Механизмы адаптации и стресса

Адаптация или приспособление к условиям существования – одно из основополагающих качеств живой материи. Под адаптацией понимают все виды врождённой и приобретённой приспособительной деятельности организма, которые обеспечиваются определёнными физиологическими реакциями, происходящими на клеточном, органном, системном и организменном уровнях.

В литературе адаптацией называют как процессы и явления приспособления к жизни индивидуума, так и изменения в организмах целых популяций на протяжении их существования.

Существуют аналоги термина «адаптация», которыми пользуются специалисты для описания различных аспектов процесса приспособления. Получил широкое распространение термин «акклиматизация», которым определяют адаптацию к новым климатическим условиям и биологическому окружению. «Акклимацией» называют реакции организма на сдвиги какого-либо одного из параметров среды, например, температуры или давления. Термином «адаптивность» определяют способность живых систем к приспособлению. Приспособленность или степень приспособления – это количественная мера соответствия организма внешним условиям.

С тех пор, как в 1936 г канадский физиолог Ганс Селье ввёл термин «общий адаптационный синдром», термин адаптация широко используется в связи с проблемой стресса.Факторы, воздействие которых приводит к адаптации, Селье назвал стресс-факторами или стрессорами. Различают физиологические и психологические стрессоры.

Физиологические стрессоры оказывают непосредственное действие на ткани тела. К ним относятся болевые воздействия, холод, высокая температура, чрезмерная физическая нагрузка и др.

Психологические стрессоры – это стимулы, которые сигнализируют о биологической или социальной значимости событий. Это сигналы угрозы, опасности, переживания, обиды, необходимость решения сложной задачи.

В соответствии с двумя видами стрессоров различают физиологический стресс и психологический. Психологический подразделяют на информационный и эмоциональный.

Информационный стресс возникает в ситуации информационных перегрузок, когда человек не справляется с задачей, не успевает принимать верные решения в требуемом темпе при высокой ответственности за последствия принятых решений.

Эмоциональный стресс вызывается сигнальными раздражителями. Он появляется в ситуации обид, угроз, а также в условиях конфликтных ситуаций, в которых человек длительное время не могут удовлетворить свои биологические или социальные потребности. Универсальными психологическими стрессорами, вызывающими эмоциональный стресс у человека, являются словесные раздражители. Они способны оказывать особенно сильное и продолжительное действие (длительно действующие стрессоры).

Во время стресса в ЦНС развивается резкое возбуждение, сменяющееся запредельным торможением – крайней мерой защиты. Биологическая целесообразность подобной реакции заключается в снижении возбудимости и реактивности, т.к. адекватный ответ на этот раздражитель мог бы привести к гибели. Совокупность защитных реакций организма, направленная на ликвидацию стресса, получила название «общего адаптационного синдрома». Биологическая функция стресса – адаптация. Он предназначен для защиты организма от угрожающих, разрушающих воздействий. Стресс способствует мобилизации индивидуальных ресурсов для преодоления возникших трудностей. Поэтому появление стресса означает, что человек включается в определённый тип деятельности, направленной на противостояние опасным воздействиям, которым он подвергается.

Различают также положительные формы стресса – эустресс и отрицательные – дистресс. Наиболее тяжёлая форма дистресса – шок.

Стресс влияет на эффективность деятельности. При высоком уровне стрессовой напряжённости падает работоспособность. Прежде всего нарушаются более сложные виды деятельности, сложнокоординированные движения. Простые же сенсомоторные реакции, время реакции на аварийный сигнал в условиях длительного многосуточного нервного напряжения улучшаются.

Стресс по-разному влияет на когнитивные процессы. Растёт сенсорная чувствительность, улучшается способность к различению сигнала, расширяется поле зрения. Вместе с тем нарушаются более сложные интегративные процессы (сложное опознание, перцептивное научение), увеличиваются ошибки памяти, возможна гиперактивность мышления (навязчивые мысли, бесполезное фантазирование), «уход» от решения стрессогенных проблем (решение побочных «замещающих» проблем или уменьшение активности мышления).

Стресс оказывает влияние на деятельность различных органов и систем организма. Многие соматические болезни имеют неврогенное происхождение.

Существует два типа приспособления живых организмов к внешним факторам. Первый заключается в формировании определённой степени устойчивости к данному фактору, способности сохранять функции при изменении силы его действия. Это адаптация по типу толерантности – пассивный путь адаптации. Такой тип приспособления действует преимущественно на клеточно-тканевом уровне. Например, при наступлении зимних холодов, пойкилотермные животные снижают температуру тела, впадая в сонное состояния до наступления тёплых дней. Второй тип приспособления – активный. С помощью специфических и неспецифических адаптивных механизмов организм компенсирует изменения воздействующего фактора таким образом, что внутренняя среда остаётся относительно постоянной. Происходит адаптация по резистентному типу. Например, гомойотермные животные (в том числе и человек) реагируют на холод сложным балансированием теплопродукции и теплоотдачи, добиваясь при низкой температуре окружающей среды стабильной температуры своего тела.

