Материал: Талстая. Экалагічная медыцына. Электронны канспект лекцый
71
4.
Положение
о
временной
организации
живых
систем
–
один
из
основных
прин
-
ципов
биологической
организации
.
5.
Существуют
биологические
ритмы
чувствительности
организмов
к
действию
химических
и
физических
факторов
.
6.
Закономерности
биологических
ритмов
учитываются
при
диагностике
,
профи
-
лактике
и
лечении
заболеваний
.
Составной
частью
хронобиологии
является
является
учение
о
биологических
ритмах
в
узком
смысле
слова
–
биоритмология
.
Наука
биоритмология
как
самостоятельное
и
единое
научное
направление
сформировалась
в
1960
г
.
когда
был
проведен
1-
й
симпозиум
по
био
-
ритмологии
.
Биоритмология
–
наука
о
временной
упорядоченности
взаимосвязанных
процессов
жизнедеятельности
от
субклеточного
уровня
до
биосферы
в
целом
.
Биологические
ритмы
-
периодически
повторяющиеся
изменения
характера
и
интенсивности
биологических
процес
-
сов
и
явлений
в
живых
организмах
на
всех
уровнях
организации
живой
материи
-
от
внутри
-
клеточных
до
популяционных
.
Биоритм
представляет
собой
колебания
интенсивности
или
скорости
какого
-
либо
процесса
,
наступающие
через
приблизительно
равные
промежутки
времени
.
Повторяемость
биологического
явления
в
ритме
относительна
.
На
самом
деле
каж
-
дый
цикл
повторения
отличается
по
своему
содержанию
от
предыдущего
,
но
воспроизвидит
-
ся
по
тем
же
закономерностям
.
Понятие
цикла
подразумевает
повторяемость
,
периодичность
процесса
.
Время
между
одинаковыми
состояниями
соседних
циклов
обозначают
как
длительность
(
длину
)
периода
(
или
просто
как
период
)
и
выражают
в
единицах
времени
.
Число
циклов
,
завершившихся
за
единицу
времени
–
это
частота
процесса
.
Существует
несколько
классификаций
ритмов
.
Различают
экзогенные
и
эндогенные
биологические
ритмы
.
Экзогенные
биологические
ритмы
-
биологические
ритмы
,
отражающие
воздействия
внешней
среды
и
зависящие
от
физического
состояния
организма
.
Эндогенные
биологиче
-
ские
ритмы
-
биологические
ритмы
,
связанные
с
внутренними
процессами
в
организме
и
за
-
висящие
от
природных
условий
.
С
точки
зрения
взаимодействия
организма
и
среды
выделяют
2
типа
колебательных
процессов
:
1.
Физиологические
,
или
рабочие
ритмы
–
колебания
,
отражающие
деятельность
физиологических
систем
организма
.
2.
Адаптивные
(
экологические
)
ритмы
-
т
.
е
.
колебания
с
периодами
,
близкими
к
основным
геофизическим
и
социальным
циклам
.
К
ним
относятся
суточные
,
годовые
,
сезонные
,
лунные
и
приливные
ритмы
.
Их
роль
заключается
в
адап
-
тации
организма
к
периодическим
колебаниям
внешней
среды
.
Физиологические
ритмы
-
рабочие
циклы
функционирования
клеток
,
органов
и
сис
-
тем
организма
с
периодами
от
миллисекунд
до
минут
.
Физиологические
ритмы
модулируют
-
ся
суточными
,
годичными
и
другими
биологическими
ритмами
.
Цикаритмы
-
группа
биологических
ритмов
с
периодами
,
близкими
к
геофизическим
постоянным
:
солнечным
суткам
(24
часов
),
лунным
суткам
(24.8
или
12.4
часов
),
лунному
месяцу
(29.53
суток
)
и
астрономическому
году
(365.25
суток
).
Периодические
процессы
наблюдаются
на
всех
уровнях
организации
живых
систем
и
охватывают
широкий
диапазон
частот
.
