Введение к работе
Актуальность проблемы. Интенсивное освоение высокогорных регионов обусловлено экономическими и социальными потребностями современного общества, что вызывает необходимость решения комплекса медико-биологических проблем обеспечения здоровья и жизнедеятельности человека з условиях горного климата Бот почему изучение закономерностей формирования процесса адаптации организма к экстремальным факторам высокогорной среды остается одним из приоритетных направлений зоологической физиологии человека.
Известно, что гипобарическая гипоксия, резкие суточные и вну-трисезонные перепады температур в сочетании с другими природно-климатическими факторами высокогорной среды предъявляют высокие требования к организму, вызывая глубокие приспособительные сдвиги в разньк функциональных системах. Вместе с тем, многие аспекты проблемы высокогорной адаптации остаются малоразработанными. Одним из них является вопрос об адаптивной перестройке терморегуляции - важнейшей функции организма и наиболее чувствительной к действию различных экстремальных факторов среда Шскольку в условиях высокогорья доминирующим фактором развития дизадаптацион-ных синдромов выступает сочеганное влияние гипоксии и низкой температуры среды, то это не может не отражаться на системе обеспечения температурного гомеостаза организма, .. .
Давно замечено, ^что гипоксия, также как и адаптация к ней, сопровождается у животных стойким снижением температуры тела и терморегуляторного теплообразования, что не без оснований относят к признакам нарушения терморегуляции организма (Слоним.1962; Иванов, 1968). Причем существуют разные и часто противоречивые взгляды на механизмы ослабления гомойотермии организма на холоде при гипоксии, связывающие их: с понижением терморегуляторной сократительной активностью скелетных мывд вследствие угнетения специфи-цеских нейронов центра терморегуляции (Иванов,1966); со снижением теплового эффекта мышечных сокращений (Баженов и др. ,1978); с подавлением несократительного термогенеза (Blatteis,1972). Допускается также возможность увеличения теплоотдачи организма (Gell-horn, 1937; Баженов, 1986), что не всегда поддается объяснению, т.к. при гипоксии отмечалось (в разных случаях), как усиление кровотока на периферии тела (Chalmers,Korner, 1966; Chiong, Hatcher,І972), так и его ослабление (Ван Лир, Стикней,1967; Durand et al. ,1971;
- 4 -Martineaud et al. ,1972 и др.).
Исследований, посвященных специальному изучению функционирования системы терморегуляции человека в условиях высокогорной гипоксии, сравнительно мало (Nair et al. ,1971; Mathew et al. ,1971; Blatteis, Lutherer,1976; Little, Hanna.1981; LeBlanc,1987; Wood, 1990) и до сих пор нет единого представления о направленности адаптивных изменений регуляции температурного гомеостаза, как в состоянии физиологического покоя, так и при разных возмущающих воздействиях на организм. Особенно это касается долговременных периодов адаптации к высокогорью, где спорными остаются вопросы изменений температуры тела и базального метаболизма, терморегуляторного теплообразования и сосудистого компонента реакций на холоде. При этом практически не изучены: характер взаимодействия сердечно-сосудистой системы и внешнего дыхания с терморегуляцией; соотношение теплопродукции и теплоотдачи в обеспечении гомойотер-мии органиама при Холодовых воздействиях; структура и терморегуляторная эффективность периферических вазомоторных реакций на холод; чувствительность температурного анализатора; механизмы регуляции теплового баланса организма при произвольной мышечной деятельности в условиях разных температур окружавшей среды.
Очевидно, проведение детальных исследований процесса терморегуляции, включая регуляторные и эффекторные его звенья, а также определение количественных характеристик энерго- и теплообмена (при разных экспериментальных воздействиях) у человека в период длительной адаптации к высокогорью представляется актуальным, с одной стороны; для теоретического понимания сложной цепи физиологических процессов, обеспечивающих устойчивость к комплексу адап-тогенных факторов, с другой - для практического целенаправленного управления адаптационным процессом в этих условиях.
