Медицинские аспекты хронобиологии

Размещено на http://www.allbest.ru

ГОУ ВПО «СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ РОСЗДРАВА»

Реферат по теме

«Медицинские аспекты хронобиологии»

Работу выполнила: студентка 1 курса

3Б группы лечебного факультета Лаппо Ксения

Преподаватель:

Костюков Анатолий Анатольевич

г. Смоленск

Введение

Живые организмы окружает неживая природа, которую характеризуют ритмические процессы. Ритмы - это повторные отклонения возврат к исходному состоянию через равные промежутки времени.

Например: смена дня и ночи, смена сезонов года. У живых организмов вырабатывались к ним приспособления - ритмические процессы жизнедеятельности, или биологические ритмы (биоритмы). Ритмические процессы имеются на всех уровнях организации живого - от молекулярно-генетического до биосферного.

Проблема биологического времени впервые сформулирована К. Бэром в 1861 году. Время, связанное с жизненными явлениями, называется биологическим временем. Биологическое время, биоритмы изучает раздел биологии - хронобиология (греч. chronos - время).

хронобиология физиологический гормон биоритм

1. Хронобиология - наука о суточных циклах организма

В 1632 году английский естествоиспытатель Джон Врен в своем "Трактате о травах" ("Herbal Treatise") впервые описал дневные циклы тканевых жидкостей в организме человека, которые он, следуя терминоло гии Аристотеля, назвал "гуморы" (лат. humor - жидкость). Каждый из "приливов" тканевой жидкости, по мнению Врена, длился шесть часов. Гуморальный цикл начинался в девять часов вечера выделением первой гуморы желчи - "сhole" (греч. cholе - желчь) и продолжался до трех утра. Затем наступала фаза черной желчи - "melancholy" (греч. melas - черный, chole - желчь), за которой следовала флегма - "phlegma" (греч. phlegma - слизь, мокрота), и, наконец, четвертая гумора - кровь.

Конечно, соотнести гуморы с известными ныне физиологическими жидкостями и тканевыми секретами невозможно. Современная медицинская наука никакой связи физиологии с мистическими гуморами не признает. И все же описанные Вреном закономерности смены настроений, интеллектуальных возможностей и физического состояния имеют вполне научную основу. Наука, изучающая суточные ритмы организма, называется хронобиологией (греч. chronos - время). Ее основные понятия сформулиро вали выдающиеся немецкий и американский ученые профессора Юрген Ашофф и Колин Питтендриг, которых в начале 80-х годов прошлого века даже выдвигали на соискание Нобелевской премии. Но высшую научную награду они, к сожалению, так и не получили.

Главное понятие хронобиологии - дневные циклы, длительность которых периодична - около (лат. circa) дня (лат. dies). Поэтому сменяющие друг друга дневные циклы называются циркадными ритмами. Эти ритмы напрямую связаны с циклической сменой освещенности, то есть с вращением Земли вокруг своей оси. Они есть у всех живых существ на Земле: растений, микроорганизмов, беспозвоночных и позвоночных животных, вплоть до высших млекопитающих и человека.

Каждому из нас известен циркадный цикл "бодрствование - сон". В 1959 году Ашофф обнаружил закономерность, которую Питтендриг предложил назвать "правилом Ашоффа". Под этим названием оно вошло в хронобиологию и историю науки. Правило гласит: "У ночных животных активный период (бодрствование) более продолжителен при постоянном освещении, в то время как у дневных животных бодрствование более продолжительно при постоянной темноте". И действительно, как впоследствии установил Ашофф, при длительной изоляции человека или животных в темноте цикл "бодрствование - сон" удлиняется за счет увеличения продолжительности фазы бодрствования. Из правила Ашоффа следует, что именно свет определяет циркадные колебания организма.

2. Биоритмы

Если ритмы регулируются внешними факторами, они называются экзогенными ритмами. Эндогенные ритмы регулируются внутренними факторами. Чаще биоритмы являются смешанными.

Во многих случаях главным внешним фактором регуляции ритмической активности функций живых организмов являются изменения длины светового дня (фотопериод). Например: цветки большинства растений раскрываются утром и закрываются вечером; мухи дрозофилы выходят из куколок на рассвете; в ночное время происходят 59 % родов.

Выделяют 5 классов биоритмов:

1-й класс - ритмы высокой частоты (от долей секунды до 30 минут);

примеры: сокращения сердца, дыхательные движения, перистальтика кишечника;

2-й класс - ритмы средней частоты (суточные, или циркадные, - от 30 минут до 28 часов); примеры: у растений изменения дыхания и роста;

изменения активности у животных (дневные и ночные животные). Около 69 физиологических процессов человека связаны с суточными колебаниями, цифровые показатели которых в течение суток могут изменяться в 3-5 и более раз. Примеры разного суточного ритма физиологических функций у человека:

* сократительная функция миокарда больше днем;

* максимальная температура тела в 18 часов;

* артериальное давление у человека выше днем, ниже ночью;

* свертываемость крови выше в дневные часы;

* скорость деления клеток интенсивнее утром, чем ночью.

По колебаниям работоспособности люди могут быть:

«жаворонки» «голуби» «совы»

+ 25% 50% 25%

> 50% - 50%

Это объясняется тем, что генетический водитель суточного ритма человека локализован в Х-хромосоме.

Регуляция циркадных ритмов осуществляется на уровне гипоталамуса.

3-й класс - месячные ритмы (пример: менструации уженщин);

4-й класс - годовые или сезонные (от нескольких месяцев до 1 года):

синхронизатором является свет, длина светового дня. Примеры: перелеты птиц; зимняя и летняя спячка у животных; максимальная активность надпочечников у человека летом; артериальное давление выше в осенне-зимний период; частота приступов бронхиальной астмы больше в январе и апреле и меньше в летние месяцы.

5-й класс - ритмы низкой частоты: 3-х, 7-ми, 11-ти, 80-90- летние изменения солнечной активности. С ними связаны:

- 3-х годичные ритмы частоты рецидивов туберкулеза у человека;

- эпидемии некоторых инфекционных заболеваний;

- при наибольшей активности Солнца увеличивается число сердечно-сосудистых и психических заболеваний. Зависимость физиологических процессов от циклов активности Солнца изучает гелиобиология.

В литературе имеется большое количество данных о влиянии на живые организмы Луны и ее фаз. Фазы Луны повторяются через 29, 53 земных суток. Под влиянием Луны поверхность Земли поднимается максимально на 35,6 см и опускается на 17,8 см. Под влиянием Солнца подъем поверхности составляет 16,4 см, опускание ее - 8,2 см. Это «дыхание» Земли под действием сил гравитации. В полнолуние возрастает работоспособность человека, возбудимость его нервной системы, раздражительность. В новолуние отмечаются слабость, снижение активности, творческих сил и способностей. Достоверно показана связь психических заболеваний с фазами Луны. Наименьшая частота рождений детей отмечается в новолуние, наибольшая частота - в полнолуние.

3. Циклы активности

С момента рождения у каждого человека выделяют 3 цикла активности:

1 - физиологическая активность (периодичность 23 дня);

2 - эмоциональная активность (периодичность 28 дней);

3 - интеллектуальная активность (периодичность 33 дня).

В середине каждого периода находится критический (нулевой) день.

1-я половина цикла - положительный период, 2-я половина цикла - отрицательный период. Все критические дни совпадают один раз в год.

4. Частные разделы хронобиологии

Прикладными разделами хронобиологии являются хрономедицина и более частные разделы - хронопатология, хронофармакология и хронотоксикология, хронотерапия.

Хронобиологический подход позволяет прогнозировать (предсказывать) обострение хронических заболевания, и ускорение выздоровления больных.

Хрономедицина исследует биологические ритмы организмов здорового и больного человека.

Хронопатология изучает изменения в организме при нарушении биоритмов. Рассогласованность биоритмов - десинхроноз - может быть проявлением имеющейся в организме патологии или приводит к патологии. Он приводит к гастритам, язвенной болезни, возникновению опухолей, нервным расстройствам. Десинхроноз существенно влияет и на работоспособность человека.

Хронофармакология исследует различную эффективность лекарств в разное время суток - чувствительность к ним может колебаться от 0 до 100%.

Изучением чувствительности организма к лекарствам в разное время суток занимается хронотоксикология. Например, применение циклофосфана в 18 ч. в 5 раз повышало частоту излечения мышей от лейкоза по сравнению с воздействием его в 9 часов.

Учитывая данные хронобиологии, хронотерапия должна пересмотреть дозы лекарств, назначение их в то время суток, когда они наиболее эффективны.

Например, в целях профилактики сердечной астмы и отека легких, которые чаще возникают в ночное время, усиливать дозировку сердечных гликозидов и преднизолона следует не в утренние часы, а в вечерние.

Достижения хронобиологии и хрономедицины используются для разработки положения хронопрофилактики:

- составление суточных хронограмм нормы;

- учет особенностей биоритмов для составления рационального режима труда и отдыха, рационального питания людей разных профессий - рабочих ночных смен, пилотов, космонавтов;

- прогноз обострений различных заболеваний;

- решение проблем акклиматизации и адаптации.

5. Хронопсия

Медицина и биология в настоящее время вплотную подошли к концепции хронопсии (от греч «chronos» - время, «opsis» - рассмотрение), т.е. к рассмотрению процессов нормы и патологии в проекции на определённые отрезки времени (в течение суток, месяцев, сезонов и т.д.).
Рассогласование биоритмов (десинхроноз) является, как показывают исследования, первым сигналом о биологическом неблагополучии, которое может рассматриваться как предпатология или патология. Это позволяет обеспечить раннюю диагностику заболеваний, более эффективное лечение и профилактику.

Важным показателем нормы и патологии функций организма является такой параметр как хронодесм (доверительный интервал) - диапазон суточных колебаний функции в норме. Это значит, что в разное время суток показатель нормы колеблется в разных пределах, и, следовательно, один и тот же показатель функции в одно время суток в норме будет иметь одну количественную характеристику, а в другое время - другую.

Другим важнейшим показателем преломления времени в жизни является хроностезия - разная чувствительность организма к одному и тому же физическому или химическому воздействию или к лекарствам в разное время суток. Например, более высокая чувствительность человека к такому хорошо всем известному антибиотику, как пенициллин, зарегистрирована в вечерние часы и во время сна; стоматологи знают, что чувствительность зубов к болевым раздражителям максимальна в 16 часов и минимальна в утренние часы, поэтому они стремятся наиболее болезненные процессы выполнять утром.

Профилактическая медицина в настоящее время также начинает учитывать динамику биоритмов. Так, например, отечественными врачами показано, что вакцинация детей против кори должна проводиться только в первой половине дня, т.к. во второй половине дня развиваются более выраженные прививочные реакции, нарушается суточный режим физиологических функций.

В настоящее время, по существу, к любому медико-биологическому направлению следует, видимо, применять приставку «хроно» (хронотерапия, хронофармакология, хронофизиология, хронопрофилактика и т.д.). Знание биологических ритмов дает врачам и биологам важный инструмент для оценки функционального состояния организма и определения оптимальных значений физиологических функций во временном аспекте, как на предсказуемые, так и непредсказуемые воздействия.

6. Гормоны и биоритмы

В течение циркадного дня (бодрствования) наша физиология в основном настроена на переработку накопленных питательных веществ, чтобы получить энергию для активной дневной жизни. Напротив, во время циркадной ночи питательные вещества накапливаются, происходят восстановление и "починка" тканей. Как оказалось, эти изменения в интенсивности обмена веществ регулируются эндокринной системой, то есть гормонами. В том, как работает эндокринный механизм управления циркадными циклами, есть много общего с гуморальной теорией Врена.

