Биологические часы

Человеческое тело представляет собой сложную систему, организованную во времени и пространстве. При многих заболеваниях нормальная организация нарушается и заменяется аномальной динамикой. Болезни, характеризующиеся аномальной временной организацией, называются  д и н а м и ч е с к и м и   б о л е з н я м и.

Вся наша повседневная жизнь строго укладывается в 24-часовые рамки, в том числе и интенсивность физиологических функций колеблется в соответствии с наиболее заметным циклом чередования сна-бодрствования. Напр., ежедневное повышение и снижение порога болевой чувствительности наших зубов. Во второй половине дня порог болевой чувствительности зуба в полтора раза выше, а онемение в результате анестезии продолжается в несколько раз дольше, чем ночью. Удержание алкоголя в крови быстро возрастает примерно после 10 часов утра. Поэтому идти на прием к стоматологу лучше после обеда. Эффективность обезболивания максимальна тоже вскоре после полудня: доза наркоза, необходимая утром, днем может оказаться избыточной. Аллергические реакции возникают быстрее и проявляются тяжелее в начале ночи, чем в полдень. Печень удерживает низкий уровень алкоголя в крови вечером гораздо лучше, чем утром.

Поставить диагноз значительно  проще, зная клиническую норму с  учетом её ритмичности. Скажем, нормальная температура тела ночью ниже 36,6 ^оС, поэтому "нормальное" показание температуры в 3 часа ночи — симптом лихорадки. Аддисонова болезнь (бронзовая болезнь) и болезнь Иценко-Кушинга обусловлены нарушением функции надпочечников (соответственно недостаточностью и избыточностью), поэтому для их диагностики требуется измерять уровень гормона кортизола (гидрокортизона) в крови, но с учетом времени забора крови. Диагноз и терапевтические меры могут быть более эффективными, если их строить на основе циркадного цикла. Многие типы делящихся клеток предпочитают определенное время суток для репликации ДНК, поэтому циркадные вариации особенно ярко проявляются в токсичности

различных лекарственных  препаратов и эффектах облучения  с целью поразить делящиеся опухолевые клетки. Эрхард Хаус с коллегами  добился значительного повышения процента выживания среди мышей, больных раком, не увеличивая дозу лекарства, а сконцентрировав её в то время суток, когда опухолевые клетки предположительно более чувствительны, чем нормальные.

При применении гормональной терапии важно тоже правильно выбрать время для введения препарата, так, при недостаточности функции надпочечников больным обычно делают инъекции кортизона по утрам, когда в норме активность коры надпочечников максимальна. Введение кортизона в иное время суток будет подавлять деятельность и без того ослабленных надпочечников.

Во многих клинических  ситуациях используется в качестве терапевтического воздействия на пациента  п е р и о д и ч е с к а я  с т и м у л я ц и я . Например, введение лекарств и использование электронных сердечных пейсмекеров и механических вентиляторов, для повышения эффективности терапевтического действия которых были разработаны датчики, устанавливающие обратную связь между пациентом и механическим регулятором дыхания или сердцебиения. Эта связь позволяет облегчить управление этими приборами и избежать, опасной конкуренции между навязанным ритмом и внутренними ритмами.

У некоторых больных  диабетом могут возникнуть трудности  в установлении соответствующего графика  введения инсулина. У этих больных  периодическое введение инсулина в соединении с регулярным приемом пищи и режимом физической нагрузки оказывается неэффективным для поддержания уровня глюкозы в крови в нормальных пределах. Вместо этого могут быть нерегулярные флуктуации (напр., при слежении за уровнем глюкозы в крови после его повышения). Для таких пациентов необходимо разрабатывать схемы введения инсулина, основанные на данных о текущем уровне сахара в крови и понимании динамики системы его регуляции.

John Milton из Монреальского  нейрологического института предположил подавлять тремор с помощью периодической стимуляции. Этот эффект был бы аналогичен подавлению колебаний в сердечных клетках периодическими деполяризующими стимулами. Подобным образом упорядоченное во времени медикаментозное лечение способствовало бы подавлению припадков у эпилептиков с регулярной цикличностью заболевания.

