Главная: Биологические ритмы и сон: Биологические часы: Практическое использование управления биологическими ритмами в биологии Биологические ритмы - условие нормальной жизнедеятельности процессов во всех живых организмах. Без них не могла бы существовать жизнь. Ритмы физиологических функций в организме человека позволяют осуществлять сложные жизненные процессы. Отсутствие же нормального взаимодействия биологических ритмов приводит к различным функциональным расстройствам (например, десинхронозу), а иногда и к заболеваниям.
В настоящее время в медицине возникло новое направление, новый подход к причинам заболеваний. Ряд ученых считают, что причина некоторых заболеваний - нарушение периодичности в осуществлении жизненных процессов, например в работе сердца, легких, печени, почек, желудка и т. д.
Исследованиями нарушений цикличности функций в организме человека занимался немецкий психолог К. Рихтер. На протяжении многих десятилетий, начиная с 1919 г., он собрал большой клинический материал более чем о тысяче пациентов, страдающих различными заболеваниями костного мозга, желудка, двенадцатиперстной кишки, брюшины, почек, потовых и слюнных желез, лимфатических узлов, суставов, кожи, мозга и глаз. К числу циклических процессов, нарушения которых приводят к заболеваниям, он отнес и такие заболевания, как мигрень, эпилепсия и пептическая язва.
По мнению Рихтера, большинство заболеваний вначале не выглядят периодическими, а приобретают такой характер спустя многие месяцы и даже годы.
В настоящее время важное внимание в медицине уделяется вопросам ранней диагностики заболеваний. В арсенале современной науки уже имеется достаточное количество новых методов для распознавания ранних стадий заболеваний, таких, например, как рак, сердечные заболевания, атеросклероз, заболевания печени и т. д.
Для определения нарушений периодичности функционирования отдельных органов в организме человека на ранних стадиях заболеваний ученые использовали различные косвенные методы, например биохимические методы. Так, эксперимент, проведенный шведским медиком Э.Форсгреном, показал, что количества выделяемых в печени желчи и гликогена обратно пропорциональны. При содержании в печени большого количества желчи гликоген присутствует в небольшом количестве, и наоборот. Таким образом, функционирование печени имеет периодический характер: образование в ней желчи чередуется с образованием гликогена. Нарушение такого чередования веществ, вырабатываемых печенью, проявляется на ранних стадиях заболевания.
Обнаружить появление рака печени на ранней стадии удалось шведскому медику Я. Мёллерстрёму. Он, также как и Э.Форсгрен, наблюдал нарушение в функционировании печени, однако подход в определении причин нарушений был несколько иной: Мёллерстрём определял периодические изменения в скорости оседания эритроцитов в крови, В случае рака печени скорость оседания эритроцитов увеличивалась в 150 раз в течение одних суток по сравнению с нормой.
Наука накапливает все больше и больше фактов, свидетельствующих о важной роли биологических ритмов человека в оценке осуществления нормального функционирования организма. Требовалось провести систематизацию накопленного опыта и приблизить его к непосредственному практическому использованию. Эту большую и важную работу осуществил шведский ученый А. Соллбергер. К концу 1964 г. он собрал и классифицировал экспериментальный материал по нарушению биоритмов в организме человека. Собранный материал ученый опубликовал в справочнике, который может дать полезные сведения для биологов и медиков.
Однако решение проблемы биологических ритмов человека касается не только обнаружения и устранения нарушений ритмов в организме, но и правильного, разумного использования этих ритмов во время хирургических операций, приеме медикаментозных средств, при электросне и многих других воздействиях на человека.
Из хирургической практики, например, известно, что кровотечения гортани бывают намного чаще, если они совпадают со второй четвертью лунного месяца. Поэтому хирурги избегают в этот период делать операции на гортани.
Важный момент для медиков - учет времени суток при введении лекарств в организм больного. Впервые этим вопросом занялся американский ученый К. Питтендрай. Он подбирал, теоретически обосновывая, периоды суток, наиболее благоприятные для приема того или иного лекарства. Время приема лекарств имеет важное значение. Одно и то же лекарство по-разному будет действовать на человека в разное время суток. Далеко не безразлично, например, днем или ночью принимать инсулин. Прием инсулина больными диабетом в ночное время даже при небольших дозах может привести к весьма нежелательным реакциям. В то же время днем восприимчивость к инсулину понижается, и он может быть принят в значительном количестве. Надо полагать, что в скором времени врачи будут выписывать лекарства с учетом времени их приема.
При разработке мероприятий по профилактике заболеваний необходимо учитывать чувствительность нормальных клеток к действию вируса во время определенных фаз их циркадного ритма. Это будет иметь значение при противоинфекционных прививках, профилактическом приеме лекарств и при других мероприятиях, связанных с предупреждением заболеваний.
О заболеваниях свидетельствует нарушение периодичности в функционировании не только органов и систем организма человека, но и отдельных клеток.
Американский специалист по биоритмам Л. Хейфлик на основании исследований предложил гипотезу, согласно которой все живые организмы на Земле имеют «генетические часы». Они контролируют продолжительность существования живых клеток, в результате чего клетки организма делятся определенное количество раз. Клетки человеческого организма могут делиться примерно 50 раз. Клетки животных имеют свои цифры деления: у мыши - 14-28 раз, курицы- 15-35 раз, черепахи - 90-125 раз. Контролю не поддаются лишь клетки раковой опухоли, поэтому они способны беспредельно размножаться.
Если бы ученым удалось своевременно распознать уход клеток из-под контроля «генетических часов», человечеству была бы представлена возможность надежного диагностирования раковой опухоли на ранних стадиях заболевания, и, быть может, открылись бы новые пути лечения рака.
Каждая клетка в любом живом организме ориентирована во времени. Многоклеточный организм человека имеет сложную иерархическую систему «живых часов».
Такая временная организация биологических систем жизненно необходима. Она позволяет не только согласовывать его жизнедеятельность во времени с внешней средой, но и создает условия для синхронизации всех процессов на внутриклеточном и на внешнеклеточном уровнях.
Синхронизацию работы клеток и органов в живом организме можно получить навязыванием ему ритмов внешней среды, в частности, световых режимов, нарушение же ритмических воздействий внешней среды приводит к ухудшению жизнедеятельности живых организмов и даже к гибели. Американскому исследователю К. Питтендраю удалось показать, что непрерывное освещение мух-дрозофил, а также неестественные световые режимы (не кратные 24 час.) резко снижают продолжительность их жизни.
Коллектив советских исследователей во главе с В. Б. Чернышевым повторил эксперимент К. Питтендрая, показав, что нормальный ритм дрозофил нарушается не только при непрерывном освещении, но и при непрерывной темноте.
Циркадный ритм человека обладает устойчивостью. И хотя дневная деятельность человека может быть искусственно перестроена, все же долгое время сохраняется 24-часовой цикл ряда функций его организма. В опытах, проведенных шведским биологом К. Хамнером на Шпицбергене, где летом длится непрерывный день, все часы и расписание работ живущих там людей были перестроены на 21-часовой «день» в одном случае и на 27-часовой - в другом. Вскоре все испытуемые привыкли к новому расписанию, но их жизненные отправления продолжались в прежнем ритме.
При перелетах из одного часового пояса в другой человек болезненно переносит перестройку биологических часов на новое время. В этом случае нарушается ритм и согласованность физиологических функций и развивается десинхроноз, о котором мы ранее уже говорили.
Сравнительно недавно сделано важное и интересное для биологии и медицины открытие: снижение температуры тела на 1-2°С способно продлить жизнь животных (и человека) на 20-25%. Изменение температуры тела приводит к перестройке физиологических ритмов организма. Об этом свидетельствует, например, тот факт, что при заболеваниях лихорадкой биологические часы организма человека начинают «спешить». Дальнейшее изучение и развитие проблемы регулирования температуры тела человека - часть большой и важной проблемы управления ритмами его организма.
В настоящее время в медицине большое внимание уделяется вопросам, связанным с регуляцией ритмов организма человека внешними условиями. Еще в 20-е годы А. Л. Чижевский занимался изучением влияния солнечной активности на частоту заболеваний и физиологическое состояние человека. Он был первым, кто затронул важную для медицины проблему управления биологических ритмов человека факторами внешней среды. В последнее время этими вопросами занимается американский исследователь Ф. Браун, считающий внешние геофизические условия основными регуляторами ритмов организма.
Наиболее удобный объект для исследований регуляции ритмов живых организмов - насекомые. Изучением регуляции ритмов у насекомых занимаются советские исследователи В. П. Тыщенко и Н. И. Горышина. Используя реакцию насекомых на чередование светового и темпового периодов, ученые разрабатывают новые методы для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур. При этом учитывается особенность живых организмов по-разному воспринимать воздействие химических веществ и ядов в разное время суток.
Искусственное чередование периодов света и темноты оказалось могучим средством, позволяющим получать массовое цветение и плодоношение растений, высокую плодовитость животных. В этом направлении большие работы проводятся у нас в стране (Б. А. Рубин, И. И. Гу-нар) и за рубежом (Д. Гастингс и Ф. Холберг и др.). Была сделана попытка изменить циркадный ритм растений путем воздействия химическими веществами - цианидом мышьяка, колхицином, уретаном и этиловым спиртом и т. д. Оказалось, что на фазу и длительность периода деления клеток водоросли влияет тяжелая вода.
Таким образом, для управления циркадным ритмом растений и животных в практике сельского хозяйства наряду со световым может быть использован и химический способ.
Иной механизм воздействия на ритмы растений имеет ультрафиолетовое излучение. Оно может за несколько минут значительно сдвинуть фазу ритма растений (такой же сдвиг фазы получается при 30-минутном воздействии светом). Эксперименты, проведенные американским исследователем Ч. Эрет, показали, что воздействие ультрафиолетового света на растения связано с нуклеиновыми кислотами (ДНК - РНК). Исследования Ч. Эрета подтвердили гипотезу советского физиолога растений Д. А. Сабинина, выдвинутую им еще в конце 40-х годов. Согласно этой гипотезе, в основе механизма биологических часов лежит работа системы нуклеиновых кислот. Воздействуя ультрафиолетовым излучением на нуклеиновые кислоты, можно управлять ритмами растений, их созреванием и плодоношением.
Источник: Л. И. Куприянович «Биологические ритмы и сон»
Главная: Биологические ритмы и сон: Биологические часы
Искать "Практическое использование управления биологическими ритмами в биологии" в Яндексе
|