Благодаря
биоритмам
живые
организмы
имеют
воз
-
можность
приспосабливаться
к
меняющимся
условиям
существования
:
чередованиям
дня
и
ночи
,
времен
года
,
капризам
погоды
,
магнитным
бурям
.
Благодаря
адаптивным
ритмам
организм
ориентируется
во
времени
и
заранее
гото
-
вится
к
ожидаемым
условиям
существования
.
Так
,
хорошо
известно
,
чсто
многие
животные
впадают
в
зимнюю
спячку
или
мигрируют
задолго
до
наступления
холодов
.
Наличие
биоритмов
(
колебательных
процессов
)
обеспечивает
сомообновление
и
са
-
мовоспроизводство
организма
как
целого
в
конкретных
условиях
окружающей
среды
.
Коле
-
72
бания
способствуют
возвращению
организма
к
исходному
состоянию
,
позволяя
осуществить
ответ
на
внешние
воздействия
.
Ритмические
же
изменения
исходного
уровня
функций
обес
-
печивают
различие
реакций
организма
на
одно
и
то
же
воздействие
в
зависимости
от
данных
условий
окружающей
среды
.
Ход
реакций
при
этом
должен
меняться
по
отношению
к
внешним
воздействиям
не
по
жёсткой
программе
,
а
по
программе
обеспечивающей
оптимальное
взаимоотношение
ор
-
ганизма
с
внешней
средой
в
каждый
конкретный
момент
.
При
отсутствии
колебательного
процесса
изменения
в
живом
организме
становятся
необратимыми
и
при
достижении
опре
-
делённого
предела
нарушается
равновесение
между
организмом
и
окружающей
средой
.
Это
ведёт
в
конечном
итоге
к
дезорганизации
функций
и
гибели
организма
.
У
человека
,
как
и
у
других
видов
живых
организмов
,
существуют
ритмы
с
различной
длительностью
периодов
.
Так
,
биологические
часы
(
физиологические
механизмы
,
обуслов
-
ливающие
способность
организмов
реагировать
на
интервалы
времени
и
на
явления
,
связан
-
ные
с
этими
интервалами
)
нейронов
головного
мозга
отсчитывают
каждое
мгновение
,
сердце
пульсирует
ежесекундно
,
лёгкие
–
каждые
несколько
секунд
,
желудок
настроен
на
2-3-
часовой
цикл
,
который
завершается
желянием
поесть
.
А
уровень
гормонов
в
крови
имеет
су
-
точные
,
многодневные
и
годовые
колебания
.
Существует
классификация
циклов
соответственно
длительности
периода
.
Пределы
их
длительности
–
от
многих
лет
до
миллисеккунд
.
Halberg F. (1964)
предложил
классифицировать
биологические
ритмы
следующим
об
-
разом
:
ультрадианные
ритмы
с
периодом
меньше
20
часов
,
циркадианные
-
с
периодом
24±4
часов
и
инфрадианные
-
с
периодом
больше
28
часов
.
Среди
инфрадианных
ритмов
следует
выделять
:
циркасемисептанные
ритмы
с
периодом
примерно
3±0,5
сут
;
циркасеп
-
танные
ритмы
с
периодом
7±3
сут
.,
циркадисептанные
-
с
периодом
14±3
сут
.,
циркави
-
гинтанные
-
с
периодом
21±3
сут
.,
циркатригинтанные
-
с
периодом
30±5
сут
.,
цирканну
-
альные
-
с
периодом
1
год
± 2
месяца
.
Виды
биоритмов
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ
от
доли
секунды
до
30
минут
Биоэлектрическая
активность
головного
мозга
,
сердца
,
мышц
и
других
органов
и
тканей
,
регистрируемая
с
по
-
мощью
электроэнцефалографии
,
электрокардиографии
и
электронейромиографии
СРЕДНЕЧАСТОТНЫЕ
от
30
минут
до
20-28
часов
а
)
ультрадианные
от
30
минут
до
нескольких
часов
,
самые
важные
-
с
периодом
90
минут
Через
каждые
90
минут
:
у
новорожденных
чередование
активности
и
относительного
покоя
;
у
взрослых
смена
различных
стадий
сна
,
а
во
время
бодрствования
-
пе
-
риодов
нарастания
и
спада
работоспособности
б
)
циркадные
(
циркадианные
или
околосуточные
) - 20-28
часов
,
в
том
числе
и
суточные
- 24
часа
Колебания
на
протяжении
суток
температуры
тела
,
АД
,
частоты
пульса
,
а
также
выработки
гормонов
и
воспри
-
имчивости
клеток
к
лекарствам
НИЗКОЧАСТОТНЫЕ
а
)
околонедельные
-7
дней
Изменения
работоспособности
(
выше
в
середине
неде
-
ли
),
колебания
выделения
с
мочой
некоторых
физиоло
-
гически
активных
веществ
б
)
околомесячные
28-31
день
овариально
-
менструальный
цикл
у
женщин
,
колебания
веса
,
работоспособности
,
роста
бороды
и
усов
у
муж
-
чин
73
в
)
сезонные
-3
месяца
Изменения
продолжительности
сна
,
мышечной
силы
,
уровня
обменных
процессов
,
заболеваемости
,
иммунно
-
го
статуса
,
устойчивости
к
стрессам
(
выше
весной
и
ниже
осенью
),
рождаемости
(
максимальная
в
марте
—
мае
,
минимальная
-
в
ноябре
-
феврале
),
колебания
пульса
и
артериального
давления
,
прибавки
веса
г
)
окологодовые
-12
месяцев
Колебания
роста
и
физического
развития
детей
(
интен
-
сивнее
в
первом
полугодии
,
замедление
в
концу
года
),
спад
жизненных
сил
и
показателей
иммунитета
накану
-
не
и
некоторое
время
после
дня
рождения
Выделяют
5
классов
биоритмов
(
Н
.
И
.
Моисеева
,
В
.
М
.
Сысоев
, 1981):
1.
риты
высокой
частоты
–
от
долей
секкунд
до
30
минут
(
осцилляции
на
молеку
-
лярном
уровне
,
ритмы
ЭЭГ
,
ЧСС
,
дыхания
,
перистальтики
кишечника
); (
коле
-
бательная
активность
электрических
и
магнитных
полей
головного
мозга
2-30
Гц
,
ЧСС
1-1,2
Гц
,
ЧД
0,3
Гц
,
температуры
0,05
Гц
).
2.
ритмы
средней
частоты
–
от
30
минут
до
28
часов
.
Эти
ритмы
включают
в
себя
:
ультрадианные
(
до
20
часов
)
и
циркадные
,
или
циркадианные
(20 – 28
часов
);
3.
мезоритмы
:
инфрадианные
(28
часов
– 6
дней
)
и
циркасептальные
(
около
7
дней
);
4.
макроритмы
с
периодом
от
20
дней
до
1
года
;
5.
мегаритмы
с
периодом
в
десятки
лет
.
Среднечастотные
ритмы
Ультрадианные
ритмы
(30
мин
–
несколько
часов
)
Доказано
,
что
,
помимо
25-
часового
«
циркадного
»,
всю
нашу
жизнь
пронизывает
по
-
луторачасовый
«
диурнальный
»
ритм
,
определяющий
днем
чередование
сонливости
и
бодро
-
сти
,
возникновение
голода
и
жажды
,
а
ночью
—
смену
медленного
и
парадоксального
сна
.
Циркадианные
ритмы
Циркадианный
ритм
имеет
наибольшее
значение
для
организма
и
занимает
централь
-
ное
место
среди
ритмических
процессов
.
Циркадианный
ритм
является
видоизмененим
су
-
точного
ритма
с
периодом
24
часа
.
Он
принадлежит
к
свободно
текущим
ритмам
и
протекает
в
конкретных
условиях
.
Это
ритм
с
ненавязанным
внешними
условиями
периодом
.
Он
явля
-
ется
врождённым
,
эндогенным
,
т
.
е
.
обусловленным
свойствами
самого
орагнизма
.
Период
циркадианных
ритмов
у
растений
длиться
23-25
часов
,
у
животных
и
людей
– 23-25
часов
.
А
так
как
все
организмы
находятся
в
среде
с
циклическими
изменениями
её
условий
,
циркади
-
анные
ритмы
орагнизмов
захватываются
этими
изменениями
и
становятся
суточными
.
Термины
«
циркадианнный
»,
или
околосуточный
», «
циркасептальный
»,
или
околоне
-
дельный
,
и
«
циркануальный
» (
окологодовой
)
были
предложены
F. Halberg (1969).
Основной
земной
ритм
–
суточный
.
Он
обусловлен
вращением
Земли
вокруг
своей
оси
,
чередованием
дня
и
ночи
.
На
суточные
ритмы
влияют
отклонения
Земли
не
только
по
отношению
к
Солнцу
,
но
и
к
Луне
,
а
также
звёздам
.
Суточные
ритмы
выражается
в
измене
-
нии
физиологических
и
суточных
реакций
в
течение
суток
.
Циркадианные
ритмы
обнаружены
у
всех
представителей
животного
мира
,
как
и
на
вех
уровнях
организации
:
от
клеточного
давления
до
межличностных
отношений
.
Исключе
-
ние
составляют
бактерии
.
Практически
все
процессы
в
живом
орагнизме
обладают
циркадианной
периодично
-
стью
.
В
околосуточном
ритме
колеблются
все
показатели
нервной
,
мыщечной
,
эндокринной
и
других
систем
.
В
этом
ритме
находиться
содержание
в
крови
гематологических
клеток
и
74
химических
,
в
том
числе
биохимических
веществ
,
а
также
содержание
и
активность
десятки
веществ
в
различных
тканях
и
средах
организма
.
Интенсивность
обменных
процессов
,
энер
-
гетическое
и
пластическое
обеспечение
клеток
,
тканей
и
органов
также
подчинены
циркади
-
анным
ритмам
.
Поэтому
,
циркадианному
ритму
подчинены
также
и
чувствительность
орга
-
низма
к
разнообразным
факторам
внешней
среды
,
а
также
к
физическим
и
психическим
на
-
грузкам
.
Все
отдельные
цикадианные
ритмы
связаны
определённым
образом
друг
с
другом
,
образуя
единую
,
согласованную
во
времени
ритмическую
систему
организма
.
Это
система
околосуточного
ритма
является
общей
для
самых
разных
клеток
и
тканей
.
Часовым
меха
-
низмом
в
ядре
клеток
служит
ядерная
оболочка
.
Циркадианная
система
отражает
взаимо
-
связанный
ход
околосуточных
ритмов
различных
функций
человека
и
животных
.
Подчине
-
ние
всех
проявлений
жизнедеятельности
циркадианному
ритму
выступает
одним
из
факто
-
ров
целостности
организма
.
Наличие
собственных
эндогенных
часов
в
организмах
живых
существ
было
показано
в
экспериментах
Джанет
Харкерв
1967
г
.
Удалив
часть
мозга
тараканов
,
отвечающую
за
их
пробуждение
срединочи
и
погружение
в
сон
утором
,
учёная
обнаружила
,
что
тараканы
поте
-
ряли
способность
чувствова
времени
:
оставались
в
состоянии
бодрствования
,
пока
не
умира
-
ли
.
Пересадка
же
эпифиза
австралийского
таракана
британскому
и
наоборот
,
привела
к
тому
,
что
британский
таракан
засыпал
в
полночь
,
а
просыпался
в
6
утра
,
то
есть
жил
согласно
вре
-
мени
своего
австралийского
сородича
.
Известно
4
гена
,
ответственных
за
процессы
суточного
цикла
: PER (period), TIM
(timeless), CLK (clock)
и
CYC (cycle).
Эти
гены
расположены
в
Х
хромосоме
и
кодируют
по
-
липептидную
последовательность
одноименных
белков
.
Белки
CLK
и
CYC
способствуют
продукции
белков
PER
и
TIM.
Активность
гена
PER
циклически
изменяется
с
периодич
-
ность
24
часа
.
Мутации
в
этом
гене
у
дрозофилы
изменяют
циркадианные
ритмы
,
удлинняя
,
укорачивая
или
вовсе
их
аннулируя
.
Это
связано
с
тем
,
что
в
результате
мутация
нарушается
цикличность
синтеза
мРНК
гена
TIM.
Непосредственные
водители
суточного
ритма
–
супрахиазмические
ядра
,
располо
-
женные
в
гипоталамусе
.
В
нервных
клетках
супрахиазматического
ядра
происходит
циклический
процесс
,
связанный
с
синтезом
специфических
белков
и
блокированием
ими
активности
генов
,
коди
-
рующих
их
синтез
.
Этот
процесс
работает
по
принципу
отрицательной
обратной
связи
.
Суть
этого
процесса
сводиться
к
тому
,
что
в
полдень
активируются
гены
,
ответствен
-
ные
за
суточный
цикл
.
Их
активация
ведёт
к
синтезу
белкового
комплекса
PER/TIM.
Этот
комплекс
к
концу
светового
дня
входит
в
супрахиазматическое
ядро
,
что
ведёт
к
ряду
изме
-
нений
:
•
блокирует
транскрипцию
собственных
иРНК
,
концентрация
которых
к
утру
по
-
степенно
уменьшается
;
•
выброс
норадреналина
из
шейных
ганглиев
активирует
ген
,
ответственный
за
1-
й
этап
синтеза
мелатонина
в
эпифизе
.
•
осуществляется
ряд
биохимических
процессов
,
ведущих
к
синтезу
мелатони
-
на
из
триптофана
через
серотонин
.
75
Рис
. 1
Схема
синтеза
мелатонина
В
режиме
бодроствования
эпифиз
вырабатывает
серотонин
,
причём
процесс
нахо
-
дится
под
контролем
симпатической
нервной
системы
.
Мелатонин
,
как
супергармон
,
являет
-
ся
антагонистом
(
ингибитором
)
по
отношению
к
меланостимулирующему
гармону
(
интер
-
медину
)
средней
доли
гипофиза
,
который
в
свою
очередь
запускает
механизм
генерации
ме
-
ланина
для
пигментации
кожи
.
В
темноте
синтезируется
фермент
оксииндол
-
О
-
метилтрансфераза
(
ОИМТ
),
ответст
-
венный
за
синтез
мелатонина
,
а
при
попадании
света
на
сетчатку
этот
процесс
тормозится
.
Мелатонин
путём
простой
диффузии
проникает
в
кровеносное
русло
.
Максимальные
уровни
мелатонина
определяются
в
крови
людей
между
23
и
5
часами
.
Физиологическон
действие
мелатонина
:
•
тормозит
вырабатку
тропных
гормонов
гипофиза
;
•
регулирует
частоту
дыхания
;
•
АД
;
•
температуру
;
•
сон
(
гормон
сна
);
•
половые
функции
;
•
метаболизм
;
•
ощущуние
боли
;
•
АО
действие
(
ловушка
для
радикалов
):
•
лияет
на
внутриулеточное
содержание
Са
;
•
иммуномодулятор
(
стимуляция
иммунитета
,
стимуляция
клеток
-
киллеров
,
торможение
опухолевого
роста
).
Так
реализуется
естественный
ход
биологических
часов
.
Синхронизирующий
фактор
этого
механизма
–
начало
светового
дня
.
Через
сетчатку
глаза
утренний
свет
воздействует
на
супрахиазматическое
ядро
гипоталамуса
.
Под
действием
нервных
импульсов
в
этих
клетках
протсходит
окончательный
распад
белковых
комплексов
.
Это
точка
отсчёта
,
которая
на
-
страивает
биологические
часы
.
Таким
образом
,
эпифиз
осуществляет
фотопериодический
контроль
суточных
био
-
ритмов
:
увеличение
в
тёмное
время
синтеза
мелатонина
,
а
в
светлое
–
серотонина
.