Человек — предмет изучения многих естественных (антропология, медицина) и общественных (социология, этнология, психология, история, философия) и др. наук. Человек находится в центре внимания ряда биологических наук. Анатомия, гистология, эмбриология изучают особенности человека в сравнении с другими организмами. Адаптация -важнейший раздел современной физиологии, наследственность -современной генетики и т.п. Таким образом, человек является целостной биопсихосоциальной системой, которая может быть изучена только комплексом естественных и общественных наук.
Человеческий организм - это очень сложная, хорошо организованная, многокомпонентная, целостная, открытая для окружающей среды биосистема. Без окружающей среды человек жить не может: для построения и восполнения постоянно разрушающихся элементов организма, создания резервов, нужны вода, химические элементы, пищевые вещества, воздействие физических факторов. Жизненный конфликт в организме проявляется в виде синтеза и распада. На основе этих противоположных процессов и формируются в процессе эволюции приспособительные реакции, обеспечивающие связь между организмом и окружающей его средой.
Резкое изменение качества окружающей среды, угроза нарушению самоочистительной функции биосистемы создает условия для разрушения этой гармонии. Возрастание нагрузки на приспособительные механизмы вызывает их длительное функциональное напряжение и как следствие их абсолютное или относительное несовершенство .
В последнее время, начиная с ХХ века, происходит постоянное повышение загрязнение биосферы в результате роста потребления и концентрации энергетических ресурсов; интенсивного развития промышленного и сельскохозяйственного производства, что приводит к ухудшению здоровья всего населения, так как человек и окружающая среда взаимодействуют друг с другом. Они лишь тогда находятся в гармоничном взаимодействии и развиваются в данных условиях, когда потоки энергии, вещества и информации находятся в пределах, благоприятно воспринимающихся человеком и внешней средой. Любые превышения негативно влияют на человека и внешнюю среду.
Изменения величины любого потока от минимально значимой до максимально возможной позволяют пройти ряд характерных состояний взаимодействия в системе «человек-среда обитания»:
Таким образом, из четырех характерных состояний взаимодействия человека с внешней средой только первые два соответствуют позитивным условиям повседневной жизнедеятельности, а два других являются недопустимыми для процессов нормальной жизнедеятельности человека, сохранения и развития внешней среды.
Единство человека и окружающей среды обеспечивается активным поведением организма, направленным на преодоление неблагоприятных факторов среды обитания с целью достижения оптимального взаимодействия. В каждом организме заложена сложившаяся в процессе эволюции, закодированная в генетическом аппарате и передаваемая по наследству программа его жизни. В соответствии с этой программой происходит зарождение, развитие и разнообразные формы деятельности организма, которые у человека чрезвычайно усложняются социальными компонентами его природы и жизни, часто изменяющими (вплоть до сильного искажения) нормальную биологическую видовую программу.
Если человек, во первых, получил от своих предков нормальный генотип, во вторых, условия существования содержат все необходимые для его реализации компоненты и, в третьих, в течение жизни он не подвергается воздействиям, нарушающим процессы жизнедеятельности, то происходит лишь постепенное “изнашивание” организма, его старение и “естественная смерть “ в эволюционно определенные для данного биологического вида сроки.
Однако для человека таких идеальных ситуаций практически почти не существует. Обычно человек получает от предков генетическую программу с более или менее выраженными отклонениями от идеального прототипа и в процессе онтогенеза (развития, жизни) подвергается различным возмущающим воздействиям, превышающим его защитные возможности и приводящим к нарушению течения жизненных процессов. Эти воздействия могут повреждать и саму генетическую программу индивида. В таких случаях возникают болезни, изменения, которые могут сократить срок жизни, а иногда привести к гибели человека.
Жизнедеятельность человека обеспечивается свойством организма адекватно реагировать на воздействие факторов окружающей среды, включая физические, химические и биологические воздействия, межличностное взаимодействие, интеллектуальное напряжение, причем определяющая роль в формировании приспособительных реакций и сохранение функциональных возможностей принадлежит нервной системе.
На сегодняшний день перечень реально действующих негативных факторов среды обитания (производственной, бытовой и природной) насчитывает более 100 видов. К наиболее распространенным и обладающим достаточно высокими уровнями воздействия относятся вредные факторы: запыленность и загазованность воздуха, шум, вибрации, электромагнитные поля, ионизирующие излучения, повышенные и пониженные атмосферные параметры (температура, влажность, подвижность воздуха, давление), недостаточное и нерациональное освещение, монотонность деятельности, тяжелый физический труд, токсичные вещества, загрязненная вода и продукты питания и др.; опасные факторы: огонь, ударная волна, горячие и переохлажденные поверхности, электрический ток, средства транспорта, транспортируемые грузы, подвижные части машин, отравляющие вещества, острые и падающие предметы, острое ионизирующее облучение, укусы животных и др.
