Добавил:

Sekretar kiopkiopkiop18@yandex.ru Вовсе не секретарь, но почту проверяю Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Ростовский Государственный Медицинский Университет

Предмет:

Медицина общая

Файл:

Механизмы_индивидуальной_адаптации_организма_Свирид_В_Д_

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

24.03.2024

Размер:

1.91 Mб

Скачать

☆

1 / 241 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 > Следующая >>>

Министерство образования РеспубликиБеларусь Международныйэкологическийуниверситет им. А.Д. Сахарова

Свирид В.Д.

Лекции по курсу МЕХАНИЗМЫ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ АДАПТАЦИИ

ОРГАНИЗМА

Учебное пособие

Минск, 2006

Авторы:

кандидат биологических наук, доцент В. Д. Свирид

Издано по решению

Свирид В.Д. Механизмы индивидуальной адаптации организма - Международный государственный экологический учпнерситет им. А. Д. Сахарова. - 235 с.; ил.

В книге обобщены современные данные исследований молекулярных, клеточных, организменных механизмов адаптации организма к среде. Рассматриваются общие закономерности индивидуальной — фенотипической адаптации организма к среде. В ряде лекций приводятся механизмы процесса адаптации к таким факторам среды, как физическая нагрузка, гипоксия, высокая температура, холод, химические факторы среды и ряд других, и обсуждаются принципиальные возможности коррекции нарушений адаптации организма к среде.

Предназначена для студентов и магистрантов биологических и медицинских факультетов университетов.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................... 8

Лекция 1. Основные закономерности физиологических адаптаций................			11
1	.1	. Определение и классиф икацияфизиологическихадаптаций. ...........................................	11
1	.2	. Принципы и механизмыф енотипической адаптации...........................................................	12
1	.3	. Гомеостаз и его роль в адаптации организма............................................................................	13
1	.4	. Общий механизм и основные стадии индивидуальной адаптации. .................................	13
1	.5	. Норма адаптивной реакции и структурная цена адаптации. .............................................	14
Лекция 2. Виды физиологических адаптаций и их характеристика..................			19
2	.1	. Генотипическая иф енотипическая адаптация.........................................................................	19
2	.2	. Срочный и долговременный этапы адаптации........................................................................	19
2	.3	. Сложныеф ормыфизиологическихадаптаций.........................................................................	21
2	.4	. Формирование системного структурного следа.......................................................................	21
2	.5	. Экономичностьф ункционирования — главная черта адаптированной системы.....	24
2	.6	. Система, ответственная заадаптацию как доминирующая системаорганизма........	28
Лекция 3. Закономерности деадаптации........................................................			32
3	.1	. Обратимость процесса адаптации..................................................................................................	32
3	.2	. Физиологическая и патологическая деадаптация...................................................................	33

Лекция 4. Общий механизм адаптации и роль в нем стресс-реакции, основные

стадии процесса...........................................................................................			36
4	.1	. Определение стресса.............................................................................................................................	36
4	.2	. Стадии развития стресса....................................................................................................................	37
4	.3	. Стресс как общаяформаответаорганизма на действие экстремальныхф акторов.38
4	.4	. Стрессорнаямобилизация и перераспределение ресурсов организма............................	41
Лекция 5. Постстрессорные адаптивные изменения в метаболизме...............			43
5	.1	. Липотропный эффект стресса..........................................................................................................	43

			4
Схемадействияфосфолипаз.....................................................................................................................			46
5	.2	. Антиоксидантный эффект глюкокортикоидов на срочную адаптацию........................	47
5	.3	. Постстрессорная активация синтеза нуклеиновыхкислот и белков..............................	48
Лекция 6. Адаптация к стрессорным воздействиям.......................................			50
6	.1	. Определение процессаадаптации к стрессорным ситуациям............................................	50
6	.2	. Повреждающая стрессорная ситуация и адаптация к ней...................................................	52
6	.3	. Изменения регуляции при повторныхстрессах. ......................................................................	54


	6		.3	.1. Увеличение мощности стресс-реализующих систем............................................................	55
	6		.3	.2. Регуляторноелимитирование мобилизации стресс-реализующих систем....................	55
	6		.3	.3. Явление десенситизации................................................................................................................	56
6	.4	. Адаптация к стрессорным ситуациям какфактор предупреждения повреждения
организма..........................................................................................................................................................					57
	6		.4	.1. Патогенетическая цепь стрессорного повреждения..............................................................	57
	6		.4	.2. Адаптация к стрессорной ситуации как фактор предупреждения повреждений
	сердца..............................................................................................................................................................				61
	6		.4	.3. Адаптация к коротким стрессорным воздействиям как фактор предупреждения
	депрессии противоопухолевого иммунитета......................................................................................				62
6	.5	. Перекрестные эффекты адаптации к стрессорным воздействиям...................................			63
	Лекция 7. Стресс-лимитирующие системы организма и химиопрофилактика
стрессорных повреждений. ..........................................................................					65
7	.1	. Роль ГАМК-ергической тормозной системы головногомозга в ограничении
стрессорныхповреждений.........................................................................................................................					65
7	.2	. Роль системытормозныхпептидов в предупреждении стрессорныхповреждений.67
7	.3	. Рольмодуляторныхантистрессорныхсистем, ф ункционирующих в органах-
мишенях, в адаптации к стрессорным ситуациям...........................................................................					68
7	.4	. Роль системыадениннуклеотидов и ее продукта аденозина в предупреждении
деф ицита энергии и ограничении адренергическихэффектов..................................................					69
7	.5	. Активация системы простагландинов какфактор профилактики стрессорных
повреждений....................................................................................................................................................					73
7	.6	. Антиоксидантныефакторы организма как система естественной проф илактики
стрессорныхповреждений.........................................................................................................................					76
Лекция 8. Роль монооксида азота в развитии стресса и адаптации.................					86
8	.1	. Продукция окида азота при различныхтипахстресса и адаптации...............................			87
	8		.1	.1. Роль NO при стрессе.......................................................................................................................	87

				5
8.1.2. Роль NO в адаптации.......................................................................................................................				92
8.1.3. Система генерацииNO как стресс-лимитирующая система..............................................				96
8.1.4. Возможные направления дальнейших исследований...........................................................				98
Лекция 9. Адаптационные реакции поврежденного организма........................				99
9.1. Компенсаторные приспособления в организме при повреждении...................................				99
9.2. Срочная и долговременная компенсация...................................................................................				99
9.3. Принципы ф ормированияф ункциональной системы........................................................				101
9.4. Стадии компенсаторного процесса..............................................................................................				104
Лекция 10. Высшие адаптационные реакции организма. ...............................				107
10.1	. Основные черты высшихадаптационных реакций. ..........................................................			107
10.2	. Соотношение памяти и адаптации. ...........................................................................................			109
10.3	. Взаимосвязь междуф ункцией и генетическим аппаратом. ............................................			111
10.4	. Гипотеза о кодировании памяти и адаптивного поведения в макромолекулах.....			117
10.5	. Роль эмоционального стресса вформировании высшихреакций организма. .......			117
10.6		Основные стадииф ормирования условного рефлекса.......................................................		121
10.7		Общие черты и отличия высшихи простыхадаптационных реакций организма.
.............................................................................................................................................................................				122
Лекция 11. Адаптация к физическим нагрузкам.............................................				124
11.1	. Общая характеристика адаптации к ф изическим нагрузкам........................................			124
11.2	. Нейрогуморальные механизмы адаптации организма кф изическим нагрузкам.127
11		.2	.1. Heйрогеннoe звено управления адаптационным процессом..........................................	127
11		.2	.2. Гуморальное звено управления адаптационным процессом..........................................	130
	11.2.2.1. Срочная адаптация к физической нагрузке; роль стресс-реакции........................			130
	11.2.2.2. Долговременная адаптация к физической нагрузке..................................................			136
11		.3	.1. Срочная адаптация. Факторы, определяющие функцию скелетных мышц при
нагрузке........................................................................................................................................................				139
11		.3	.2. Механизмы изменения функции скелетных мышц при долговременной адаптации
.........................................................................................................................................................................				142
11.4	. Дыхание при адаптации к ф изическим нагрузкам.............................................................			145
11		.4	.1. Срочная адаптация. Механизмырегуляции внешнего дыхания при нагрузке.........	145
11		.4	.2. Дыхание при долговременной адаптации к физическим нагрузкам............................	147
11.5	. Система кровообращения и сердце при адаптации кф изическим нагрузкам........			148
11		.5	.1. Срочная адаптация. Механизмы мобилизации функции сердца при нагрузке.........	148

					6
11			.5	.2. Механизмы изменения кровообращения и сердца придолговременной адаптации
.........................................................................................................................................................................					152
11	.6	. Основные стадии и общаяархитектура системного структурного «следа»
адаптации кф изическим нагрузкам...................................................................................................					154
11	.7	. Адаптация кф изическим нагрузкам какфактор повышения резистентности и
«цена» этой адаптации..............................................................................................................................					157
Лекция 12. Адаптация к высотной гипоксии..................................................					161
12	.1	. Общая характеристика адаптации к высотной гипоксии...............................................			161
12	.2	. Системный структурный след и основные стадии адаптации к гипоксии...............			162
12	.3	. Адаптация к гипоксии как фактор повышения резистентсности................................			166
Лекция 13. Адаптация к низкой температуре.................................................					172
13	.1	. Срочная адаптация к холодунеадаптированного организма.........................................			172
13			.1	.1. Сердечно-сосудистые реакции................................................................................................	173
13			.1	.2. Реакции эндокринных желез и водно-солевого обмена...................................................	174
13			.1	.3. Метаболические реакцииувеличения теплопродукции..................................................	176
13			.2	. Долговременная адаптация к холоду........................................................................................	177
13			.2	.1. Режимы адаптации к холоду....................................................................................................	178
13			.2	.2. Механизмы долговременной адаптации к холоду; ее системный структурный след
.........................................................................................................................................................................					178
13			.2	.3. Цена адаптации к холоду; отрицательные перекрестные эффекты этой адаптации
.........................................................................................................................................................................					185
13			.2	.4. Положительные перекрестные эффекты адаптации к периодическому действию
холода, ее использование для повышения резистентности..........................................................					187
13	.3	. Основные стадии адаптации к холоду......................................................................................			188
Лекция 14. Адаптация к высокой температуре ..............................................					190
14	.1	. Реакция неадаптированного организма надействие высокой температуры..........			191
14			.1	.1. Формирование доминирующей функциональной системы в условиях высокой
температуры................................................................................................................................................					193
14			.1	.2. Поведенческие реакции.............................................................................................................	195
14			.1	.3. Теплопродукция...........................................................................................................................	196
14	.2	. Долговременная адаптация к высокой температуре и системный структурный
след			....................................................................................................................................................................		200
14			.2	.1. Структурный след в органах, обеспечивающих испарительную теплоотдачу.........	200
14			.2	.2. Поведенческие приспособительные реакции и теплопродукция..................................	202
14	.3	. Соотношение механизмовтеплоотдачи и теплопродукции в процессе
долговременнойадаптации к высокой температуре....................................................................					206
14	.4	. Лимитирующее звено и цена адаптации к высокой температуре................................			207


14	.5	. Основные стадии адаптации к высокой температуре и возможности управления
процессом адаптации.................................................................................................................................					209
14	.6	. Использование защитного эффекта адаптации к высокой температуре при
лечении заболеваний почек.....................................................................................................................					212
Лекция 15. Адаптация пищеварительной системы........................................					213
15	.1	. Современные представления о деятельности пищеварительной системы...............			213
15			.1	.1. Основные типы пищеварения..................................................................................................	213
15			.1	.2. Основные типы транспортных процессов............................................................................	215
15			.1	.3. Организация пищеварительно-транспортных процессов у млекопитающих............	217
15	.2	.Основныеформы адаптации.........................................................................................................			218
15			.2	.1. Видовые адаптации.....................................................................................................................	218
15			.2	.2. Адаптации пищеварительной системы в онтогенезе........................................................	220
15	.3	. Индивидуальные адаптации.........................................................................................................			222
15			.3	.1. Адаптация к режиму питания..................................................................................................	222
15			.3	.2. Адаптация к качеству пищи.....................................................................................................	223
15			.3	.3. Адаптация к пище различной полимерности......................................................................	226
15	.4	. Механизмы адаптации....................................................................................................................			227
15			.4	.1. Субстратные и гомеостатирующие адаптации...................................................................	227
15			.4	.2. Быстрые и медленные адаптации............................................................................................	228
15.4.3. Молекулярныемеханизмы адаптации. Регуляция на уровне ферментативных и
транспортных активностей.....................................................................................................................					229
15			.4	.4. Адаптивный синтез ферментов...............................................................................................	230
15	.5	. Адаптивные процессы как системные реакции...................................................................			231
Основная литература..................................................................................					234
Дополнительная литература........................................................................					234

ВВЕДЕНИЕ

Круг вопросов, которые изучает современная физиология весьма обширный. В него входит изучение специфических функций клеток, органов и систем и координации этих функций в целом организме, которая обеспечивает совершенное приспособление организма животных и человека к окружающей среде. Именно таким образом Клод Бернар в свое время обозначил процесс адаптации—как итоговую проблему физиологии. В течение последних десятилетий этафундаментальная проблема приобрела важное практическое значение.

В настоящее время в связи с требованиями, предъявляемые к организму человека бурным развитием цивилизации, освоением воздушного и космического пространства, полярных районов планеты и Мирового океана, мы пришли к ясному осознанию факта, что адаптации организма к факторам среды делает возможным его существование в условиях, в которых вчера это было неосуществимо и позволяет сохранить здоровье в условиях, которые, казалось бы неизбежно должны вызвать болезнь или даже смерть. Стало очевидным, что долговременная, постепенно развивающаяся и достаточно надежная адаптация является необходимой предпосылкой расширения деятельности человека в новых условиях среды, важным фактором повышения устойчивости здорового организма и профилактики болезней. Целенаправленное использование долговременной адаптации для управления этим процессом требует не только знания общих закономерностей приспособления, многообразия его форм, но прежде всего раскрытия внутренних механизмов адаптации.

Однако, до последнего времени в мировой литературе отсутствовало учебное пособие, в котором бы на основе общей концепции адаптации было представлено последовательное описание динамики и механизмов индивидуальной адаптации организма к основным факторам внешней среды. Данное учебное пособие «Механизмы индивидуальной адаптации организма» в некоторой мере должно возместить этот пробел.

Следует напомнить, что термин« адаптация» объединяет два вида адаптаций. С одной стороны это генотипическая адаптация, в результате которой на основе наследственной изменчивости, мутаций и естественного отбора сформировались современные виды животных и растений. В своем изложении мы не будем рассматривать данный процесс; так как он является основой эволюции, чьи достижения закреплены генетически и передаются по наследству, и составляет предмет исследования эволюционной физиологии. Комплекс видовых наследственных признаков становится базисом следующего вида адаптации, а именно фенотипической адаптации, приобретаемой в ходе индивидуальной жизни организма. Эта адаптация формируется в процессе взаимодействия особи с окружающей средой и нередко обеспечивается глубокими структурными изменениями организма. Такие приобретенные в течение жизни фенотипические изменения наслаиваются на наследственные признаки организма — его генотип — и в совокупности с ними формируют индивидуальный облик организма.

Это учебное пособие рассматривает основные постулаты, положения и механизмы науки адаптологии. Еще недостаточно обобщены данные раскрывающие тонкие механизмы процесса адаптации, который развивается под влиянием факторов среды в организме и приводит к реализации адаптационных достижении. В результате вопрос, за счет какого конкретного механизма, за счет какой цепи явлений неадаптированный организм превращается в адаптированный, представляется в настоящее время основным заслуживающим внимания вопросом в проблеме фенотипической адаптации. Актуальными для решения в области адаптологии является ряд прикладных вопросов: управление процессом адаптации больших контингентов людей, выработка тактики адаптации к одновременному действию нескольких факторов; обеспечение сложных форм интеллектуальной деятельности в заведомо измененных условиях среды; адаптация к

действию экстремальных ситуаций, из которых длительное время нельзяуйти или не следует уходить; использование предварительной адаптации и химических факторов для повышения устойчивости и профилактики повреждений организма, вызываемых экстремальными, по существу своему стрессорными ситуациями.

Поэтому в данном пособии главное внимание сосредоточено на общем механизме фенотипической адаптации и концепциях, сложившихся при изучении этого механизма.

При, долговременной адаптации к факторам окружающей среды до начала действия фактора, к которому происходит адаптация, в организме нет готового, сформировавшегося механизма, обеспечивающего совершенное и эффективное приспособление, а имеются только генетически детерминированные предпосылки для формирования такого механизма. Поэтому если фактор не подействовал, адаптация к нему останется несформированной.

Это предполагает, что генетическая программа организма предусматривает не заранее сформировавшуюся адаптацию, а возможность ее реализации под влиянием среды, что обеспечивает реализацию только тех адаптационных реакций, которые жизненно необходимы, подразумевая тем самым экономное, направляемое средой расходование энергетических и структурных ресурсов организма, а также соответствующее среде формирование всего фенотипа. По существу, механизм фенотипической адаптации заключается в том, как потенциальные, генетически детерминированные возможности организма в ответ на требования среды преобразуются в реальные адаптационные реакции. Установлено, что факторы окружающей среды сравнительно быстро приводят к формированию функциональных систем, на основе которых формируются адаптационные реакции организма на требования среды. Вместе с тем, для совершенной законченной адаптации само по себе возникновение функциональной системы оказывается недостаточным, для образования структурных изменений, фиксирующих систему и увеличивающих ее физиологическую мощность в клетках и органах.

Основным звеном механизма, обеспечивающего этот процесс, и, следовательно, ключевым звеном всех форм фенотипической адаптации является существующая в клетках взаимосвязь между функцией и генетическим аппаратом. Функциональная нагрузка, вызванная действием факторов среды, приводит к увеличению синтеза нуклеиновых кислот и белков и как следствие к формированию системного структурного следа в функциональных системах, специфически ответственных за адаптацию организма к данному конкретному фактору среды. В большей степени при этом растет масса мембранных структур, ответственных за восприятие клеткой управляющих сигналов, ионный транспорт, энергообеспечение, т. е. именно те структуры, которые являются ключевыми в клетке в целом. Формирующийся в итоге системный структурный след представляет собой комплекс структурных изменений, обеспечивающий расширение звена, лимитирующего функцию клеток, и тем самым увеличивающий физиологическую мощность функциональной системы, ответственной за адаптацию. Этот след составляет основу долговременной фенотипической адаптации. После прекращения действия данного фактора среды на организм активность генетического аппарата в клетках, ответственная за адаптацию системы, довольно резко снижается и происходит исчезновение системного структурного следа, составляющее основу процессадеадаптации.

Далее рассматриваются вопросы, каким образом в клетках функциональной системы, ответственном за адаптацию, осуществляется активация синтеза нуклеиновых кислот и белков и происходит формирование системного структурного следя, сопоставлена архитектура системных структурных следов при относительно простых и высших адаптационных реакциях организма и специально рассмотрена роль стрессорной реакции в процессе формирования системного структурного следа. Эта реакция обеспечивает не просто мобилизацию энергетических и структурных ресурсов организма, а направленную передачу этих ресурсов в ответственную за адаптацию доминирующую функциональную систему, где

формируется системный структурный след. Следовательно, системный структурный след специфической адаптации к данному конкретному фактору формируется при участии неспецифической стресс-реакции, возникающей при любом существенном изменении в среде. При этом стресс-реакция, с одной стороны, способствует формированию нового системного структурного следа и становление адаптации, а с другой — за счет своего катаболического эффекта осуществляет удаление утративших биологическое значение структурных следов. В том же ракурсе рассмотрен механизм высших адаптационных реакций организма, осуществляемый в форме условных рефлексов и поведения. Далее рассмотрен механизм адаптации организма к экстремальным стрессорным ситуациям. Эта адаптация, развивающаяся в сложных условиях среды, из которых нельзя уйти посредством простых реакций избегания, имеет существенное значение для всех видов деятельности человека, сопряженных с ответственностью, риском, необходимостью сохранить выдержку. Наконец, рассмотрен механизм компенсаторных процессов, которые составляют важный класс адаптационных реакций, обеспечивающих приспособление организма к возникшим повреждениям, и сохранение жизненно важных функций, а нередко и практического здоровья, несмотря на эти повреждения.

Ряд лекций посвящен механизмам и стадиям адаптации к конкретным факторам среды, таким как физическая нагрузка, высотная гипоксия, температурный фактор. При рассмотрении этих различных адаптационных реакций организма показано, что их развитие приводит к тому, что организм приобретает повое качество, а именно: адаптацию в форме устойчивости к гипоксии, тренированность к физическим нагрузкам, новый навык и т. д. Роль адаптации как фактора профилактики существенным образом возрастает вследствие того, что долговременные, структурно обусловленные адаптационные реакции обладают лишь относительной специфичностью, т. е. повышают устойчивость организма не только к тому фактору, к которому происходила адаптация, но и одновременно к ряду других. Например, адаптация к физическим нагрузкам повышает устойчивость организма к гипоксии, адаптация к токсическим химическим веществам увеличивает способность окислять холестерин и т. д.

Основой относительной специфичности фенотипической адаптации является то, что разветвленный системный структурный след, составляющий основу адаптации к определенному фактору, нередко имеет в своем составе компоненты, которые могут повышать устойчивость организма к действию других факторов. Так, увеличение объема легких и количества альвеол при адаптации к гипоксии повышает выносливость к физическим нагрузкам. Относительная специфичность адаптации играет важную роль в естественной профилактике болезней и в сознательно управляемой человеком активной профилактике неинфекционных заболеваний таких, как гипертоническая болезнь, атеросклероз, ишемическая болезнь сердца. Кроме того, показано, что адаптация организма к повторным, коротким эмоционально-стрессорным воздействиям закономерно предупреждает вызванные длительным, тяжелым стрессом повреждения сердца, желудка, механизмов иммуногенеза.

Таким образом, рационально управляемая адаптация к одному или нескольким факторам является фактором повышения резистентности здорового организма, а это актуально для стран с развитым промышленным производством, когда с каждым годом увеличивается давление на организм человека техногенных факторов. Все это позволяет надеяться, что данный курс представит интерес для студентов и магистрантов ВУЗов биологического и медицинского профиля.

1 / 241 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке Нормальная физиология

#
24.03.202450.48 Mб0Методы_оценки_межполушарной_асимметрии_и_межполушарного_взаимодействия.pdf
#
24.03.20241.07 Mб0Методы_оценки_состояния_сенсорных_систем_Бабенко_В_В_,_Бахтин_О.pdf
#
24.03.20241.11 Mб0Методы_оценки_состояния_систем_кислородообеспечения_организма_человека.pdf
#
24.03.20243.85 Mб1Механизм образования АД.pptx
#
24.03.20244.38 Mб0Механизмы торможения.ppt
#
24.03.20241.91 Mб0Механизмы_индивидуальной_адаптации_организма_Свирид_В_Д_.pdf
#
24.03.202416.34 Mб0Минеральный обмен Москалев Ю.И..pdf
#
24.03.20241.41 Mб0Минеральный_обмен_Состояние_костной_ткани_Оганов_В_С_,_Бакулин_А.pdf
#
24.03.202413.28 Mб0Минеральный_обмен_у_человека_в_условиях_измененной_гравитации_Григорьев.pdf
#
24.03.20242.88 Mб0Михайлова_Н_Л_,_Чемпалова_Л_С_Физиология_центральной_нервной_системы.doc
#
24.03.202423.11 Mб0Мозг и интеллект Лешли К.С..pdf