Текст книги "Биоритмы для здоровья. Как улучшить свое состояние по биологическим часам"

Биологические ритмы функций организма

Согласно наиболее распространенной гипотезе, живой организм является независимой колебательной системой, которая характеризуется целым набором внутренне связанных ритмов. Они позволяют организму успешно приспособиться к циклическим изменениям окружающей среды. Ученые полагают, что в многовековой борьбе за существование выживали лишь те организмы, которые могли не только уловить изменения в природных условиях, но и настроить ритмический аппарат в такт внешним колебаниям, что означало наилучшее приспособление к окружающей среде. Например, осенью многие птицы улетают на юг, а некоторые животные впадают в спячку.

Ученые убедительно доказали существование внутренней, природной обусловленности основных биологических ритмов в организме человека. Так, у однояйцевых близнецов эти ритмы сходны. Известен такой случай: два брата были разлучены вскоре после рождения и воспитывались в разных семьях, не зная друг друга. Однако оба проявляли склонность к одним и тем же занятиям, обладали одинаковыми вкусами и выбрали одну и ту же специальность. Но самое поразительное заключалось в том, что братья-близнецы росли и развивались по одной генетической программе, жили по одним биологическим часам. Подобных примеров можно привести достаточно много. Однако в науке на природу биологических ритмов существует и противоположная точка зрения.

Зимняя спячка помогает животным пережить неблагоприятный период. Они точно определяют время для спячки. Например, медведь укладывается в берлогу всегда накануне снегопада. А затем 5,5 месяца до апрельской температуры в 12 °C зверь спит, существуя за счет накопленного с осени жира (запас его составляет почти 1/3 массы тела). Во время зимней спячки температура тела медведя снижается почти на 10 °C, а частота дыхания уменьшается в три раза. Все это помогает животному экономно расходовать накопленные в теплое время жизненные ресурсы. Если же этот ритм нарушен и зверь по каким-либо причинам не залег в берлогу или вдруг неожиданно проснулся в середине зимы, он практически обречен на гибель. Медведь-шатун гибнет от голода, одолеваемый множеством паразитов, бурно размножающихся в слабеющем организме. Мясом погибшего шатуна брезгуют даже собаки, не клюет его и ворон.

«Система, насквозь пронизанная ритмами» – так образно назвал человека один из основоположников отечественной школы исследователей биологических ритмов Б.С. Алякринский. Основной дирижер этой системы – суточный ритм. В этом ритме изменяются все функции организма: в настоящее время наука располагает достоверными сведениями о суточной периодичности более 400 функций и процессов. В сложном ансамбле суточных ритмов одним из главных факторов ученые считают ритм температуры тела: ночью ее показатели самые низкие,

утром температура повышается и достигает максимума к 18 часам. Такой ритм на протяжении долгих лет эволюции позволял подстраивать активность человеческого организма к периодическим температурным колебаниям окружающей среды.

Неизвестная и не признанная ранее хронобиология, хотя и утверждавшая свое старинное происхождение от самого Гиппократа, была принята как равноправная среди других наук весной 1960 года в американском городе Колд-Спринг-Харборе на международном симпозиуме, посвященном исследованию ритмов в живых системах. В настоящее время научные общества хронобиологов существуют во всех развитых странах мира. Их деятельность координируют европейское и международное общества, причем последнее издает специальный журнал и каждые два года собирает ученых на свои съезды.

Давно уже человек не испытывает таких резких колебаний окружающей среды: одежда и жилище обеспечили ему искусственную температурную среду, но температура тела варьирует, как и много веков назад. И эти колебания имеют для организма не меньшее значение, ведь температура определяет скорость протекания биохимических реакций, которые являются материальной основой всех проявлений жизнедеятельности человека. Днем температура выше – увеличивается активность биохимических реакций и более интенсивно происходит обмен веществ в организме; следовательно, выше и уровень бодрствования. К вечеру температура тела понижается, и человеку легче заснуть.

Ритм температуры тела повторяют показатели многих систем организма: это прежде всего пульс, артериальное давление, дыхание и др.

В синхронизации ритмов природа достигла совершенства. Так, к моменту пробуждения человека в крови накапливаются биологически активные вещества, адреналин, гормоны коры надпочечников и др. Все это подготавливает человека к дневному активному бодрствованию: повышается артериальное давление, частота пульса, возрастают мышечная сила, работоспособность и выносливость.

Пример целесообразности существования суточного ритма демонстрируют почки. В основном структурном образовании почек (клубочки) происходит фильтрация крови, в результате чего образуется «первичная моча». Однако она содержит еще множество необходимых для организма веществ, поэтому в другом отделе почек (канальцах) эти вещества поступают обратно в кровь. В ближайшем к клубочкам отделе канальцев (так называемом проксимальном) всасываются белки, фосфор, аминокислоты и другие соединения. В дальнем (или дистальном) отделе канальцев всасывается вода, и тем самым уменьшается объем мочи. В результате хронобиологических исследований установлено, что проксимальный отдел канальцев почек наиболее активен в утренние и дневные часы, поэтому в это время выведение белка, фосфора и других веществ минимально. Дистальный же отдел канальцев наиболее интенсивно функционирует в ночные и ранние утренние часы: вода всасывается, и объем мочи в ночное время уменьшается. Одновременно с этим большее выведение фосфатов облегчает освобождение организма от ненужных кислот.

Во время одной из пересадок сердца, сделанной человеку, в сердце остался функционировать пейсмекер – тот участок сердечной мышцы, который задает ритм всему сердцу. Его суточный ритм несколько отличался от суточного ритма реципиента, т. е. больного, получившего новое сердце. И вот в английском журнале «Nature» Крафт, Александер, Фостер, Личмен и Линскомб описали этот удивительный случай. У пациента суточный ритм сердца, или частоты пульса, на 135 минут отличался по фазе от суточного ритма температуры. Здесь следует повторить, что наибольшая частота пульса практически совпадает с максимальной температурой тела. Не случайно, если нет термометра, врач для определения температуры подсчитывает пульс или число дыханий: при ее повышении на 1 °C происходит учащение сердечных сокращений примерно на 10–15 ударов в минуту, а частота пульса соотносится с частотой дыхания как 1: 4.

В реализации ритмических колебаний функций организма особая роль принадлежит эндокринной системе. Свет, падая на сетчатку глаза, через зрительные нервы передает возбуждение в один из важнейших отделов головного мозга – гипоталамус. Гипоталамус – это высший вегетативный центр, осуществляющий сложную координацию функций внутренних органов и систем в целостную деятельность организма. Он связан с гипофизом – основным регулятором работы желез внутренней секреции. Итак, гипоталамус – гипофиз – железы внутренней секреции – «рабочие» органы. В результате работы этой цепочки меняется гормональный фон, а вместе с ним и деятельность физиологических систем. Стероидные гормоны оказывают непосредственное влияние и на состояние нервных клеток, меняя уровень их возбудимости, поэтому параллельно с колебаниями гормонального уровня меняется настроение человека. Это определяет высокий уровень функций организма днем и низкий – ночью.

Ученые НИИ экспериментальной медицины РАМН пришли к выводу, что в организме человека пульсирует не только сердце, но и… кишечник, когда он выполняет свою эвакуационную функцию, т. е. очищается. Признаком заболевания следует считать не только редкий (1–2 раза в неделю) стул, но и нарушение суточного ритма. Обратив внимание на это отклонение от нормы, можно предупредить развитие тяжелых недугов, которые возникают вследствие запоров. Известно, что ритм обмена веществ сохраняется в так называемой тканевой культуре, т. е. при выращивании тканей «в пробирке».

Исследователи считают, что для человека преобладающее значение имеют социальные факторы: ритм сна и бодрствования, режим труда и отдыха, работа общественных учреждений, транспорта и т. п. Их условились называть «социальными датчиками времени» в отличие от «природных датчиков времени» (свет, температура окружающей среды, ионный состав воздуха, напряженность электрического и магнитного поля Земли и т. п.).

Социальная природа человека и созданная им искусственная окружающая среда способствуют тому, что в обычном состоянии он не чувствует выраженных сезонных колебаний функционального состояния. Тем не менее они существуют и отчетливо проявляются – прежде всего при заболеваниях. Учет этих колебаний при профилактике, диагностике и лечении заболеваний составляет основу практической хронобиологии.

Космические ритмы настраивают биологические часы

Американский профессор биологии Фрэнк А. Браун считает, что ритмические колебания, наблюдаемые в живых организмах, есть не что иное, как результат непрерывного воздействия космических и геофизических факторов проникающего характера.

Вероятно, существование бесчисленного количества ритмических колебаний разной природы позволяет организму формировать наиболее рациональные взаимоотношения с окружающей средой.

Работая в течение нескольких лет в Исследовательском центре на Бермудских островах, профессор биологии Фрэнк А. Браун наблюдал два совершенно удивительных примера: появление стаи бермудской креветки и скоплений атлантического светящегося червя строго в определенные фазы Луны. Впоследствии ему удалось доказать, что суточный ритм обмена веществ у некоторых морских животных зависит от количества падающих на Землю космических лучей. С изменениями атмосферного давления оказались связаны колебания обмена веществ в клубнях картофеля, содержавшегося в герметически закрытых контейнерах. Эти и многие другие эксперименты позволили Брауну сделать вывод – время, когда наблюдаемые свойства биологических ритмов можно было объяснить только за счет эндогенных (внутренних) механизмов, миновало.

Согласие или разлад ритмов

Болезни – результат поломки биологических часов

В середине 60-х гг. физиолог А.А. Маркосян предложил такое понятие, как «надежность биологической системы». Ученый вкладывал в него следующий смысл: система работает надежно только тогда, когда регуляция функций обеспечивает физиологический процесс значительными резервными возможностями. Так, здоровый человек хорошо чувствует себя не только при артериальном давлении 120/80 мм рт. ст. Ведь после подъема на шестой этаж оно, конечно, выше, а во время сна или после теплой ванны – ниже.

Диапазон суточных колебаний физиологических функций весьма значителен. Одни функции могут увеличивать размах колебаний в течение суток, другие – уменьшать, а третьи лишь изменяются вокруг среднего уровня в ту или другую сторону. Например, суточная амплитуда частоты пульса (размах колебаний) у здоровых детей 4-13 лет достигает 35 % от ее средней величины.

Врачи давно убедились в том, что для здорового человека характерны определенные наилучшие или, как их называют, оптимальные величины амплитуды любых функций организма. Значительное увеличение или уменьшение пределов колебаний происходит в биологически менее надежных состояниях.

К недостаточно надежной биологической системе можно отнести организм недоношенных детей. Именно поэтому они чаще болеют и острее реагируют на любые внешние воздействия, чем здоровые дети, родившиеся в срок. У них еще не сформировался суточный ритм физиологических функций.

Любое заболевание является результатом нарушения той или иной функции организма и изменения ее суточного ритма, следовательно, у больных также снижается надежность организма как биологической системы. Амплитуда различна и для разных показателей. Так, у здоровых молодых людей мы наблюдали разные величины амплитуды: для температуры тела – 3 %, для пульса – 30 %, для артериального давления – 25 % и т. д. Температура тела человека оказалась самым стабильным показателем, так как у него наименьшая амплитуда: она варьирует в пределах 1 °C. На собственном опыте мы знаем, как бывает дискомфортно, когда температура к вечеру поднимается до 39 °C.

У часто болеющих детей после перенесенного острого респираторного заболевания, гриппа или ангины долго держится «температурный хвост», т. е. к вечеру температура повышается до 37,1-37,3 °C. Такие перепады температуры постепенно проходят, знаменуя полное выздоровление ребенка и нормализацию физиологических процессов в организме.

Значительно большая амплитуда характерна для концентрации в крови биологически активных веществ, ответственных за передачу нервного возбуждения: концентрация адреналина и ацетилхолина изменяется в течение суток в несколько раз, серотонина – более чем на 50 % от среднесуточной величины. Вероятно, процессы регуляции функций требуют именно такой существенной изменчивости внутренних сред организма.

В значительной степени амплитуда колебаний подвержена влиянию социальных факторов.

При исследовании амплитуды суточного ритма температуры тела у экипажа самолета во время ответственного полета оказалось, что она ниже обычной, свойственной молодым здоровым людям. Самая низкая амплитуда была у командира экипажа. Исследователи назвали это явление депрессией амплитуды температурного ритма, а весь комплекс нарушений биологических ритмов в этих условиях – «синдромом командира корабля». Депрессия усиливалась при неблагоприятном режиме работы – многократном чередовании периодов работы и отдыха в течение суток.

Амплитуда колебаний температуры тела, артериального давления, пульса и других показателей сглаживается или меняет форму при так называемой гипокинезии, или ограничении естественных движений человека, под влиянием больших умственных нагрузок, при неправильном питании и в других случаях.