К негативным (патогенным) факторам следует отнести также дефицит в окружающей среде или в организме человека веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности (йод).
Опасность, вредность, патогенность фактора (раздражителя) может быть обусловлена следующими особенностями:
В то же время один и тот же фактор может приводить к различным результатам в зависимости от условий, в которых происходит взаимодействие с организмом.
Например, одна и та же повышенная температура среды при низкой влажности не вызовет никаких расстройств жизнедеятельности, а в условиях высокой влажности может стать для организма чрезвычайной и привести к тепловому удару. При пониженной температуре неподвижный воздух не вызовет обморожения, а при наличии ветра такое может произойти. При этом очевидно, что влажность сама по себе никак не может вызвать теплового удара, а движение воздуха – обморожение.
Наряду с условиями исключительно большое значение имеют свойства самого организма, подвергающегося воздействию факторов – в частности реактивность организма и обусловленная ею резистентность (устойчивость).
Реактивность организма – это совокупность его свойств, определяющих качественные и количественные особенности реакций на определенные воздействия. В зависимости от видовой, возрастной, половой, конституциальной, индивидуальной реактивности одни и те же раздражители могут вызывать тяжелые расстройства жизненных процессов, вплоть до гибели организма, в то время как в других случаях воздействия реакции лишь слабо выражены или вообще отсутствуют. Особенно ярко эта зависимость проявляется на примере различных аллергических реакций, когда именно измененная реактивность становится основой патологии.
Реактивность организма не имеет значения лишь тогда, когда организм подвергается воздействию исключительных, экстремальных разрушающих или повреждающих факторов, превосходящих самую высокую степень сопротивляемости организма и его способность к адаптации.
Классификация факторов среды обитания
В производственных и бытовых условиях на человека воздействует одновременно, как правило, несколько негативных факторов.
Приведём их классификацию по ряду признаков (таблица 1.1).
Таблица 1.1 - Классификация факторов среды обитания
|
Признак
классификации |
Вид (класс) |
|
1 |
2 |
|
По видам источников возникновения факторов По видам потоков в жизненном пространстве По величине потоков в жизненном пространстве По моменту возникновения фактора По длительности воздействия фактора По объектам негативного воздействия По количеству людей, подверженных воздействию фактора По размерам зоны воздействия По видам зон воздействия По способности человека идентифицировать факторы органами чувств По виду негативного воздействия на человека |
Естественные Антропогенные Техногенные Энергетические Массовые Информационные Допустимые Предельно допустимые Опасные Чрезвычайно опасные Прогнозируемые Спонтанные Постоянные Переменные, периодические Кратковременные Действующие на человека Действующие на природную среду Действующие на материальные ресурсы Комплексного воздействия Личные Групповые (коллективные) Массовые Локальные Региональные Межрегиональные Глобальные Действующие в помещении Действующие на территориях Ощущаемые Неощущаемые Вредные Опасные (травмоопасные) |
Производственные факторы подразделяются на опасные и вредные. Опасными называется совокупность негативных факторов производственной среды, способных при определенных условиях привести к травме (несчастному случаю) или другому резкому ухудшению здоровья (острое отравление).
Вредными называется совокупность негативных факторов, характеризующих рабочую зону, воздействие которых отрицательно влияет на работоспособность, вызывает профессиональные заболевания и другие неблагоприятные последствия.
В соответствии с ГОСТ 12.0.003 «Опасные и вредные производственные факторы. Классификация» факторы делятся на 4 группы:
Системы восприятия человеком состояния внешней среды. Понятие об анализаторах.
Чувствительные системы организма для восприятия свойств среды называют анализаторами. Анализаторы осуществляют качественный и количественный анализ действующих раздражителей в разных условиях жизни. В каждом анализаторе различают три части: периферическую (рецептор), проводниковую (нервные пути) и центральную (нервные центры).
Датчиками анализаторных систем являются специальные структурные образования нервных волокон, называемые рецепторами. Часть из них воспринимает изменения в окружающей среде (экстерорецепторы), а часть -во внутренней (интерорецепторы).
Различение действующих на организм внешних сил по их физической природе, т.е. качественный анализ раздражения достигается избирательной чувствительностью рецепторного органа к определенному, адекватному для него виду энергии. Такое качественное различение обеспечивается как анатомическим устройством рецепторных органов, так и исключительно высокой чувствительностью (низким порогом раздражения) рецепторов к адекватному раздражителю. Для возникновения ощущения интенсивность раздражителя должна достичь некоторой определенной величины. С увеличением интенсивности раздражителя наступает момент, когда анализатор перестает работать адекватно. Всякое воздействие, превышающее по интенсивности некоторый предел, вызывает боль и нарушает деятельность анализатора. Интервал от минимальной до максимальной адекватно ощущаемой величины определяет диапазон чувствительности анализатора. Минимальную величину принято называть нижним абсолютным порогом чувствительности, а максимальную - верхним.
У человека существуют рецепторы, настроенные на восприятие электромагнитных колебаний определенных длин волн (фоторецепторы сетчатки глаза), механических колебаний воздуха (фонорецепторы уха), осязания (тактильные рецепторы), изменений гидростатического и осмотического давления крови (баро- и осморецепторы сосудистого ложа), изменений положения тела относительно вектора гравитации (рецепторы вестибулярного аппарата) или частей тела относительно друг друга,тонуса мышц, положения тела в пространстве (проприорецепторы мышц и сухожилий). Кроме того необходимо отметить: рецепторы, реагирующие на воздействие каких-либо химических веществ (например, глюкорецепторы, воспринимающие изменения уровня сахара в крови, вкусовые и обонятельные, воспринимающие наличие химических веществ в окружающей среде); терморецепторы, реагирующие на изменение температуры как внутри организма, так и в окружающей среде. Болевые рецепторы выделяют в особую группу. Они могут возбуждаться механическими, химическими и температурными раздражителями такой силы, при которой возможно разрушительное их действие на ткани или органы.
Воспринимаемая рецепторами информация, закодированная в нервных импульсах, из внешней и внутренней среды организма передается по нервным путям в центральные отделы соответствующих анализаторов, где она и подвергается обработке.
При длительном воздействии раздражителя происходит адаптация рецепторов, что проявляется в снижении их чувствительности. Различают быстро адаптирующиеся рецепторы (тактильные, барорецепторы) и медленно адаптирующиеся (хеморецепторы, фонорецепторы).
Вестибулорецепторы и проприорецепторы не адаптируются.
Например, впервые надетые на руку часы со временем перестают ощущаться в результате адаптации местных механорецепторов, так же постепенно исчезает ощущение инородного тела от коронки, поставленной на зуб. Очень громкие звуки могут на некоторое время оглушить, но потом рецепторы кортиева органа приспосабливаются к ним, повышая порог возбуждения.
Краткая характеристика нервной системы
Связь с окружающим миром осуществляется через анализаторы, воспринимающие и передающие информацию. Изменение жизнедеятельности организма в ответ на изменение внешних условий осуществляется благодаря регулирующей функции нервной системы.
Нервная система человека разделяется на центральную нервную систему (ЦНС), включающую головной мозг и спинной мозг и периферическую, в которую входят нервные волокна и узлы, лежащие вне ЦНС. ЦНС в морфологическом отношении представляет собой совокупность нервных клеток и отходящих от них отростков. В этой совокупности клеточных тел, находящихся в черепной коробке и позвоночном канапе, происходит переработка информации, которая поступает к ним по нервным волокнам и исходит от них к исполнительным органам по двигательным (к мышцам) и вегетативным (к внутренним органам) нервам. По некоторым особенностям строения и функции нервную систему делят на соматическую и вегетативную.
Соматическая нервная система иннервирует поперечнополосатую мускулатуру, кости, суставы, кожу. Вегетативная нервная система (ВНС, автономная, висцеральная) - это отдел нервной системы иннервирующий внутренние органы, сосуды, гладкую мускулатуру, железы внутренней секреции и кожу.
ВНС делится на симпатическую и парасимпатическую нервные системы, которые оказывают антагонистическое действие на органы. Например, симпатическая нервная система расширяет зрачок, вызывает учащение пульса и повышение кровяного давления. Парасимпатическая нервная система суживает зрачок, замедляет сердечно - сосудистую деятельность, снижает артериальное давление.
Нервная система функционирует по принципу рефлекса. Рефлексом (от лат. reflecto - отражение) называют любую ответную реакцию организма, осуществляющуюся с участием центральной нервной системы. Морфологической основой таких реакций является рефлекторная дуга, включающая 5 звеньев:
Ответная реакция организма возникает вследствие распространения по рефлекторной дуге возбуждения (сигнала), появляющегося при раздражении рецептора.
Процессы, которые происходят в исполнительных системах, по нервным обратным связям сигнализируют в нервный центр, организующий рефлекс. Таким образом, открытая рефлекторная дуга превращается в замкнутое кольцо.
Любое действие сопровождается импульсами от мышц, зрительных, слуховых рецепторов и др. идущими в ЦНС, что позволяет учитывать результаты действий и корректировать эти действия.
Условные и безусловные рефлексы
Существуют условные и безусловные рефлексы. Безусловные рефлексы - врожденные, наследственно передающиеся реакции организма.
Условные рефлексы непостоянны. Они вырабатываются на базе безусловных.
Системы восприятия (органы чувств)
Человек обладает рядом важных специализированных периферических образований - органов чувств, обеспечивающих восприятие действующих на организм внешних раздражителей. У человека выделяют органы: зрения, слуха, обоняния, вкуса, осязания. Понятие "орган чувств" является в значительной степени условным, так как он сам по себе не может обеспечить ощущение как такового. Для возникновения субъективного ощущения необходимо, чтобы возбуждение, возникшее в рецепторах, поступило от них в ЦНС - в специальные отделы коры больших полушарий. Именно с деятельностью высших отделов мозга связано возникновение субъективных ощущений.
Органы зрения играют исключительную роль в жизни человека и его взаимоотношениях с внешним миром. Посредством зрения мы познаем форму, величину, цвет предмета, направление и расстояние на котором он находится от нас. Зрительный анализатор включает глаз, зрительный нерв и зрительный центр, располагающийся в затылочной доле коры головного мозга.
Глаз представляет собой сложную оптическую систему. Наружная толстая оболочка глаза называется белковой или склерой, а ее передняя прозрачная часть - роговицей. Внутрь от белковой оболочки расположена вторая, называемая сосудистой. Передняя часть сосудистой оболочки называется радужкой (в центре которой имеется отверстие - зрачок). Радужка играет роль диафрагмы.
Сзади радужной оболочки, напротив зрачка, расположен хрусталик, который можно сравнить с двояковыпуклой оптической линзой. За хрусталиком, заполняя всю полость глаза, находится стекловидное тело. Лучи света проникая в глаз, проходят через роговицу, хрусталик и попадают на внутреннюю оболочку глаза - сетчатку. Она выстилает только заднюю половину глаза и в ней находятся светочувствительные рецепторы - палочки (130 млн.) и колбочки (7 млн.).
В центре сетчатки имеется углубление - желтое пятно, которое содержит только колбочки. От центра сетчатки к периферии количество колбочек убывает. Палочки в основном сосредоточены на периферии сетчатки. От каждой колбочки и от нескольких палочек (примерно около 100 шт.) отходит одно нервное зрительное волокно, которое в составе зрительного нерва достигает зрительного нерва головного мозга.
Функции палочек и колбочек различны. Колбочки обеспечивают так называемое "дневное" зрение. "Ночное" же зрение осуществляется с помощью палочек сетчатки. Разрешающая способность палочек и колбочек различна. Колбочки позволяют четко различать мелкие детали. Цветное зрение осуществляется исключительно через колбочковый аппарат. Палочки цвета не воспринимают и дают ахроматические изображения.
Согласованное движение глаз совершается с помощью трех пар мышц, вращающих глазное яблоко, зрительные оси обоих глаз всегда направлены на одну точку фиксации.
Орган слуха. Звуковые сигналы доставляют человеку значительную часть информации. Слух - способность организма воспринимать и различать звуковые колебания. Человеческому слуху доступна область звуков, т.е. механических колебаний частиц окружающей среды с частотой от 16 до 20000 Гц.
Ухо представляет собой воспринимающую часть звукового анализатора. Его обычно делят на три отдела: наружное, среднее и внутреннее.
Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового канала, затянутого упругой барабанной перепонкой, отделяющей среднее ухо. В полости среднего уха расположены слуховые косточки: молоточек, наковальня, стремячко, которые служат для передачи звуковых колебаний от барабанной перепонки во внутреннее ухо, где расположен кортиев орган, воспринимающий звук.
Полость среднего уха сообщается с полостью носоглотки с помощью евстахиевой трубы, по которой во время глотания воздух проходит в полость среднего уха.
Внутреннее ухо отличается наиболее сложным устройством. Оно состоит из трех частей: мешочков преддверия, улитки и трех полукружных каналов. Улитка воспринимает звуковые раздражения, а мешочки преддверия и полукружные каналы - раздражения, возникающие от перемены положения тела в пространстве. Звуковые волны, возникающие в окружающей среде проникают через наружный слуховой проход, приводят в колебание барабанную перепонку и через цепь слуховых косточек передаются в полость улитки внутреннего уха. Колебания жидкости в канале приводят в движение волокна основной перепонки в резонанс тем звукам, которые поступают в ухо. Колебания волокон улитки приводят в движение расположенные в них клетки кортиева органа. В результате этого возникает нервный импульс, который передается в соответствующий отдел коры больших полушарий головного мозга, где и синтезируется соответствующее слуховое представление.
Обоняние - это способность воспринимать запахи. Эта способность осуществляется посредством обонятельного анализатора, периферическим отделом которого (рецептором) являются специфические нервные клетки, расположенные в слизистой оболочке верхнего и отчасти среднего носовых ходов.
Человек обладает различной степенью обоняния к разным пахучим веществам.
Приятные запахи способствуют улучшению самочувствия человека, а неприятные могут оказывать угнетающее влияние, вызывать различные отрицательные реакции вплоть до тошноты, рвоты, обморока (от сероводорода, бензина и др.), они способны изменять температуру кожи, вызывать отвращение к пище, обострять чувствительность нервной системы, вести к подавленности, раздражительности.
Снижение и потеря обоняния часто возникают при воспалительных и атрофических процессах в слизистой оболочке носа. В некоторых случаях нарушение обоняния является одним из существенных симптомов поражения ЦНС.
Вкус - ощущение, возникающее при воздействии определенных химических веществ, растворимых в воде, на специфические вкусовые рецепторы, расположенные на различных участках языка.
Вкус складывается из четырех основных простых вкусовых ощущений: кислое, соленое, сладкое и горькое. Все остальные вариации вкуса являются результатом комбинации основных ощущений. Различные участки языка имеют различную чувствительность к вкусовым веществам. Кончик языка имеет наибольшую чувствительность к сладкому, края языка - к кислому, кончик и края — к соленому и корень языка наиболее чувствителен к горькому.
Механизм восприятия вкусовых веществ связывают со специфическими химическими реакциями на границе вещество — вкусовой рецептор. Предполагают, что каждый рецептор содержит высокочувствительные белковые вещества, распадающиеся при воздействии определенных вкусовых веществ. Возбуждение от вкусовых рецепторов передается в ЦНС по специфическим проводящим путям.
Осязание - сложное ощущение, возникающее при раздражении рецепторов кожи, наружных поверхностей слизистых оболочек и мышечно-суставного аппарата. Основное место в формировании осязания принадлежит кожному анализатору, который осуществляет восприятие внешних механических, температурных, химических и др. раздражителей кожи. Осязание складывается из тактильных, температурных, болевых и двигательных ощущений. Основная роль в ощущении принадлежит тактильным ощущениям - прикосновению и давлению.
Кожа - внешний покров тела — представляет собой орган с весьма сложным строением, выполняющий ряд важных жизненных функций. Кроме защиты организма от вредных внешних воздействий кожа выполняет рецепторную, секреторную, обменную функцию, играет значительную роль в терморегуляции и др.
В коже различают два слоя: верхний - эпителиальный (эпидермис) и нижний - соединительнотканный (собственно кожа - дерма). В коже имеется большое количество кровеносных и лимфатических сосудов.
Нервный аппарат кожи состоит из многочисленных пронизывающих дерму нервных волокон и особых концевых образований.
Важной защитной функцией кожи является ее участие в терморегуляции (поддержании нормальной температуры тела), 80% всей теплоотдачи организма осуществляется кожей.
Секреторная функция осуществляется сальными и потовыми железами. С кожным салом могут выделяться некоторые лекарственные (йод, бром), а также токсичные вещества.
Обменная функция кожи заключается в участии в регуляции общего обмена веществ в организме, особенно водного, минерального и углеводного.
Рецепторная функция кожи заключается в восприятии извне и передаче в ЦНС ряда ощущений.
Различаются следующие виды кожной чувствительности: тактильную, болевую, температурную. Тактильный анализатор воспринимает воздействие механических стимулов (прикосновение, давление). Наиболее высоко развита чувствительность на дистальных частях тела. Примерные пороги ощущения для кончиков пальцев руки - 3 г/мм2, на тыльной стороне пальца - 5 г/мм2, на тыльной стороне кисти - 12 г/мм2, на животе - 26 г/мм2, на пятке - 250 г/мм2.
Температурная чувствительность обеспечивается двумя видами рецепторов: одни реагируют только на холод, другие - только на тепло. Пространственные пороги зависят от стимулирующих факторов: при контактном воздействии ощущение возникает уже на площади в 1 мм2, при лучевом - начиная с 700 мм2. Абсолютный порог температурной чувствительности определяется по минимальному ощущаемому изменению температуры участков кожи относительно физиологического нуля, т.е. собственной температуры данной области кожи. Для тепловых рецепторов он равен примерно 0,2 С, для Холодовых 0,4° С. Порог различительной чувствительности около 1° С.
Болевая чувствительность. Ощущение боли возникает при нарушении нормального течения физиологических процессов в организме, обусловленном воздействием вредных для него факторов. Биологический смысл боли в том, что она, являясь сигналом опасности, мобилизует организм на борьбу за самосохранение. Под влиянием болевого сигнала перестраивается работа всех систем организма и повышается его реактивность. Субъективно человек воспринимает боль как тягостное, гнетущее ощущение. Объективно боль сопровождается рядом вегетативных реакций (расширение зрачков, повышение кровяного давления, бледность кожных покровов лица и др.), характерной позой и движениями, направленными на уменьшение боли.
Боль возникает при раздражении чувствительных нервных окончаний, заложенных в органах и тканях. К ним относятся специальные рецепторные образования, представляющие разветвления окончаний нервов, возбуждение от которых передается в ЦНС по двум видам нервных волокон, одни проводят болевые импульсы со скоростью 1-2 м/с, другие 10-15 м/с. Характер болевых ощущений зависит о.т особенностей органа и силы раздражительного воздействия. Например, боль при ранении кожи отличается от головной. При травме нервных стволов возникает жгучее болевое ощущение - каузалгия. Многочисленные заболевания характеризуются болью, которая указывает на наличие и локализацию процесса - так называемая симптоматическая боль. По месту возникновения различают два типа симптоматических болей:
Двигательный анализатор. Двигательные реакции (связанные с мышечным сокращением) являются одним из наиболее распространенных видов рефлекторных реакций организма, которые обеспечивают ориентацию и перемещение тела в пространстве. По характеру мышечных сокращений все двигательные реакции могут быть разделены на две категории:
Любой, даже самый простой двигательный акт является результатом очень сложно и точно согласованной работы многих мышечных групп, что в свою очередь отражает очень сложные процессы в ЦНС. При этом важную роль играет двигательный или кинестетический анализатор. При помощи двигательного анализатора можно оценить силу мышечного сокращения, амплитуду и направление движения, положение тела в пространстве и т.д.
С помощью анализаторов человек получает огромную информацию о внешнем мире. Следовательно, мозгом оценивается не вся, а наиболее важная информация. Получаемая от среды информация определяет работу функциональных систем организма и поведение человека. Для управления поведением человека и активностью его функциональных систем (т.е. выходной информации, идущей из мозга) достаточно около 10 бит/с при подключении программ, содержащихся в памяти.
Адаптация
Экстремальные факторы несовместимы с выживанием, они в отсутствии средств жизнеобеспечения неизбежно ведут к развитию патологии и смерти организма. При действии субэкстремальных факторов жизнь возможна за счет физиологических адаптивных механизмов.
Слово адаптация произошло от латинского adaptatio - приспособление. В узком смысле слова этим термином обозначают понижение чувствительности рецепторов к постоянно действующему адекватному раздражителю. Такая адаптация возникает вследствие изменения функционального состояния самих рецепторов, а также центральных отделов соответствующего анализатора.
Адаптация – это процесс приспособления организма к меняющимся условиям среды. Этот термин, означающий приспособление организма к общеприродным, производственным и социальным условиям. Адаптацией называют все виды врожденной и приобретенной приспособительной деятельности организмов с процессами на клеточном, органном, системном и организменном уровнях. Процессы адаптации всегда направлены на поддержание гомеостаза. В процессе адаптации прослеживается два этапа: начальный - срочный и долговременной адаптации.
Развитие стойкой, долговременной адаптации происходит постепенно в результате многократного действия на организм неблагоприятных факторов среды. В основе формирования этой формы адаптации лежит закон Вейхердта смысл которого заключается в том, что после возникших в результате действия экстремальных факторов отклонений гомеостаза организм не только "стремится" восстановить нарушенные параметры до исходного уровня, но и включает еще и дополнительные резервы. В результате развития "фазы суперкомпенсации" организм способен некоторое время поддерживать параметры внутренней среды на новом, более высоком уровне. Проведение повторных воздействий, каждый раз с нового уровня жизнедеятельности определяет суть тренировки в достижении стойкой долговременной адаптации.
Кратковременная адаптация имеет готовые физиолого-биохимические механизмы, тогда как долговременные адаптации имеют только генетические предпосылки для таких механизмов.
Механизмы адаптации
Процесс адаптации носит фазовый характер.
Первая фаза – начальная фаза. Она характеризуется тем, что при первичном воздействии внешнего необычного по силе или длительности фактора возникают генерализованные физиологические реакции, в несколько раз превышающие потребности организма. Эти реакции протекают некоординированно, с большим напряжением органов и систем. Поэтому их функциональный резерв скоро истощается, а приспособительный эффект низкий, что свидетельствует о «несовершенстве» данной форме адаптации.
Вторая фаза – переходная к устойчивой адаптации. Она проявляется в условиях сильного или длительного влияния возмущающего фактора либо комплексного воздействия. При этом возникает ситуация, когда имеющиеся физиологические механизмы не могут обеспечить должного приспособления к среде.
В целом во вторую фазу адаптации идет поиск организмом более выгодных механизмов функционирования.
Третья фаза – фаза устойчивой или долговременной адаптации. Основным условием наступления этого этапа адаптации является многократное либо длительное действие на организм факторов, мобилизующих вновь созданную функциональную систему. Организму нужна тренировка, во время которой происходит «фиксация сложившихся адаптационных систем и увеличение их мощности до уровня, диктуемого средой» (Е.П. Гора)
Организм переходит на новый уровень функционирования. Он начинает работать в более экономном режиме за счет уменьшения затрат энергии на неадекватные реакции.
По своей физиологической и биохимической сути адаптация – это качественно новое состояние, характеризующиеся повышенной устойчивостью организма к экстремальным воздействиям. Главная черта адаптационной системы – это экономичность функционирования, т.е. рациональное использование энергии.
Иммунитет
В адаптации организма важная роль принадлежит системе иммунитета (от лат. immunitas - избавление от чего-либо). Эта система включает 3 основных звена:
Механизмы неспецифической резистентности
Неспецифическая устойчивость организма обусловлена такими факторами защиты, как барьерная функция кожи, слизистых, лимфатических узлов и т.д., выделительная функция почек, дыхательного тракта, пищеварительной системы, потовых желез.
Важную роль в иммунитете играют защитные вещества плазмы крови, воздействующие на вирусы, микроорганизмы или их токсины, разрушающие или инактивирующие их.
Интерферон (глобулин плазмы крови), инактивирующий действие многих вирусов, пропердин (у-глобулин), некоторые полипептиды, лизоцим (мукополисахарид), лизины, непосредственно разрушают ряд бактерий. Эти вещества обеспечивают естественный (врожденный) гуморальный иммунитет
Лимфатические узлы представляют собой своеобразные фильтры для оттекающей от тканей лимфы. Попадающие в лимфу бактерии, их токсины и другие вещества уничтожаются и нейтрализуются клетками лимфоузлов и вырабатываемыми ими веществами. На пути от тканей в кровяное русло лимфа проходит через несколько таких фильтров и поступает в кровь очищенной.
Важную роль в иммунитете играют защитные вещества плазмы крови, воздействующие на вирусы, микроорганизмы или их токсины, разрушающие или инактивирующие их.
Мощным механизмом, освобождающим организм от чужеродных живых тел и веществ, является фагоцитарная реакция. Явление фагоцитоза (от греч. phagos (фагос) - пожиратель, kytos (цитос) - клетка) было открыто И.И.Мечниковым в 1908 году. Фагоцитами являются макрофаги. Наряду с макрофагами, которые способны переварить крупные частицы, есть микрофаги, захватывающие мелкие частицы и микробы. К ним относятся клетки белой крови — нейтрофилы.
Моноциты крови и нейтрофилы разновидность лейкоцитов, которым принадлежит важная роль в развитии многообразных защитных реакций. Кроме вышеуказанный существует еще несколько типов лейкоцитов
В зависимости от состояния организма содержание лейкоцитов варьирует. Процесс увеличения количества лейкоцитов носит название лейкоцитоз, уменьшения - лейкопения. Лейкоцитоз характерен для патологических (воспалительных) процессов, но наблюдается и у здоровых людей при эмоциональных нагрузках, усиленной мышечной работе, болевых ощущениях.
Иммунная система
Ответ со стороны иммунной системы называется иммунным. Понятие "иммунная система" имеет синоним - лимфоидная система.
Вещества, вызывающие ответ со стороны иммунной системы, называются антигенами. Антигены — органические вещества которые при попадании в организм способны вызвать в нем развитие специфических иммунологических реакций. Антигены характеризуются двумя основными свойствами: вызывают образование антител ; вступают во взаимодействие с соответствующими антителами. Антигены подразделяют на полноценные и неполноценные. Полноценные обладают способностью вызывать иммунный ответ. Неполноценные (гаптены) приобретают эту способность после соединения с белками организма.
Основная функция иммунной системы — обеспечение иммунитета. Иммунитет - это способ защиты организма от тел и веществ, несущих генетически чужеродную информацию (Петров, 1982). Иммунная система включает комплекс органов из которых выделяют центральные (тимус или вилочковая железа, костный мозг) и периферические (селезенка, лимфатические узлы, лимфоидные образования по ходу пищеварительного тракта, аппендикс, кровь).
Основная функция иммунной системы - связать и разрушить все* что несет чужеродную информацию.
Основной функциональной единицей иммунной системы является лимфоцит.
Лимфоциты выполняют различные функции, осуществляя реакции специфического клеточного и гуморального иммунитета.
Существует два класса лимфоцитов: Т-лимфоциты и В-лимфоциты. Символ "Т" получили лимфоциты, проходящие в своем развитии через тимус, их структурная и функциональная дифференцировка определяется гормоноподобными веществами, вырабатываемыми эпителием органа.
Различают Т-лимфоциты, обладающие цитолитическим действием на клетки, т.е. вызывающие их гибель. Эти клетки называют киллерными (от англ, to kill — убивать). Они убирают из организма мутантные клетки, опухолевые клетки, участвуют в отторжении чужеродного трансплантанта и т.д.
Т-лимфоциты оказывают влияние на функцию В-лимфоцитов, кооперируют с ними. Они получили название хелперов (от англ, to help -помогать). Наконец, Т-супрессоры оказывают регулирующие влияние на иммунный ответ, запрещают ответ на элементы собственных тканей.
Таким образом, специфический клеточный ответ иммунной системы — это ответ с участием Т-лимфоцитов. Он формируется по отношению к конкретному раздражителю - антигену: чужой клетке и является строго специфическим.
В-лимфоциты получили свой символ от особого органа у птиц - бурсы Фабрициуса. Это главный орган в системе созревания этих клеток.
Лимфоциты, проходящие через бурсу, в процессе своей дифференцировки превращаются в особые клетки, получившие название плазматических. У человека бурсы Фабрициуса нет, но лимфоциты с такими функциями есть, поэтому символ "В" остался за этими лимфоцитами. Считается, что аналогом бурсы Фабрициуса у человека является костный мозг. Функция В-лимфоцитов осуществляется с участием Т-хелперов и макрофагов.
Макрофаги не происходят от лимфоидной стволовой клетки, этого общего прародителя Т и В лимфоцитов. Они развиваются из предшественника, общего с гранулоцитным ростком кроветворения. Схематично процесс включения антителообразования протекает следующим образом: антиген, обработанный макрофагами распознается Т-хелперами. Т-хелпер посредством двух сигналов включает В-лимфоцит. Первый сигнал (специфический) представляет собой иммуноглобулин М в комплексе с антигеном, он доставляется В-лимфоциту при участии макрофага. Второй сигнал (неспецифический) подает Т-хелпер и макрофаг. В результате трансформации В-лимфоцит образует клон клеток, называемых плазматическими. Плазматические клетки синтезируют и выделяют во внутреннюю среду организма растворимые белковые образования, которые носят название антител. Антитело строго специфично тому антигену, который вызвал реакцию В-системы иммунитета. Защитное свойство антител проявляется в образовании комплекса антиген плюс антитело. Затем этот комплекс или подвергается растворению и выведению из организма, или фагоцитируется и переваривается.
Защита организма с участием В-системы иммунитета получила название приобретенного специфического гуморального иммунитета. Он срабатывает против всего чужого (микробы, вирусы), которое находится в крови, межтканевой жидкости, лимфе.
Система Т-лимфоцитов определяет клеточный иммунитет при большинстве вирусных инфекций, туберкулезе, бруцеллезе, осуществляет противоопухолевый иммунитет, противогрибковый иммунитет.
Система В-лимфоцитов срабатывает и защищает против большинства бактериальных и вирусных инфекций, возбудители которых находятся в крови.
В процессе активной иммунизации изменяется чувствительность организма к повторному введению соответствующего антигена, т.е. изменяется иммунореактивность организма, которая может выражаться как в повышении, так и в понижении чувствительности отдельных органов и тканей к микробам, ядам или другим антигенам.
Антитела по своей природе представляют иммуноглобулины. Это гетерогенная группа белков. Их подразделяют на пять классов: М, G , А, Е, Д. Иммуноглобулины G - классические антитела, они составляют основную массу (около 80%) иммуноглобулинов, легко проходящих через плаценту, активно связывают растворимые антигены бактерий, экзотоксины, вирусы. Иммуноглобулины М активируют фагоцитоз, оказывают действие на грамотрицательные бактерии (менингококки, гонококки). Иммуноглобулины А подразделяются на два вида: сывороточный и секреторный, защищают организм при кишечных и респираторных инфекциях.
Иммуноглобулинов Е в организме незначительное количество. Они играют важную роль в развитии аллергических заболеваний (бронхиальной астмы, аллергического ринита и др.) Физиологический уровень иммуноглобулинов -Е определяется и регулируется в процессе иммунологической реакции Т-супрессорами. Ослабление функции этих лимфоцитов приводит к гиперсекреции иммуноглобулинов Е в ответ на антигенное раздражение, иммунологическая реакция приобретает патологический характер. Функция иммуноглобулинов Д не выявлена.
Иммунная система саморегулируется, что достигается функцией Т-клеток супрессоров, а также гуморальными факторами, выделяемыми иммунокомпетентными клетками, тимусом и костным мозгом. Нарушение саморегуляции в системе проявляется в развитии состояния сенсибилизации (повышенной чувствительности), которое характеризуется накоплением в организме или сенсибилизированных лимфоцитов, или антител (класса Е или G). При повторном поступлении в организм того же антигена развертывается аллергическая реакция. Аллергия возникает только в сенсибилизированном организме.
Функции иммунной системы, направленные на обеспечение постоянства внутренней среде, следующие:
Все эти функции иммунной системы направлены на поддержание гомеостаза, обеспечение здоровья человека.
Иммунологическая реактивность организма во многом зависит от возраста. У новорожденных она резко снижена, у пожилых выражена в меньшей степени, чем в среднем возрасте.
В период становления иммунной защиты выделяют несколько, критических сроков, когда организм наиболее раним: