2 курс / Нормальная физиология / Физиологические_основы_жизнедеятельности_человека_в_экстремальных

В В Е Д Е Н И Е

Успех освоения новых климатогеографических зон, космоса, шельфа, мирового океана в конечном итоге определяется состоянием здоровья людей, их способностью адаптироваться к новым условиям. Эти показатели в свою очередь зависят от качества профессионального отбора, медицинского прогноза, ранней диагностики преморбидных состояний, разработки научно обоснованных мер профилактики и всей системы жизнеобеспечения в целом. Указанные обстоятельства выдвигают на первый план необходимость изучения особенностей механизмов адаптации человека к различным условиям в зависимости от индивидуальных свойств систем регулирования функций, их реактивности и устойчивости, пластичности и функциональных резервов. Важнейшее прикладное значение приобретают исследования, связанные с разработкой критериев оценки уровня адаптивности и прогнозирования состояний.

Несмотря на достигнутые успехи, характеризующие переносимость человеком различных факторов внешней среды, принципы и механизмы, лежащие в основе высокой устойчивости и успешности срочной и длительной адаптации в новых условиях, остаются во многом неясными. Постоянная и непредсказуемая изменчивость параметров окружающей среды в процессе эволюции неизбежно привела к формированию индивидуального разнообразия механизмов саморегуляции живых организмов, позволяющих выживать тому или иному виду даже в экстремальных условиях. Такая устойчивость живых организмов к внешним воздействиям обеспечивается благодаря высокой надёжности и многократному дублированию локальных, системных и организменных уровней регуляции (нервной, гуморальной, химической и др.), сложной иерархической организации систем управления и относительной автономной независимости отдельных ее контуров. Естественно, что генетический полиморфизм не мог не отразиться и на индивидуальной пластичности и устойчивости отдельных звеньев регулирующих систем к внешним возмущающим воздействиям, способности к динамическому поддержанию гомеостатических параметров организма или формированию нового адаптивного состояния.

Задачи индивидуальной оценки устойчивости человека к воздействию тех или иных факторов внешней среды – сложная проблема. Многочисленные исследования показали, что попытки найти маркеры

индивидуальной устойчивости организма к экстремальным воздействиям по параметрам отдельных систем не дали обнадёживающих результатов, хотя и используются при медицинском отборе и прогнозе уровня адаптивности. Похоже, эта методология исследований является тупиковой. Поэтому при разработке критериев дифференциации индивидуальной устойчивости более правильно опираться не на отдельные физиологические и биохимические параметры, а на комплекс признаков, на взаимосвязь между функциональными, гомеостатическими и управляющими системами организма. Необходимо выяснить, связаны ли индивидуальные пороги устойчивости к тем или иным факторам среды с эволюционно-генетическими аспектами развития этих особенностей в популяциях, длительно проживающих в тех или иных условиях. Важное место занимают исследования по изучению формирования индивиду- ально-типологических различий и их связи с адаптационной стратегией организма, спецификой трудовой и спортивной деятельности. Исследования в данном направлении позволяют создать теоретическую основу для совершенствования существующих и создания новых методов повышения индивидуальной устойчивости человека к природным, техногенным и социальным факторам внешней среды.

Над поиском критериев индивидуальной устойчивости и методов ее тестирования работают учёные во всем мире. Однако подходы к этой проблеме несколько различаются. За рубежом акцент делается на изучении психической устойчивости человека на основании психологического тестирования личностного профиля, уровня фрустрации и личной тревожности, характера акцентуаций, психологических характеристик и т.д., оцениваются возможности человека адаптироваться к природной, техногенной и социальной среде в связи с этими характеристиками. В России, начиная с работ И. П. Павлова, И. М. Сеченова, Л. А. Орбели, традиционно используется комплексный подход с акцентом на изучение центральных механизмов регуляции функций в организме и их перестройке при адаптации к изменению факторов внешней среды. При этом, в отличие от западной физиологии, первостепенное внимание уделяется индивидуальному или персонифицированному (как его сейчас принято называть за рубежом) подходу.

При отборе людей для работы в зонах природной экстремальности (Арктика, Антарктика, горы, пустыни, морские глубины, космос и др.) существенное значение имеет информация о биологических и физиологических пределах индивидуальной переносимости тех или иных факторов. Кроме моделирования экстремальных условий в климатических

и барокамерных комплексах и специальных «Экотронах» с замкнутой системой жизнеобеспечения, пределы биологической переносимости изучаются и в натурных условиях в различных климатических зонах, при кораблекрушениях, авиационных катастрофах, стихийных бедствиях и чрезвычайных ситуациях. В России этой проблеме отводится существенное место в научно-исследовательских учреждениях, занимающихся отбором и медицинским обеспечением космических полётов, вопросами авиационной, морской и подводной физиологии, радиационной безопасности, адаптацией человека к специальной технике и т.д.

Возможность организма человека приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям внешней среды является важнейшим биологическим свойством, сформировавшимся в процессе длительной эволюции. Однако возможности организма человека и его функциональные резервы не беспредельны. Ряд природных факторов Земли (низкие и высокие температуры, солнечная радиация, пониженное парциальное давление кислорода и многие др.) могут вызвать несовместимые с жизнью структурные и функциональные изменения в организме человека. В некоторых климатогеографических регионах (Арктика, Антарктида, пустыни, высокогорье и др.) жизнь человека возможна только благодаря использованию специальных средств и методов коллективной и индивидуальной защиты.

В последние десятилетия появились признаки нарастающей опасности для жизни человечества, возникшей в результате глобальных антропогенных изменений природной среды и климата. По прогнозам ведущих учёных глобальные изменения окружающей среды в ближайшем будущем будут связаны с повышением содержания углекислого газа и химических примесей в воздухе, общим потеплением климата, изменением спектрального состава солнечной радиации, достигающей поверхности Земли. Патогенетическим следствием этих изменений среды может стать развитие в организме человека вторичной тканевой гипоксии. Современная наука связывает угрозу существования земной цивилизации не столько с ядерной войной, сколько с глобальной «экологической катастрофой».

Изучением различных аспектов взаимодействия человека и природы занимается специальная общенаучная дисциплина – экология человека. Условно можно выделить три основных раздела экологии человека. Экологическая физиология изучает процессы адаптации организма к климатогеографическим и профессиональным факторам. Экологическая гигиена исследует состояние среды обитания. Экологическая статистика даёт медико-социальную оценку состояния здоровья и заболе-

ваемости, обусловленных неблагоприятными воздействиями факторов окружающей среды. В качестве основных направлений экологической физиологии человека выделяют климатическую физиологию, экологическую физиологию лётного, космического и других видов труда, физиологию экстремальных воздействий. Общей фундаментальной проблемой для всех этих направлений является проблема единства организма

исреды, а главной задачей практического приложения – использование знаний о закономерностях приспособления к естественным и искусственным факторам среды для ослабления и предотвращения их отрицательного воздействия на организм.

Параметры внешней среды могут колебаться в достаточно широких пределах. При этом физиологические механизмы организма человека должны обеспечивать поддержание необходимых величин показателей гомеостаза. Сохранение оптимальных форм взаимодействия организма

исреды в изменившихся условиях его существования требует включения дополнительных механизмов, обеспечивающих регуляцию, координацию и мобилизацию физиологических процессов. Несоответствие между адаптационными возможностями организма и изменившимися условиями окружающей среды может стать причиной стресса, напряжения генетического аппарата на клеточном уровне и утомления. На популяционном уровне эти феномены отражают закономерности адаптации, взаимодействия наследственности и среды. С этим неразрывно связана проблема здоровья не только нынешнего, но и будущих поколений людей, которое в значительной степени зависит от того, какой генотип получен в наследство от предыдущих поколений. В общих чертах можно утверждать, что в организме человека постоянно проявляется его индивидуальность в пределах вида под влиянием как экзогенных (социаль- но-природных), так и эндогенных (биологических) факторов. Вместе с тем, биологические свойства организма не могут изменяться с такой скоростью, как экологические факторы, что, безусловно, сказывается на течении физиологических процессов жизнедеятельности.

Использование в физиологии экологического подхода предусматривает необходимость конкретной оценки качества раздражителей и соответствующих функциональных возможностей организма. В настоящее время недостаточно оценить влияние на человека какого-либо одного, изолированного от других, фактора. Необходимо изучить влияние комплекса факторов и уже затем выяснить удельный вес и значение каждого элемента для формирования ответной реакции, тем более, что отрицательное воздействие на человека нескольких климатогеографических

факторов может привести к потенцированию эффекта. В связи с этим важнейшее место по-прежнему занимают исследования, направленные на поиск количественных критериев состояния различных функциональных систем организма, характеризующих норму, напряжение, адаптированность, предпатологию и патологию. Большое внимание уделяется изучению индивидуально-типологических особенностей организма и возможностей его приспособления к различным природным и антропогенным факторам с учётом физиологических, генетических, конституциональных, морфологических, психологических и других различий.

Комплекс экологических факторов, воздействуя на различные уровни организации живого, ведёт к изменениям в регуляторных и гомеостатических системах, непосредственно предшествующих возникновению патологии, определяет её характер и специфику. Поэтому рассмотрение ранних проявлений адаптивных изменений служит необходимым этапом в исследованиях, направленных на повышение надёжности биосистемы при действии экстремальных и субэкстремальных факторов, поиск адекватных методов защиты организма человека, коррекции и терапии возникающих нарушений.

Вцелом, наиболее важными проблемами современной экологической физиологии человека следует считать: выяснение пределов допустимых отклонений в состоянии функциональных систем организма при изолированном и комбинированном действии различных природных и антропогенных факторов; создание унифицированных компьютерных методов диагностики состояний, краткосрочных и долгосрочных медицинских прогнозов; разработка эффективных способов повышения уровня здоровья популяции в целом и устойчивости отдельных индивидов к изменяющимся условиям внешней среды; разработка научных основ создания надёжных индивидуальных и коллективных средств жизнеобеспечения людей в экстремальных условиях.

Адаптация человека к экстремальным условиям имеет многокомпонентный и сложный характер, включающий в себя нервные, гуморальные, гормональные и психические механизмы.

Впредставленной монографии приведены результаты многолетних исследований медико-физиологических проблем жизнедеятельности человека в различных экстремальных климатогеографических условиях (Антарктида, Арктика, пустыни, высокогорье, океан), выполненных авторами при непосредственном участии в научных экспедициях и длительных морских походах, при изучении перестроек функционального состояния у лиц, выполняющих сложную профессиональную деятельность с

повышенным риском для жизни (военные летчики, водолазы, военнослужащие) в экстремальных климатогеографических условиях. Дана оценка экологической значимости для организма человека гелиогеофизических

иклиматогеографических факторов среды обитания, выделены экологические факторы риска для здоровья детского и взрослого населения, проживающего в суровых условиях Европейского и Дальневосточного Севера РФ, Арктики и Антарктики. Представлены данные о физиологических механизмах индивидуальной чувствительности и устойчивости человека к изолированному и комбинированному воздействию экстремальных факторов на различные системы организма (холода, высоких температур, ветрового режима, высокогорной гипоксии, космического и солнечного излучений и др.). Приведены данные многолетних исследований комбинированного влияния экологических факторов дальнего и ближнего космоса и метеорологических факторов на человека. Особое место занимают результаты исследований влияния экстремальных факторов окружающей природной, техногенной и социальной среды на нервно-психическое состояние людей. Показано, что экстремальные факторы окружающей среды оказывают не только непосредственное влияние на функциональное состояние тех или иных систем организма человека, но и ведут к развитию психоэмоционального и оксидативного стресса, существенно увеличивающего истощение функциональных резервов и способствующего развитию дезадаптационных нарушений, возникновению заболеваний и обострению хронической патологии.

Впервые установлено, что экстремальные климатогеографические условия ведут к задержке темпов возрастного психического развития детей и значительному росту числа врождённых нарушений формирования органов и систем, появлению у детей экологических факторов риска развития заболеваний. На основании результатов фундаментальных исследований сформулированы теоретические основы инновационных методов оценки уровня дискомфортности среды обитания для человека в различных климатогеографических зонах; диагностики, контроля

икоррекции дезадаптационных нарушений организма людей в экологически неблагополучных условиях окружающей среды.

Авторы отдают себе отчёт в том, что не все вопросы получили достаточное освещение, часть из них (например, воздействие невесомости и др.) намеренно не рассматривались в данной работе, поскольку этим проблемам посвящено большое количество специальных статей и монографий.

Все критические замечания и пожелания читателей будут восприняты авторами с благодарностью и учтены в дальнейшей работе.

СОКРАЩЕНИЯ, УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТЕРМИНЫ