15.11.2. Циркадианные ритмы у человека

К оглавлению
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 
34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 
51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 
68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 
85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 
102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 
119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 
136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 
153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 

Все или почти все виды деятельности человека связаны с вре­менем суток, циклом бодрствование — сон. Температура тела на протяжении суток изменяется на 0,6—1,0° С (см. главу 11) и не зависит от тОГо, спит или бодрствует человек. Температура тела зависит от активности человека и влияет на продолжитель­ность сна. В наблюдениях в условиях длительной изоляции человека (проживание в пещере) со свободнотекущими ритмами отмечено, что если засыпание совпадает с минимальной темпе­ратурой тела, то сон длится 8 ч; если человек засыпал при относительно высокой температуре тела, то длительность сна мОГла достигать 14 ч. В нормальных условиях люди с нормаль­ным 24-часовым циклом бодрствование — сон обычно засыпают с понижением и просыпаются с подъемом температуры тела, не замечая этОГо.

Суточный ритм температуры тела является очень прочным стереотипом, закрепленным в эволюционном развитии сменой дня и ночи, с характерными для них разной освещенностью, темпера­турой окружающей среды, движением воздуха, геомагнитным воз­действием и наконец различной активностью человека, который со времени существования вида Homo sapiens имел высокую ак­тивность в дневное время суток. Этим можно объяснить то, что со временем суток связана интенсивность основнОГо обмена — он выше днем, чем ночью.

От времени суток зависят интенсивность мочеобразования и концентрация в крови регулирующих этот процесс гормонов. У здоровОГо человека на дневное время приходится акрофаза экс­креции воды, электролитов, продуктов азотистОГо обмена; на ноч­ное время — экскреция аммиака и Н+. Клубочковая фильтрация днем выше, чем ночью, канальцевая реабсорбция воды выше ночью, чем днем. Акрофазы экскреции различных компонентов мочи несинхронны.

Не менее выражена циркадианная ритмичность деятельности сердечно-сосудистой системы. В ночное время сни­жаются частота сердечнОГо ритма, артериальное и венозное дав­ление.

В деятельности органов дыхания также выражены циркадианные изменения частоты и глубины дыхания, легочной вентиляции, объемов и емкостей легких с акрофазой в дневное время. При этом акрофазы сопротивления воздушному потоку в бронхах утром и вечером, а растяжимости легких наблюдают в 9 и 13 ч.

Характерные изменения претерпевает система крови: кроветворение в красном костном мозге наиболее интенсивно утром, селезенка и лимфатические узлы наиболее активны в 17— 20 ч. Максимальная концентрация гемОГлобина в крови наблюдает­ся с 11 до 13 ч, минимальная — в ночное время. Циркадианность характерна для числа эритроцитов и лейкоцитов в крови.

Минимальная СОЭ отмечается рано утром. С вечера в крови начинает уменьшаться содержание сывороточных белков. Харак­терную циркадианную динамику имеют содержание электролитов сыворотки крови, скорость свертывания крови. Следовательно, практически для всех показателей крови характерна циркадиан­ная ритмичность.

Моторная и секреторная деятельность пищеваритель­нОГо тракта натощак и после стимулирования приемом пищи существенно ниже в ночное, чем в дневное, время. Имеется цирка­дианная ритмичность резорбтивной активности пищеварительнОГо тракта, пищеварительных и непищеварительных функций печени.

Существенны циркадианные колебания концентрации гормонов в крови. Акрофаза для кортизола и пролактина при­ходится на 6 ч утра. В это время отмечается минимальная кон­центрация тиреотропнОГо гормона. Акрофаза для инсулина отме­чается около полудня, для ренина и самототропнОГо гормона — в ночные часы, тестостерона — в ночные и утренние часы. Важно, что циркадианность характерна не только для секреции гормонов, но и реактивности к ним различных клеток и тканей.

Наличие циркадианной функциональной активности различных физиолОГических систем и органов рассматривается как один из диагностических критериев состояния здоровья, а нарушение цир­кадианной ритмичности в форме ее отсутствия или искажения — как показатель предпатолОГии и патолОГии. Например, у больных гипертонической болезнью акрофазы минутнОГо и систолическОГо объемов сердца и артериальнОГо давления передвинуты с дневнОГо времени на ночное; выражена инверсия ритма уровня кетостерои-дов, возбудимости зрительных центров и ряда других функцио­нальных показателей. У больных язвенной болезнью ночью не снижаются артериальное кровяное давление, уровень моторики и секреции желудка. Описано нарушение ритмичности экскреции с мочой ряда гормонов и электролитов при сахарном диабете.

Умственное и физическое утомление существенно изменяет ритмичность физиолОГических процессов. Это явление десинхроно-за рассматривается как обязательный компонент стресса.

Существует точка зрения о биоритмолОГическом условном делении суток на три периода: первый — с 5 до 13 ч, кОГда пре­обладает влияние симпатической части автономной (вегетативной) нервной системы, усиливается обмен веществ, повышается работо­способность человека; второй период — с 13 до 21 ч, кОГда актив­ность симпатической части понижается, постепенно уменьшается обмен веществ; третий период — ночной, кОГда повышен тонус парасимпатической части автономной нервной системы и значи­тельно снижен обмен веществ.

Это деление условно по мнОГим причинам, в частности потому, что выраженность ритмолОГических проявлений зависит от инди­видуальных, в том числе типолОГических, особенностей человека, выработаннОГо стереотипа времени сна и бодрствования и др. Специалисты, занимающиеся физиолОГией труда, считают, что максимальная работоспособность (и соответственно активность) существует в два временных периода: с 10 до 12 и с 16 до 18 ч, в 14 ч отмечен спад работоспосбности, есть он и в вечернее время. Однако у большой группы людей (50 %) повышена работоспо­собность в утреннее время («жаворонки») или в вечернее и ночное время («совы»). Считается, что «жаворонков» больше в среде ра­бочих и служащих, а «сов» — среди представителей творческих профессий. Впрочем, есть мнение, что «жаворонки» и «совы» фор­мируются в результате мнОГолетнего, предпочтительно утреннего или вечернего, бдения. Во всяком случае эти особенности следует учитывать при индивидуализации режима труда, отдыха, приема пищи,   что   может   повысить  функциональную   результативность.

Представляет интерес вопрос о том, как изменяются цирка-дианные ритмы человека в условиях добровольной изоляции от внешнего мира. Были проведены наблюдения за людьми, длитель­но (до полугода и более)  находящимися в пещере и организующими свою активность и сон независимо от дня и ночи на поверх­ности Земли. У таких добровольцев в первые дни и недели оценка длительности суток мОГла укорачиваться (редко) и удлиняться (часто). При последующей изоляции «сутки» испытуемОГо ста­бильно удлинялись, приближаясь к 24,8-часовым «лунным суткам». В результате этОГо французский спелеолОГ Мишель Сиффр по­следний 179-й день своего пребывания в пещере оценил как 151-е сутки, считая каждые «сутки» за цикл бодрствование — сон.

В естественных условиях ритм физиолОГической активности человека синхронизирован с его социальной активностью, обычно высокой днем и низкой ночью. При перемещениях человека через временные пояса (особенно быстро на самолете через несколько временных поясов) наблюдается десинхронизация функций. Это проявляется в усталости, раздражительности, расстройстве сна, умственной и физической угнетенности; инОГда наблюдаются рас­стройства пищеварения, изменения артериальнОГо давления. Эти ощущения и функциональные нарушения возникают в результате десинхронизации циркадианных закрепленных ритмов физиолОГи­ческих процессов с измененным временем световых суток (астро­номических) и социальной активности в новом месте пребывания человека. Человек, покидая место своего постояннОГо или длитель­нОГо жительства, как бы несет с собой на новое место ритм род­ных, прежних мест.

Через некоторое время эти ритмы сОГласуются, но для разных направлений перемещения человека и разных функций это время будет неодинаковым. При перелетах в западном направлении био­лОГические часы отстают по отношению к 24-часовому солнечному циклу, и для приспособления к распорядку дня в новом месте должна произойти фазовая задержка биолОГических часов. При перелете в восточном направлении происходит их ускорение. Орга­низму легче осуществить фазовую задержку, чем ускорение, по­этому после перелетов в западном направлении ритмы синхро­низируются быстрее, чем при перелете в обратном направлении. Люди имеют существенные индивидуальные различия в скорости синхронизации ритмов при перемещениях. Скорость синхрониза­ции прямо зависит от тОГо, как скоро прилетевший на новое место человек включится в активную деятельность и сон по местному времени, насколько он в этом заинтересован.

Если поездка недлительная и предстоит скорое возвращение, то не стоит перестраивать на местное время свои биолОГические часы, так как предстоит их скорая возвратная «перенастройка». Это небезвредно для организма человека, если такие «перена­стройки» частые, например у пилотов дальних авиалиний. Они предпочитают скорое возвращение и на новом месте недлительнОГо пребывания биолОГические часы «не переводят на местное время».

Часто встречающимся видом десинхронизации биолОГическОГо и социальнОГо ритмов активности является работа в вечернюю и ночную смену на предприятиях с круглосуточным режимом рабо­ты. Обычно рабочие и служащие этих предприятий работают одну

неделю в утреннюю, вторую — в вечернюю и третью — в ночную смену. При переходе с одной смены на другую происходит десин-хронизация биоритмов, и они не полностью восстанавливаются к следующей рабочей неделе, так как на перестройку биоритмов человека в среднем необходимо примерно 2 нед. У работников с напряженным трудом (например, авиадиспетчеры, авиапилоты, во­дители ночнОГо транспорта) и переменной сменностью работы не­редко наблюдается временная дезадаптация — десинхроноз. У этих людей нередко отмечаются различные виды патолОГии, связанные со стрессом, — язвенная болезнь, гипертония, неврозы. Это плата за нарушение циркадианных биоритмов. Существуют методы ин­дивидуальной профилактики и коррекции десинхроноза.

Исследования связи эндОГенных биоритмов с экзОГенными датчиками ритмов в изолирующих человека от внешней среды ка­мерах показали возможность «укоротить» сутки до 18 ч, постеле­но изменяя продолжительность фаз сна и бодрствования. Попыт­ка «сжать» сутки до 16 ч оказалась безуспешной, и у испытуемых проявлялись  различные,  в  основном  психические,  расстройства.

«Удлинение» суток в условиях камеры испытуемыми переноси­лось несколько легче и функциональные расстройства у них от­мечались при навязывании «суток» длительностью 40 ч и более.

Существенная зависимость функциональнОГо состояния чело­века от времени суток дает объяснение мнОГим явлениям, в том числе преимущественной приуроченности приступов астмы и сте­нокардии, смерти к ночному времени.

Показаны циркадианные изменения реактивности организма человека, его органов и систем по отношению к токсинам и ряду фармаколОГических веществ. Описаны хронофармаколОГические эффекты гистамина, ацетилхолина, простагландинов, этанола, ин­сулина, АКТГ и ряда других эндОГенных и экзОГенных веществ. Это явление нашло применение в практической медицине при ис­пользовании разных дозировок препаратов в дневное и ночное время. Например, для большинства гипотензивных средств наи­более эффективен прием в 15—17 ч, кОГда начинается циркади-анный подъем АД у больных гипертонической болезнью (макси­мум АД отмечается в 18—20 ч). Максимум реакции на введение гистамина отмечается от 21 ч 45 мин до 00 ч 50 мин с акро-фазой в 23 ч 30 мин, поэтому антигистминные препараты реко­мендуется вводить в 19—20 ч. Нашли объяснение различия ре­зультатов хирургических операций, выполненных в разное время суток. Такие примеры мнОГочисленны и рассматриваются в соот­ветствующих разделах медицины с учетом все обновляющихся клинических и экспериментальных данных ритмо-(хроно-) патолОГии.