Другой клинически важный случай взаимодействия между эндогенными  и экзогенными ритмами связан с суточной периодичностью. Циркадные  ритмы часто изменяются у людей  с эмоциональными расстройствами. Появилась  попытка лечить таких больных, восстанавливая нормальные фазовые соотношения между собственным циклом сна и бодрствования и нормальным 24-часовым циклом. Фазовый сдвиг циркадных часов  может осуществляться световым режимом, небольшими изменениями в режиме сна, навязываемыми в течение нескольких дней, и с помощью лекарств. Изменения в циркадном ритме могут  быть одним из проявлений, а не причиной эмоционального расстройства, так что устранение циркадных нарушений не осязательно будет производить лечебный эффект. Установление факта, что бензодиазепины могут влиять на циркадные ритмы у хомяков, навело на мысль о возможности уменьшения влияния поясных сдвигов во времени при перелетах на реактивных самолетах соответствующим введением лекарственных веществ, приводящим к фазовому сдвигу циркадного ритма. Но установить необходимые дозы и графики приема лекарств пока невозможно.

Сезонные и другие адаптивные виды ритмов также не являются простой реакцией на циклические  изменения среды обитания, а характеризуются  определенной эндогенностью. Учет физиологических  ритмов необходим при составлении рационального режима труда и отдыха человека, при выборе времени приема лекарств, особенно гормональных препаратов. Физиологические ритмы имеют и определенное диагностическое значение в клинике, физиологии труда и спортивной медицине: при различных заболеваниях и переутомлении отмечается их нарушение.

Многие заболевания  человека характеризуются необычной  и сложной динамикой. Анализ механизмов, лежащих в основе таких заболеваний, неизбежно связан с теоретическим  анализом наблюдаемой динамики. Методы изучения этих проблем заключаются в формулировании теоретических и биологических моделей болезни. Далеко идущей целью исследователей является помощь в разработке новых диагностических и терапевтических стратегий в лечении людей.

Литература

1. Биологические часы. под редакцией С.Э.Шноля, пер.  с англ.: М., 1964., с. 10-75.

2. Бюннинг Э. Ритмы Физиологических  процессов, пер. с нем.: М., 1961, с. 45-98.

3. Иберал А.С. и Мак-Калоон  У.С. Гомеокинез — организационный  принцип стожных жизненных систем // в кн.: Общие вопросы физиологических механизмов, под. ред. В.А.Трапезникова, М., 1970, с 170-181.

4. Кучеров И.О. и др. Длительные  биологические ритмы в динамике  мышечной работоспособности человека // в кн.: Кибернетика и вычислительная  техника, под ред. К.А.Иванова-Муромского, Киев, 1971, с. 79-95.

5. Слоним А.Д. Экологическая физиология  животных: М., 1971, с. 210-224.

6. Эмме А.М. Биологические часы.: Новосибирск, 1967, 115с.

7. Губский В.И. и ГУбский Л.В.  Циркадные ритмы и механизмы  циркадной организации // Усп. совр. биол., т. 68, 1969, с. 23-44.

8.Кандрор И.С. Очерки по физиологии  и гигиене человека на Крайнем  Севере.: М., 1968, с 56-59.

9. Комаров Ф.И., Захаров Л.В. и  Лисовский В.А. Суточный ритм  физиологических функций у здорового  и больного человека.: Л., 1966, с. 86-101.

10. Ливанов М.Н., Лебедева А.Н., Красавин  В.А. Значение спонтанной активности  нейронов для цепных реактивных  процессов // Журн.высш. нервн. деятельи, 1966, с. 45-48.

11. Доскин В.А., Лаврентьева Н.А.  Ритмы жизни.: М., 1991, с. 12-110.

12. Мурза В.А., Красильщиков Д.Г.  Биоритмы и гигиена.: 1978, с. 25-37.

13. Дедов И.И., Дедов В.И. Биоритмы  гормонов.: М., 1992, 55с.

14. Богдасарян Р.А. Частотно-индивидуальный  косайнор анализ. Частота биоритмов  — критерий раннего выявления  патологии. (Методические рекомендации), Ереван, 1980, 55с.

15. Л.Гласс, М.Мэки. От часов к  хаосу. Ритмы жизни.: М., 1991, 145с.

16. Артур Т. Уинфри. Время по  биологическим часам.: М., 1990, 250с.