CC BY
472
УДК 612.821:572.02
Кривощеков Сергей Георгиевич
Доктор медицинских наук, профессор ФГБОУ НИК физиологии СО РАМН, [email protected], Новосибирск
стресс, функциональные резервы и здоровье
Аннотация. В статье описываются теоретические аспекты стресса, адаптивные механизмы и функциональные резервы, обеспечивающие сопротивляемость организма в экстремальных условиях жизнедеятельности. На примере гипоксического воздействия рассматриваются кратковременные и долговременные защитные реакции, системные и клеточные механизмы регуляции функций, эффекты прекондиционирования и технологии повышения адаптационных резервов.
Ключевые слова: стресс, адаптивные механизмы, гипоксия, функциональные резервы
Krivoshchekov Sergey Georgievich
Dodor of Medical Sciences, Professor; of Scientific Institute of physiology of Russian Acadamy of Sciences, Sibirian branch, [email protected], Novosibirsk
STRESS, FUNCTIONAL RESERVES AND HEALTH
Abstract. The theoretical aspects of stress, adaptive mechanisms and the functional reserves providing resistibility of an organism in extreme conditions of ability to live are described. On the example of hypoxic influences short-term and long-term protective reactions, system and cellular mechanisms of regulation of functions, effects of ischemic precondition and technologies of increase of adaptable reserves are considered.
Keywords: stress, adaptive mechanisms, hypoxia, functional reserves.
Стресс (англ, stress - напряжение), состояние напряжения, возникающее у человека и животных под влиянием сильных воздействий. Раскрытие роли неспецифических адаптационных реакций, лежащих в основе взаимодействия организма с неблагоприятными факторами внешней среды принадлежит канадскому ученому Гансу Селье (1907-1982). Концепция стресса позволила трактовать различные физиологические и психологические проявления адаптации в ее целостности и развитии. Вместе с тем, термин «стресс» нередко используется для обозначения разных явлений: а) сильное, неблагоприятное, отрицательно влияющее на организм воздействие, б) сильная неблагоприятная для организма физиологическая или психологическая реакция на действие стрессора; в) неспецифические черты (элементы) физиологических и психологических реакций организма при экстремальных воздействиях, вызывающих интенсивные появления адаптационной активности. Механизмы развития стресса достаточно хорошо
исследованы и описаны. При любом воздействии различных экстремальных факторов, как физических (боль, гипоксия, жара, холод, травма и др.), так и психических (опасность, конфликт, радость и др.), в организме возникают однотипные (неспецифические) физиологические и биохимические изменения, направленные на преодоление их действия. Установлено, что комплекс стрессор-ных реакций включает в себя активизацию вегетативной нервной системы, в частности адренергических , холинергических и серо-тонинергических нейронов, возбуждение гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы (ГГАС), активизацию ренин-ангио-тензинной, калликреин-кининовой системы (РАС и ККС), а также функциональные сдвиги в сердечно-сосудистой системе (ССС), инволюцию тимико-лимфатического аппарата, изменение клеточного состава крови и ее способности к свертыванию и фибри-нолизу. При стрессе развиваются компенсаторные, защитные реакции, задача которых состоит в предупреждении развития патоло-
гических изменений и грубого нарушения гомеостаза. Концепция стресса легла в основу разработанной Г. Селье (1960) теории «общего адаптационного синдрома» (ОАС), в которой он описал его основные защитные механизмы и стадии развития [6]. Первая -стадия тревоги, связана с мобилизацией защитных механизмов организма. Во время этой стадии нервная и эндокринная системы отвечает нарастающей активацией всех трех осей. При этом главную роль играет адрено-кортикальная система. Вторая стадия - сопротивления или резистентности. Эту стадию отличает максимально высокий уровень сопротивляемости организма к действию вредоносных факторов. Она выражает усилия организма поддержать состояние гомеостаза (равновесия внутренней среды) в изменившихся условиях. Последняя - стадия истощения, развивается в случае если воздействие стрессора продолжается и в какой-то момент «энергия адаптации», т. е. адаптивные механизмы, участвующие в поддержании стадии резистентности, исчерпываются. По утверждению Селье, стресс может быть не только вреден, но и полезен для организма (эустресс), поскольку мобилизует резервные возможности (функциональные резервы), и/или повышает устойчивость к отрицательным воздействиям (инфекциям, кровопотере и др.), а иногда может приводить даже к полному исчезновению соматических заболеваний. Эти эффекты стресса нашли отражение в ряде нетрадиционных подходов в лечении хронических заболеваний. Вредный стресс (дистресс) снижает сопротивляемость организма, вызывает возникновение и утяжеление течения заболеваний. Установлено, что развитие дистресса обусловлено либо чрезмерной интенсивностью фактора, либо неадекватной реакцией гормональной системы на действие стрессора. Следует признать, что природа различий эустресса и дистресса во многом неясна.
Особенности стрессов. При сильном кратковременном действии фактора в основном реализуется первая стадия - мобилизации адаптационных резервов («тревога»), в ходе которой тратятся наличные функциональные резервы на основе существующей программы реагирования организма. Примером кратковременного стресса можно считать реакцию организма спортсмена
в условиях ответственных соревнований. Эффекты этих воздействий, опосредуются функциональными резервами и функциональным состоянием человека [2; 7; 12]. Длительный стресс - постепенная мобилизация и расходование функциональных и структурных резервов. Симптоматика длительного стресса напоминает начальные симптомы соматических, либо психических болезненных состояний. Причиной длительного стресса может также стать многократное повторение субэкстремальных факторов, под действием которых попеременно «включаются» процессы адаптации и реадаптации. При длительном пребывании в экстремальных условиях возникает сложная картина изменений физиологических, психологических и социально-психологических характеристик человека и формируется новая программа реагирования [5]. Примером длительного стрессирования могут служить психо-физиологических изменений в организме человека при работе экспедиционно-вахтовым методом в условиях Севера [1; 4]. Поскольку стресс представляет собой неспецифический компонент адаптации, в основу которого заложено интенсивное использование энергетических и пластических ресурсов для адаптационной перестройки, индивидуальные особенности организма играют существенную роль. В частности установлено, что в зависимости от типологии личности (темперамента), специфики тренировочного процесса, индивидуальной психологической выносливости - ответные реакции на гипоксию могут существенно различаться [3; 9]. Существуют особенности в картине стресса в зависимости от модальности раздражителя: физический (физиологический, первосигнальный) и психоэмоциональный (второсигнальный) стрессы. При физическом стрессировании картина в целом совпадает с основными механизмами и стадиями стресса. Особенностью психоэмоционального стресса является вовлечение в механизм развития когнитивной интерпретации, т. е. значения, которое человек приписывает данному раздражителю. Воспринимаемые события получают оценку в структурах мотивационно-потребностной сферы (гипоталамусе и лимбической системе). При этом любой раздражитель получает двойную интерпретацию - объективную
(в коре больших полушарий) и субъективную (в лимбической системе). В случае если субъективная оценка говорит об угрозе, она приобретает роль триггера, автоматически запуская механизм соматического ответа. Наиболее продолжительные соматические реакции на стресс являются результатом активации всех «эндокринных осей»: адрено-кортикальной, соматотропной и тироидной, связанные с активацией коры и мозгового вещества надпочечников и щитовидной железы. Все эти биохимические и физиологические изменения отражают эволюционную историю развития механизмов адаптации человека к событиям, угрожающим его жизни. В современном мире стресс, нередко ограничиваясь только внутренними проявлениями, без внешней разрядки и, потому, может приобретать затяжной (психо-эмоциональ-ный) характер. Индивидуальные особенности. В 1974 г. вышла книга М. Фридмана и Р. Розенмана «Поведение А-типа и ваше сердце», в которой анализировалась взаимосвязь стресса и заболеваний сердечно-сосудистой системы. По мнению авторов, существует 2 полярных типа поведения и соответственно группы людей, у которых преобладает один из двух вариантов поведения: тип А или тип Б. К первому типу относится поведение, ориентированное на успех и жизненные достижения. И этот тип поведения значительно повышает риск сердечно-сосудистых заболеваний и скоропостижной смерти. Для типа А характерен высокий уровень двигательной активности и преобладание симпатических реакций, т. е. для этого типа характерна постоянная готовность к действию. Тип Б представляет вариант реагирования с преобладанием парасимпатических эффектов, для него характерно снижение двигательной активности и относительно низкая готовность включаться в действие. Перечисленные различия определяют разную чувствительность того и другого типа к стрессогенным воздействиям. Один из путей профилактики сердечно-сосудистых заболеваний состоит в том, чтобы уменьшить в стратегии поведения пациента проявлений типа А.
Поведенческие стратегии совладания со стрессом. Проблеме совладания со стрессом посвящено множество исследований. Среди них наиболее популярны работы, изучающие механизм действия копинг-
стратегий (поведенческих стратегий), их связь с личностными ресурсами и другими психологическими характеристиками [13]. Установлено, что стили совладающего поведения влияют на ход процесса адаптации и самочувствие человека. Использование активных совладающих поведенческих стратегий способствуют улучшению самочувствия. Избегание проблем и применение пассивных стратегий ведет к нарастанию негативной симптоматики, ухудшению физического и психического состояния. Выделяют 3 копинг-стиля, соответствующих основным сферам психической деятельности: поведенческие ответы, которые изменяют ситуацию; ответы, которые изменяют значение или оценку ситуации; ответы, нацеленные на контроль негативных ощущений [16]. Одним из наиболее удачных инструментов исследования базисных стратегий поведения человек можно считать «Индикатор ко-пинг-стратегий» [8]. Идея этого опросника заключается в том, что все поведенческие стратегии, которые формируются у человека в процессе жизни, разделяют на 3 группы:
1. Стратегия (активная) разрешения проблем, при которой человек старается использовать все имеющиеся у него личностные ресурсы для поиска возможных способовэффективногоразрешенияпроблемы.
2. Стратегия (активная) поиска социальной поддержки, при которой человек для эффективного разрешения проблемы обращается за помощью и поддержкой к окружающей его среде: семье, друзьям, значимым другим людям. 3. Стратегия избегания, при которой человек старается избежать контакта с окружающей его действительностью, уйти от решения проблем.
Особое место в современном мире занимает проблема отсроченных проявлений стресса. При кризисных ситуациях, связанных со стихийными бедствиями, техногенными катастрофами, межнациональными конфликтами и другими экстремальными происшествиями, которые выходят за рамки нормального человеческого опыта, порой возникают проявления отсроченной психологической травмы. Её симптомы видны: на уровне организма (постоянные головные боли, нарушение деятельности сердечно-сосудистой и желудочно-кишечной систем и другое), на эмоциональном уровне (раздра-
жительность, агрессивность), на личностном уровне (утрата интереса к жизни, учебе, работе), на уровне поведения (неадекватность, алкоголизм, замкнутость). Термин «посттравматическое стрессовое расстройство» (ПТСР) связан с именем американского психоаналитика А. Kardinera (1980), который рассматривал психическую травму как событие с высоким уровнем возбуждения. В 1998 г. в Монреале на симпозиуме «Переосмысление травмы в транскультуральном мире» были рассмотрены разные подходы к травме в соответствии с критериями диагностики ПТСР по DSM-IV Было доказано, что ПТСР - это не нормальная реакция на патологическую ситуацию, а серьезная болезнь, разрушающая веру в способности человека самому контролировать свою судьбу. У лиц с ПТСР развивается особое поведение, называемое «пассивным, фаталистическим личностным стилем».
Функциональные резервы (ФР). Развития стресса у конкретного человека очень сильно зависит от его ФР (физиологических и психологических), а также стратегии переживания стресса. Примером использования ФР для борьбы со стрессом может служить ответ организма на гипоксический стресс. Как известно, кислород необходим для процессов окислительного фосфорилирования, то есть для синтеза АТФ, и его дефицит нарушает протекание всех процессов в организме, зависящих от энергии АТФ: работу мембранных насосов, транспортирующих ионы против градиента, синтез медиаторов и высокомолекулярных соединений - ферментов, рецепторов для гормонов и медиаторов. При недостатке О2 в клетках ЦНС нарушаются процессы возбуждения и передачи нервного импульса и начинаются сбои в нервной регуляции функций организма. Основные адаптивные стратегии являются общими для всех случаев гипоксии: 1) пытаться поддерживать энергообеспечение организма, то есть синтез АТФ, на необходимом уровне; 2) снизить потребность организма в энергии, то есть уменьшить активность и уровень метаболизма; 3) использовать анаэробные процессы синтеза АТФ, но при этом повысить способность переносить сдвиги кислотно-щелочного равновесия. При остром снижении содержания О2 в артериальной крови ниже 80 мм рт ст происхо-
дит: а) мобилизация транспортных систем за счет действия гипоксии на интерорецепторы (ЧСС, МОК, выброс эритроцитов из селезенки), перераспределение крови в наиболее важные органы (увеличение мозгового и коронарного кровотока за счет снижения кровотока в других органах); б) активация транспортных систем (осуществляется за счет симпатического отдела вегетативной н. с.); в)включение механизма анаэробного гликолиза (повышенный выброс норадре-налина - медиатора симпатического отдела н. с. и адреналина - гормона мозгового слоя надпочечников, которые через систему внутриклеточных посредников активируют ключевой фермент расщепления гликогена -фосфорилазу). Успешность работы этих механизмов отражает функциональный резерв организма.
При длительной гипоксии основная нагрузка переносится с готовых механизмов улучшения транспорта и утилизации О2, на повышение изменение экономичности энергетических процессов. Это достигается стимуляцией биосинтетических процессов в системах транспорта, регуляции и энергообеспечения: а) в системах транспорта -разрастание сосудистой сети (ангиогенез) в легких, сердце, головном мозге; б) в регуляторных системах - увеличение активности ферментов, ответственных за синтез медиаторов и гомонов и увеличения числа рецепторов к ним; в) в системах энергообеспечения - увеличения числа митохондрий и ферментов окисления и фосфорилирова-ния, синтез гликолитических ферментов; г) в системе крови стимуляция эритропоэза и появление фетального HbF обладающего большим сродством к кислороду.
Ключевую роль в индукции эритропоэ-за, ангиогенеза и гликолиза играет железосодержащий белок HIF-1 (hypoxia inducible factror), активирующийся при гипоксии. Он усиливает транскрипцию генов эритро-поэтина, фактор роста сосудов, ферментов гликолиза, вызывая комплексный ответ на долговременную гипоксию. В клинике компенсаторные процессы рассматриваются как приспособительные реакции организма на повреждение тканей, основу которых составляет гиперплазия.
Технологии повышения функциональных резервов. Внимание многих исследовате-
лей привлекают факты, в которых наряду с повреждающими, обнаруживаются положительные эффекты кратковременных повторяющихся стрессов. При этом вид воздействующего фактора не играет роли. Защитный эффект может быть достигнут преэкспозицией гипоксии, ишемии или других стрессоров, таких как гипотермия, перфузия кровью, обедненной кислородом, искусственно вызванная тахикардия, а также путем фармакологического стрессирования, например, норадреналином, Эти воздействия получили название «эффекты пре-кондиционирования» [15; 17]. Расширение функциональных возможностей и толерантности организма к стрессу в результате эти воздействий отражает, по сути, расширение функциональных резервов организма. Основу терапевтических эффектов составляют компенсаторные механизмы адаптации.
В частности, одним из способов повышения ФР является интервальная гипокси-ческая тренировка (ИГТ). Результаты наших [11; 14] исследований о влиянии ИГТ на организм человека для повышения гипок-сической устойчивости (функциональных резервов) показали, что уже после 1-ого сеанса ИГТ обнаруживается перенастройка афферентной сигнализации (снижение гипоксической чувствительности при параллельном нарастании гиперкапнической реактивности). Следствием этого является некоторое снижение МОД в условиях нор-моксии и накопление СО2 в легких и крови. Известно, что углекислый газ - универсальный ингибитор генерации активных форм кислорода клетками. СО2 в физиологических дозах повышает степень сопряженности дыхания и фосфорилирования, увеличивает скорость фосфорилирования, оказывает сосудорасширяющий эффект, отчасти посредством ингибирования супероксидно-го анион-радикала. Параллельно, неспецифический системный ответ охватывает и функцию сердечной мышцы. Так индекс напряжения ритма сердца (по методике вариабельности сердечного ритма) снижается на 34%, а амплитуда моды на 14%. Это указывает на ослабление симпатического контроля сердечной функции. Тест посток-клюзионной гиперемии показывает, что в системный ответ вовлекаются периферические структуры регуляции - сеанс дробной
гипоксии снижает ее на 13%. Одновременно снижается мышечный кровоток и возрастает периферическое сопротивление. Это позволяет говорить о быстрой перенастройке местных механизмов регуляции сосудистого тонуса и перераспределения 02 в пользу сердца и мозга (синдром “обкрадывания”). Пороги температурных ощущений теплого и прохладного закономерно увеличиваются, а межпороговый интервал - возрастает на 60%. По-видимому, в коре развивается диф-ференцировочное торможение, при котором восприятие специфической рецепции - сохраняется или усиливается (рецепция на 02 и СО2), а неспецифической - снижается (принцип доминанты по Ухтомскому). Мультисистемный анализ показывает также вовлеченность ЦНС в регуляцию функций при ИГТ. Если в исходном состоянии структура корреляционных связей демонстрирует большую вовлеченность левого полушария в процессы центральной регуляции дыхания, то после сеанса ИГТ наблюдается разрушение множественных корреляционных связей мощности ритмов ЭЭГ с показателями чувствительности дыхательного центра и газообмена, которое сохраняется более одного часа. Можно предполагать, что оптимизация управления дыханием нарушается, поскольку падает кооперация подкорковых процессов в окципитальной, височной и теменной областях левого полушария, о чем свидетельствует снижение когерентности между этими зонами мозга. Вероятно, в мозге организуются новые экстренные временные механизмы (программы) регуляции. Динамика регуляции дыхания, кровообращения и терморецепции в процессе 10-дневной ИГТ свидетельствуют о накоплении и закреплении функциональных перенастроек в нервной, дыхательной, сердечно-сосудистой системе и терморегуляции. В дыхательной системе фазная динамика уровня потребления О2 сочетается с ростом эффективности вентиляторной функции, дальнейшим ослаблением роли гипоксического и усилением - гипер-капнического драйва. Можно полагать, что адаптация при ИГТ базируется на перенастройке специфической и неспецифической хеморецепторной чувствительности. После 10-дневной тренировки ИГТ наблюдается формирование главного узла переработки информации (по бета-диапазону), вовлека-
ющего активность левой окципитальной области и всех отведений правого полушария, что свидетельствует о подключении подкорковых образований в исследуемый процесс и усиление влияния восходящей активирующей системы (РФ). Перестройка показателей дыхания после проведения 20 сеансов ИГТ сопряжена с временной инверсией полушарного доминирования по показателям спектральной мощности ЭЭГ. Происходит изменение средних уровней межполушарной когерентности, при этом первоначально в бета-диапазоне, а позднее и в альфа-диапазоне формируются узлы переработки информации, связанные с СО2. После прекращения 20-дневной ИГТ, показатели ЭЭГ, чувствительности дыхательного центра и газообмена не возвращаются к фоновому состоянию в течение двадцати дней восстановительного периода, что свидетельствует о формировании новой функциональной системы контроля газового гомеостаза. Таким образом, ИГТ может рассматриваться в качестве технологии повышения функциональных резервов организма, реализация которой основана на принципах экономизации функций. Тренировка функциональных резервов организма (физиологических механизмов компенсации), составляет основу профилактических и лечебных эффектов технологии ИГТ.
Библиографический список
1. Кривощеков С. Г. Биоритмологические маркеры дизадаптации при вахтовом труде на Севере// Рос. физиол. журнал им И. М. Сеченова. -2012. - Т. 98. - №1. - С. 57-71.
2. Кривощеков С. Г., Бочаров М. И. Функциональные резервы и состояния организма. Учебное пособие. - Ухта: УГТУ, 2010. - 79 с.
3. Кривощеков С. Г., Ковтун Л. Т., Некипело-ва Н. В. Реакция кардиореспираторной системы здоровых людей на гипоксическое воздействие в зависимости от психофизиологических характеристик// Бюллетень СО РАМН. 2010. - Т. 30. -№ 4. - С. 14-18.
4. Кривощеков С. Г., Охотников С. В Производственные миграции и здоровье человека. -Москва-Новосибирск, Медицина, 2000. - 118 с.
5. Медведев В. И. Адаптация человека. - СПб, Институт мозга человека РАН, 2003. - 584 с.
6. Селье Г. Очерки об адаптационном синдроме. - М.: Медицина, 1960. - 254 с.
7. Солодков, А. С. Сологуб Е. Б. Физиология человека: общая, спортивная, возрастная. - М.: Терра-Спорт, Олимпия Пресс, 2001. - 520 с.
8. Amirkhan J. H. Factor analiticaly drived measure о£ wping: the strategy indicator // J. о£ Pe^nanty and Sоcial Psyctotogy. - 1990. -N 59. - P. 1066-1074.
9. Balioz N. V., Krivoschekov S. G. Individual typological features in the EEG of athletes after acute hypoxic treatment // J. Human Physiology. - 2012. -Vol. 38. - N 5. - P. 470-477.
10. Krivoshchekov S. G., Divert G. M., Divert V. E. Individual characteristics of external respiration during intermittent normobaric hypoxia // Human Physiology. 2006. - V. 32. - N 3. - P. 301-307.
11. Krivoschekov S. G., Divert G. M., Divert V. E. Response of subjects trained to hold their breath to intermittent normobaric hypoxia. J.: Human Physiology. - 2007. - V. 33. - N 3. - P. 320-325.
12. Krivoschekov S. G., Pinigina I. A. Cardiovascular adaptation to high physical activity in the North// Int. J. Circumpolar Health. - 2010. - sup-pl. - 7. - P 174-178.
13. Lazarus R. S. From psychological stress to the emotions: a history of changing outlooks. 1993. - N 44. - p. 1-21.
14. Leutin V. P., Platonov Ya. G., Divert G. M., Krivoschekov S. G. Changes in the central regulation of the respiratory functional after a single session of intermittent normobaric hypoxia// J.: Human Physiology. - 2003. - Vol. 29. - N 1. - P. 8-9.
15. Murry C. E, Jennings R. B, Reimer K. A. Preconditioning with ischemia: a delay of lethal cell injury in ischemic myocardium// Circulation. -1986. - N 74. - P. 1124-1136.
16. Pearlin L. I., Schooler C. The structure of coping// J. Health Soc. Behavior. - 1978. - N19. -p. 2-21.
17. Tomai F, Crea F, Chiariello L, Gioffre PA. Ischemic preconditioning in humans. Models, mediators, and clinical relevance// Circulation. - 1999. -100. - P. 559-563.
