Адаптация организма человека к факторам среды

Здоровье человека – это сложный, комплексный феномен, существенно зависящий от социальных факторов и духовного мира человека. Они могут способствовать развитию резервных возможностей организма человека или же подавлять их.

Со строго биохимической точки зрения, как это сформулировал английский биохимик Роберт Марри: «Организм можно считать здоровым, если многие тысячи реакций, протекающие внутри клеток и во внеклеточной среде, идут в таких условиях и с такими скоростями, которые обеспечивают максимальную жизнеспособность организма и поддерживают физиологически нормальное состояние».

При таком подходе становится очевидным, что нормальное состояние организма прежде всего зависит от тех механизмов, которые регулируют и координируют протекание биохимических реакций. Биохимические реакции, как и все процессы жизнедеятельности, требуют строго постоянных условий. В то же время каждый организм подвергается воздействию самых разнообразных и изменчивых условий внешней среды. Вследствие этого у живых организмов выработались саморегулирующиеся системы, которые позволяют ему адаптироваться к изменившимся условиям (например, система терморегуляции и др.). Их действие направлено на поддержание постоянства внутренней среды – гомеостаза.

Представление о гомеостазе организма ввел еще в 1878 году знаменитый французский ученый Клод Бернар.

В чем заключается биологическое значение гомеостаза? Гомеостаз свойствен всем формам живого – от одноклеточных организмов до гигантских животных и растений; он присущ даже целым экологическим системам: в экосистеме поддерживается численность вида в данных условиях. Способность к поддержанию гомеостаза распространяется на все явления, связанные с жизнью на Земле.

Гомеостаз позволяет сохранять целостность системы и обеспечивает взаимодействие организма со средой как единой системы.

Адаптация организма к условиям среды определяется его способностью к поддержанию гомеостаза.

Однако не будем понимать гомеостаз как «постоянство» слишком узко, например гомеостаз покоя и гомеостаз деятельности существенно отличается по размерам разных параметров. Многие физиологические функции (и, следовательно, биохимические процессы) должны изменяться и эти изменения происходят не во вред, а в «интересах» организма для приспособления к новым условиям внешней или внутренней среды. Так, при интенсивной мышечной деятельности необходимо повышенное содержание глюкозы в крови и как источника энергии и как условие проникновения её в мышцы, поскольку этот процесс зависит от концентрации глюкозы в крови. Следовательно, гомеостаз – понятие динамическое.

Каков биологический механизм поддержания гомеостаза?

Одним из самых важных свойств живых организмов является их приспособительное реагированиена изменяющиеся условия существования (температура, давление, химический состав и мн. др.). Оно противостоит вредоносным влияниям возникших условий и обеспечивает поддержание нового уровня гомеостаза, адекватного изменившимся условиям среды. При этом одни параметры внутренней среды без вреда для организма могут изменяться только в узких пределах, другие, наоборот, весьма значительно.

Механизм поддержания гомеостаза – это сложнейшая система регуляции и координации биохимических и физиологических процессов в организме. Их взаимодействие обусловливает поддержание гомеостаза в новых условиях.

Некоторые процессы адаптации протекают очень быстро – это обеспечивает экстренное приспособительное реагирование. Примером может служить адаптация зрения при переходе из светлого помещения в тёмное, известное каждому. Интересно отметить, что эта способность в мире животных особенно развита там, где это жизненно необходимо. Так, сова, которой приходится охотиться то при лунном свете, то в полной темноте, может адаптироваться к условиям освещения моментально. Если перед глазами совы быстро передвигать лампу-вспышку, то её зрачки молниеносно реагируют на изменение освещённости. Если прекратить воздействие, то результат экстренной адаптации не сохраняется.

В результате длительного приспособления к условиям среды организм приобретает ряд новых свойств. Такая адаптация позволила живому заселить все климатические зоны земного шара. Это говорит о том, что живые организмы способны адаптироваться к труднейшим условиям существования и они становятся для них нормой. Подобная адаптация возникает в течении тысячелетий и является результатом естественного отбора.

А как же человек с его техникой и искусственной защитой от неблагоприятных факторов среды? По условиям труда или быта ему нередко приходится покидать привычные климатические условия и попадать, например, из умеренной зоны в полярную или тропическую, в горы или в пустыни. Иногда приходится трудится на открытом воздухе в любое время года и в любую погоду. Для этого организм человека должен быть достаточно адаптирован к подобным условиям, чтобы сохранить здоровье и работоспособность. Какими резервами обладает организм человека для адаптации к изменившимся условиям? Резервы организма можно рассматривать в физиологическом и молекулярном аспектах. Функциональные резервы – это диапазон изменения и корреляции тех или иных физиологических функций (дыхательной системы, сердечно-сосудистой или др.).

Молекулярные резервы – это энергетические ресурсы организма и возможности регуляции биохимических процессов.

Здоровье человека напрямую зависит от способности адаптироваться к измененным условиям среды. Эти возможности велики и многообразны. Можно утверждать, что человек получил в дар от природы удивительный совершенный организм, способный адаптироваться ко многим трудностям жизни, побеждать холод и зной, голод и болезни, страх и нервные потрясения, раны и яды.

К различным факторам среды организм имеет как общие, неспецифические способы адаптации, так и специфические защитные системы (см §11). Однако не будем забывать, что любое приспособление организма к изменившимся условиям среды – процесс биохимический. Даже основой поведенческих реакций являются биохимические изменения в нервных клетках.

Биохимической основой большинства адаптаций является синтез специфических белков. Например, приспособление организма к действиям ядов. Если яд имеет белковую природу, например змеиный, то защитой от него являются антитела. Если яд – вещество небелковой природы, то приспособление к нему идёт иным путём. Если яд попадает в организм систематически, то его присутствие индуцирует синтез ферментов, разрушающих это вещество. Это могут быть ферменты не строго специфичные, к тому же иногда для обезвреживания вещества не обязательно требуется разрушить всю его молекулу – бывает достаточно окислить или отщепить какую-либо химически активную группу. Примером может служить привыкание микроба к антибиотикам вследствие того, что в теле микроба синтезируется фермент, разрушающий антибиотики. Микроб становится нечувствительным к данному препарату. Врачам приходится менять препарат.

Другой пример. При систематическом употреблении алкоголя индуцируется синтез фермента алкогольдегидрогеназы. Этот фермент катализирует превращение этанола в уксусный альдегид и окисляет его далее (выводит из организма). Поэтому физиологический эффект опьянения у алкоголика наступает от всё больших доз алкоголя, чем у непьющего человека.

Биохимический механизм защиты организма от наркотических веществ является общим для всех наркотиков. Поэтому для достижения физиологического эффекта наркоман вынужден всё увеличивать употребляемую им дозу наркотического вещества. Это превышает адаптивные возможности организма. Он вынужден жить в присутствии этих веществ в крови и тканях, что приводит к постепенному отравлению, болезням и гибели человека от их последствий.

Таким образом:

Адаптация организма к изменяющимся условиям – общебиологическое условие жизни; Адаптация может быть экстренной и кратковременной, постепенно приобретаемой и долговременной; В ее основе лежит способность к поддержанию гомеостаза.

Здоровье человека напрямую зависит от резерва адаптационных возможностей его организма к тем или иным условиям окружающей среды, быта и труда.

Вопросы и задания:

* Понтийский царь Митридат VI (132 – 63гг до н.э.) во время неудачной войны с Римом пытался отравиться, не желая попасть в плен. Это ему не удалось. Узнайте или догадайтесь, почему он не смог это осуществить?

* Приведите факты, подтверждающие, что гомеостаз – это относительное динамическое постоянство внутренней среды организма.

* Какие функциональные системы организма регулируют и координируют механизм поддержания гомеостаза?