Большинство адаптационных реакций организма человека осуществляется в два этапа: начальный этап срочной, но не всегда совершенной, адаптации, и последующий этап совершенной, долговременной адаптации.

Срочный этап адаптации возникает непосредственно после начала действия раздражителя на организм и может быть реализован лишь на основе ранее сформировавшихся физиологических механизмов. Примерами проявления срочной адаптации являются: пассивное увеличение теплопродукции в ответ на холод, увеличение теплоотдачи в ответ на тепло, рост лёгочной вентиляции и минутного объёма крови в ответ на недостаток кислорода. На этом этапе адаптации функционирование органов и систем протекает на пределе физиологических возможностей организма, при почти полной мобилизации всех резервов, но не обеспечивая наиболее оптимальный адаптивный эффект. Так, бег нетренированного человека происходит при близких к максимуму величинах минутного объёма крови и лёгочной вентиляции, при максимальной мобилизации резерва гликогена печени. Биохимические процессы организма, их скорость, как бы лимитируют эту двигательную реакцию, она не может быть ни достаточно быстрой, ни достаточно длительной.

Долговременная адаптация к длительно воздействующему стрессору возникает постепенно, в результате длительного, постоянного или многократно повторяющегося действия на организм факторов среды. Основными условиями долговременной адаптации являются последовательность и непрерывность воздействия экстремального фактора. По существу, она развивается на основе многократной реализации срочной адаптации и характеризуется тем, что в результате постоянного количественного накопления изменений организм приобретает новое качество – из неадаптированного превращается в адаптированный. Такова адаптация к недостижимой ранее интенсивной физической работе (тренировка), развитие устойчивости к значительной высотной гипоксии, которая ранее была несовместима с жизнью, развитие устойчивости к холоду, теплу, большим дозам ядов. Таков же механизм и качественно более сложной адаптации к окружающей действительности.

Фазы развития процесса адаптации и их механизмы

Фазное течение реакций адаптации впервые было выявлено канадским учёным Гансом Селье (он выделил три стадии биологического стресса: стадию тревоги, стадию резистентности и стадию истощения).

В настоящее время выделяют следующие фазы адаптации:

Первая фаза адаптации (аварийная) развивается в самом начале действия как физиологического, так и патологического факторов или изменённых условиях окружающей среды. Она складывается их двух комплексов реакций. Первый комплекс связан с ориентировочным рефлексов, сопровождающийся торможением многих видов осуществляющейся до этого времени деятельности. Вслед за первым комплексом возникает второй комплекс, складывающийся из реакций возбуждения. При этом реагируют висцеральные системы вспомогательного значения: кровообращение, дыхание. Этими реакциями управляет ЦНС с широким вовлечением гормональных факторов, в частности гормонов мозгового вещества надпочечников (катехоламинов – адреналина и норадреналина), что, в свою очередь сопровождается повышенным тонусом симпатической нервной системы. Следствием активации симпатико-адреналовой системы и являются сдвиги вегетативных функций, которые имеют катаболический характер и обеспечивают организм необходимой энергией, как бы «в предвиденьи» необходимых в скором будущем затрат. В аварийную фазу повышенная активность вспомогательных систем протекает некоординированно. Реакции генерализованы и неэкономны и часто превышают необходимый для данных условий уровень. Управление функциями со стороны нервной системы и гуморальных факторов недостаточно синхронизировано и вся фаза в целом носит как бы поисковый характер и представляется как попытка адаптироваться к новому фактору или новым условиям, главным образом, за счёт органных, системных вспомогательных механизмов. Тканевые процессы и, тем более, молекулярные процессы в клетках и мембранах организма в эту фазу направленно не изменяются, т.к. для их перестройки требуется более значительное время. Аварийная фаза адаптации в основном протекает на фоне повышенной эмоциональности. Следовательно, в механизмы протекания этой фазы включаются все элементы ЦНС, которые обеспечивают эмоциональные сдвиги в организме.

Начальная фаза адаптации может быть выражена по-разному, в зависимости не только от индивидуальных особенностей, но и от силы раздражающих факторов (чем они сильнее, тем эта фаза выраженнее). Соответственно, она может сопровождаться сильно или слабо выраженным эмоциональным компонентом, от которого, в свою очередь, зависит мобилизация вегетативных механизмов.

Вторая фаза - переходная к устойчивой адаптации характеризуется уменьшением возбудимости ЦНС, формированием функциональных систем, обеспечивающих управление адаптацией к новым условиям. Снижается интенсивность гормональных сдвигов, постепенно выключается ряд систем и органов, первоначально вовлечённых в реакцию. В ходе этой фазы приспособительные механизмы организма как бы постепенно переключаются на более глубокий тканевый уровень. Гормональный фон видоизменяется за счёт включения системы АКТГ – глюкокортикоиды («гормоны адаптации»).

Третья фаза – фаза устойчивой адаптации является собственно адаптацией и характеризуется новым уровнем деятельности тканевых, мембранных, клеточных элементов, органов и систем организма, перестроившихся благодаря временной активации вспомогательных систем. Вспомогательные системы при этом могут практически функционировать на исходном уровне, тогда как тканевые процессы активизируются, обеспечивая новый уровень гомеостаза, адекватный новым условиям существования. Это происходит благодаря тому, что глюкокортикоиды и выделяемые в тканях биологически активные вещества мобилизуют цАМФ, синтез структурных и ферментных белков в клетках, выделение гамма-глобулинов, глюконеогенез. Ткани получают повышенное энергетическое, пластическое и защитное обеспечение. В этой фазе повышается неспецифическая резистентность организма и в то же время развиваются различные механизмы специфической адаптации.

Управляющие механизмы в ходе третьей фазы скоординированы. Их проявления сведены к минимуму. Однако, несмотря на относительную экономичность физиологических процессов (выключение «лишних» реакций), а, следовательно, и снижение затрат энергии, переключение реактивности организма на новый уровень в эту фазу протекает при определённом напряжении различных систем. Это напряжение принято называть ценой адаптации.

Любая активность в организме, адаптированном к той или иной ситуации, «обходится организму дороже», чем в нормальных условиях (например, при физических нагрузках в горных условиях требуется на 25% больше затрат энергии). Г.Селье объясняет фазу резистентности (т.е. устойчивой адаптации) лишь активностью гормонов адаптации (АКТГ и гормонов коры надпочечников). Вместе с тем для осуществления и сохранения резистентности требуется активность нервных центров. В ходе развития адаптации формируются новые интегративные соотношения в ЦНС, что следует считать первичным управляющим механизмом. Создаётся доминанта, определяющая характер комплекса адаптационных сдвигов. Гормональный фон, изученный Г.Селье, представляет собой неразрывный компонент первичных перестроек при ведущей роли ЦНС.

Поскольку фаза стойкой адаптации связана с постоянным напряжением управляющих механизмов и процессов (перестройкой нервных и гуморальных реакций и их соотношений, формированием новых функциональных систем и др.), то функциональные резервы в определённых случаях могут истощаться. Гормональные механизмы являются наиболее истощаемым звеном. Истощение управляющих механизмов, с одной стороны, а также клеточных механизмов, связанных с повышенными энергетическими затратами, с другой стороны, приводит к дезадаптации. Симптомами этого состояния являются сдвиги гомеостазирующих показателей деятельности организма, напоминающие те сдвиги, которые наблюдаются в фазе острой адаптации. Вновь в состояние повышенной активности приходят вспомогательные системы – дыхание и кровообращение; неэкономно тратится энергия. Однако координация между системами, обеспечивающими состояние, адекватное требованию внешней среды, осуществляется неполноценно, что может привести к гибели организма. Дезадаптация возникает чаще всего в тех случаях, когда действие факторов, явившихся основными стимуляторами адаптивных изменений в организме, усиливается, и они становятся несовместимыми с жизнью.

Таким образом, основной регуляторной системой адаптивных реакций является гипоталамо-гипофизарно-адреналовая система, деятельность которой, в конечном итоге и перестраивает активность вегетативных систем организма так, что сдвиг гомеостаза устраняется или заблаговременно прекращается. В этой адаптивной перестройке активно участвует нервная система, особенно её гипоталамический отдел. В ЦНС происходят изменения клеточного обмена, в частности, повышается метаболизм важнейших биологических макромолекул – РНК и белков. После ликвидации нарушений гомеостаза метаболизм макромолекул в нервных структурах, участвующих в процессе адаптации, всё ещё остаётся изменённым. В этом и заключается механизм адаптации: если угроза повреждения повториться, она будет протекать уже на фоне изменённого, адаптированного к стрессорному воздействию метаболизма клеточных структур.

В естественных условиях любой организм всегда подвергается не изолированному действию какого-либо одного раздражителя, а влиянию сложного комплекса факторов. Сочетание воздействия различных факторов на организм получило название перекрёстных адаптаций, или кросс-адаптаций. При комплексном воздействии между отдельными факторами устанавливаются особые взаимоотношения, при которых действие одного фактора в какой-то степени изменяет (усиливает, ослабляет и т.п.) характер воздействия другого. Типичным примером этому могут быть случаи, когда адаптация к одному фактору оказывает положительное влияние на устойчивость к другому. Например, тренировка к мышечным нагрузкам вызывает устойчивость к гипоксии. Однако в целом соотношение адаптационных процессов при сочетаемом действии различных адаптогенных факторов ещё недостаточно изучено.

Поиск по сайту: