболической перестройки энергетических процессов.

В экстремальных условиях Крайнего Севера заболевания органов дыхания часто принимают характерную форму. Это вызвано тем, что в процессе адаптации в организме происходят такие изменения, которые способствуют более тяжелому течению болезней органов дыхания. В возникновении пневмоний играет очень большую роль действие неблагоприятных метеорологических факторов. Повышенная заболеваемость хроническими неспецифическими болезнями легких связана с ухудшением качества внешней среды. Она проявляется чаще у лиц, которые проживают в неблагоприятных жилищных условиях вблизи вредных промышленных выбросов. Приступы бронхиальной астмы положительно коррелируют с изменением атмосферного давления, перепадами температуры воздуха, скоростью ветра и относительной влажностью воздуха .

6. ЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА

В условиях Севера с холодным климатом в организме человека растет потребность в тиреоидных гормонах. В результате в организме создается дефицит йода. А это приводит к эндокринным заболеваниям. У больных диффузным токсическим зобом происходят патологические изменения гипоталамических центров. Поэтому у этих больных находили нейроциркуляторную дистонию. Исследованиями установлена связь заболеваемости эндемическим зобом и мочекаменной болезнью. Воспалительные заболевания пищеварительного тракта вызывают снижение усвояемости йода щитовидной железой. Такая ситуация весьма широко распространена на Севере. Статистические данные свидетельствуют о том, что около 6--15% взрослого населения России имеют нарушения толерантности к глюкозе. Риск появления диабета связан и с недостаточно продолжительным кормлением грудью. По данным Мурманской области около половины матерей прекращают кормление грудью до 3 месяцев. Установлено, что по мере продвижения на север частота заболеваний сахарным диабетом растет.

Заболеваемость детей сахарным диабетом в России в 40 раз выше, чем в Японии. В северных регионах она выше, чем в среднем по стране.

Вероятность смерти от сахарного диабета увеличивается с увеличением избыточной массы тела. Изучалась связь протекания сахарного диабета с погодой. При этом было установлено, что когда преобладают холодные массы атмосферного воздуха выведение из организма сахара у больных сахарным диабетом становится более эффективным. Сахарный диабет на Севере распространен очень широко. Поэтому он может стать основным видом патологии. Чтобы этого не случилось необходимо обеспечить раннее выявление сахарного диабета, после чего должно последовать его эффективное лечение.

7. СОДЕРЖАНИЕ ВИТАМИНА С

Отдельно хотелось бы сказать о роли витамина С.

Физиологическое значение витамина С чрезвычайно велико и связано с его окислительно-восстановительными свойствами [Лекок], которые определяют его регулирующее влияние на синтетические процессы, основной, углеводный и холестериновый обмен, а также на

функциональную деятельность отдельных систем и органов.

Аскорбиновая кислота стимулирует функцию ретику-ло-эндотелиалыной системы, внешнесекретррную деятельность поджелудочной железы, эритропоэз, образование протромбина и антител, обеспечивает нормальное состояние эластичности капилляров, способствует повышению содержания каталазы в крови, влияет на содержание глютати'она, активирует клеточное дыханиеъ.

Известно, что аскорбиновая кислота оказывает положительное действие на заживление ран у людей, испытывавших недостаток в витамине С .

Существенное значение имеет витамин С в профилактике и лечении инфекционных заболеваний. Установлено, что при и ж инфекционных заболеваний содержание аскорбиновой кислоты в органах снижается, что говорит о повышенном ее использовании тканями. Аскорбиновая кислота участвует в создании защитных физиологических механизмов организма.

Большое значение имеет взаимосвязь витамина С с функцией надпочечников, щитовидной железы, половых желез. Аскорбиновая кислота предохраняет гормон надпочечников--адреналин-- от разрушения и способствует восстановлению дегидроадреналина в адреналин (А. М. Утевский). Надпочечники являются главным депо витамина С в организме.

При недостатке витамина С развиваются различные нарушения функции половых желез. Потребность в аскорбиновой кислоте повышается при гиперфункции щитовидной железы. введение витамина С влечет за собой в первую очередь изменения со стороны углеводного обмена, в то время как белковый, жировой и минеральный обмен остаются без существенных изменений (А. В. Палладии). В механизме этого влияния существенную роль играет адреналин как один из мощных регуляторов углеводного об~мена.

Таким образом, витамин С оказывает разностороннее влияние на процессы обмена веществ у здорового человека и при различных патологических состояниях.

Изложенным не исчерпывается участие витамина С в процессах, протекающих в живом организме.

Вопрос о влиянии холода на обмен веществ, в том числе на обмен витаминов, освещен еще -недостаточно.

Обмен аскорбиновой кислоты в организме изменяется в условиях как высокой, так и низкой окружающей температуры. Непродолжительное воздействие низкой температуры снижает содержание аскорбиновой кислоты в организме. По данным А. Н, Климова, продолжительное воздействие холода приводит к резкому увеличению уровня аскорбиновой кислоты в крови и тканях.

Потребность в аскорбиновой кислоте при акклиматизации к холоду доказана многими авторами. Так, исследования Демаре (1957) на показали, что у животных, приспособившихся к холоду, содержание аскорбиновой кислоты в органах увеличивается. На основании своих экспериментов Демаре приходит к выводу, что адаптация к холоду сопровождается увеличением содержания в некоторых тканях аскорбиновой кислоты. Каждому понижению температуры соответствует более высокая потребность в витамине С.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

адаптация холод организм

Рассмотрев все выше перечисленные изменения физиологических процессов под влиянием особых климатических условий Севера, можно сделать следующие выводы:

· Необходимо принимать своевременные меры по профилактике и лечению заболеваний. Необходим усиленный контроль за здоровьем детей, т.к. в данных условиях могут произойти необратимые сбои в организме.

· Для сохранения здоровья нужно обратить внимание на питание, в своем рационе учитывать потребности организма в витаминах и минеральных веществах, при необходимости принимать их дополнительно в специально разработанных комплексах.

· Разумно распределять физическую нагрузку

· А нам как фармацевтам обязательно учитывать, то как северный климат влияет на действие лекарственных препаратов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Палько Л.Л. , Ковалев И.В. - Здоровье населения на Крайнем Севере.- М.:1999.-144с.

2. Арнольди И.А.- Акклиматизация человека на севере и юге.- Медгиз.:1962.-71с.

3. Литвинов Н.Н.- Здоровье человека на Крайнем Севере.- Гос.Издат.Мед.Лит-ры.-1963.-222с.

Размещено на Allbest.ru