Вечером, перед наступлением ночи, в кровь из так называемого верхнего мозгового придатка - эпифиза выделяется "гормон ночи" - мелатонин. Это удивительное вещество производится эпифизом только в темное время суток, и время его присутствия в крови прямо пропорционально длительности световой ночи. В ряде случаев бессонница у пожилых людей связана с недостаточностью секреции мелатонина эпифизом. Препараты мелатонина часто используют в качестве снотворных.

Мелатонин вызывает снижение температуры тела, кроме того, он регулирует продолжительность и смену фаз сна. Дело в том, что человеческий сон представляет собой чередование медленноволновой и парадоксальной фаз. Медленноволновый сон характеризуется низкочастотной активностью коры полушарий. Это - "сон без задних ног", время, когда мозг полностью отдыхает. Во время парадоксального сна частота колебаний электрической активности мозга повышается, и мы видим сны. Эта фаза близка к бодрствованию и служит как бы "трамплином" в пробуждение. Медленноволновая и парадоксальная фазы сменяют одна другую 4-5 раз за ночь, в такт изменениям концентрации мелатонина.

Наступление световой ночи сопровождается и другими гормональными изменениями: повышается выработка гормона роста и снижается выработка адренокортикотропного гормона (АКТГ) другим мозговым придатком - гипофизом. Гормон роста стимулирует анаболические процессы, например размножение клеток и накопление питательных веществ (гликогена) в печени. Не зря говорят: "Дети растут во сне". АКТГ вызывает выброс в кровь адреналина и других "гормонов стресса" (глюкокортикоидов) из коры надпочечников, поэтому снижение его уровня позволяет снять дневное возбуждение и мирно заснуть. В момент засыпания из гипофиза выделяются опиоидные гормоны, обладающие наркотическим действием, - эндорфины и энкефалины. Именно поэтому процесс погружения в сон сопровождается приятными ощущениями.

Перед пробуждением здоровый организм должен быть готов к активному бодрствованию, в это время кора надпочечников начинает вырабатывать возбуждающие нервную систему гормоны - глюкокортикоиды. Наиболее активный из них - кортизол, который приводит к повышению давления, учащению сердечных сокращений, повышению тонуса сосудов и снижению свертываемости крови. Вот почему клиническая статистика свидетельствует о том, что острые сердечные приступы и внутримозговые геморрагические инсульты в основном приходятся на раннее утро. Сейчас разрабатываются препараты, снижающие артериальное давление, которые смогут достигать пика концентрации в крови только к утру, предотвращая смертельно опасные приступы.

Почему некоторые люди встают "ни свет, ни заря", а другие не прочь поспать до полудня? Оказывается, известному феномену "сов и жаворонков" есть вполне научное объяснение, которое базируется на работах Жэми Зейцер из Исследовательского центра сна (Sleep Research Center) Станфордского университета в Калифорнии. Она установила, что минимальная концентрация кортизола в крови обычно приходится на середину ночного сна, а ее пик достигается перед пробуждением. У "жаворонков" максимум выброса кортизола происходит раньше, чем у большинства людей, - в 4-5 часов утра. Поэтому "жаворонки" более активны в утренние часы, но быстрее утомляются к вечеру. Их обычно рано начинает клонить ко сну, поскольку гормон сна - мелатонин поступает в кровь задолго до полуночи. У "сов" ситуация обратная: мелатонин выделяется позже, ближе к полуночи, а пик выброса кортизола сдвинут на 7-8 часов утра. Указанные временные рамки сугубо индивидуальны и могут варьировать в зависимости от выраженности утреннего ("жаворонки") или вечернего ("совы") хронотипов.

Литература

1. Статья доктора медицинских наук В. ГРИНЕВИЧ.

2. http://murzim.ru/nauka/biologiya/biologicheskie-ritmy/24237-znachenie-hronobiologii-dlya-mediciny.html

3. http://biology.bsmu.by/files/biology_pdf/konsp06/21.pdf

Размещено на Allbest.ru