Методологической основой работы стали концептуальные положения о средней температуре тела и/или теплосодержании как о предмете терморегуляции, а также о способности последней поступаться точностью поддержания температурного гомеостаза ради мощности реакции . при действии экстремальных факторов на организм с целью "сохранения самой жизни" (Иванов,1990).
Работа выполнена в рамках Всесоюзных программ - "Высокогорная гипоксия и деятельность", "Глобальные изменения окружающей среды и климата", а также региональных программ - "Комплексные исследования природных и природно-техногенных катастроф в горных
- 5 -районах и современные экологические процессы в биосфере, обусловленные человеческой деятельностью", "Экодого-физиологические проблемы жизнедеятельности человека в горах".
Цель работы. Раскрыть особенности терморегуляции и характер формирования функционального ответа организма на холод у человека при адаптации к условиям высокогорья.
Задачи исследования.
-
Изучить особенности, регуляции температурного гомеостаза у человека при длительной адаптации и постоянной жизни в условиях высокогорья.
-
Определить чувствительность температурного анализатора к холоду у человека в высокогорье.
-
Изучить структуру и эффективность терморегуляторного ответа организма на внешние холодовые воздействия при адаптации к высокогорью.
-
Выявить влияние длительной адаптации к высокогорье на аэробную производительность и регуляцию теплового баланса организма при мышечной деятельности.
-
Раскрыть особенности реагирования системы терморегуляции на изменения температурных условий средь в покое и при мышечной деятельности у жителей высокогорья и равнины.
Научная новизна. Впервые на основании комплексных исследований функционирования системы терморегуляции получены новые факты об изменениях регуляции температурного гомеостаза при разных физиологических воздействиях на организм у человека в процессе формирования долговременной адаптации к высокогорью.
. Установлено, что" у человека при длительной адаптации к высокогорью:
снижается общая теплопродукция и суммарная.теплоотдача, не вызывающие нарушений температурного гомеостаза органивма;
модифицируется работа температурного анализатора - повышается количество функционирующих в" коле "Холодовых точек", снижается температурный порог для ощущения холода и обостряется общее восприятие низких температур окружающей среды, а такяе (судя по данным математического моделирования) повышается роль метаболического компонента реакции и снижается значимость изменений температурных параметров организма (кожи и средней температуры тела) в формировании общей чувствительности человека к холоду;
изменяется структура и терморегуляторная эффективность пе-
риферического компонента сосудистых реакций на холод, что выражается в ослаблении начальной ваэоконстрикции и увеличении длительности вазодилататоркого эффекта, обеспечивающим торможение развивающейся гипотермии поверхностных тканей (кожи), при этом происходит понижение чувствительности адренореактивных структур к ва-аоактивным препаратам (меэатону и нитроглицерину), не изменяющим терморегуляторного ответа;
приспособление организма к общим Холодовым воздействиям достигается благодаря повышенному уровню напряжения гомеостатичес-ких систем (вегетативной регуляции, кровообращения, внешнего дыхания) и сопровождается увеличением теркирегуляторной теплопродукции, изменением структуры теплоотдачи (повышение конвекцией через дыхание, но понижение с дистальных отделов конечностей) и снижением дефицита тепла в организме;
индивидуальная способность поддержания высокой активности симпатической нервной системы в ответ на холодовые воздействия определяет меньшее нарушение теплового баланса организма и повышение чувствительности к холоду;
снижается КПД мышечной работы на холоде, увеличиваются суммарные теплопотери конвекцией и радиацией, понижается интенсивность потоотделения и больше повышается теплосодержание организма по сравнению с условиями равнины, что указывает на активную перестройку процессов теплообмена, приводящих к повышению теплотворной функции мышечной деятельности.
Впервые показано, что у высокогорной популяции, в отличии от равнинной, повышена чувствительность температурного анализатора к термическим раздражителям разной модальности, сужен температурный диапазон для возникновения специфических терморегуляторних реакций (холодовой дрожи и термического потоотделения), а также повышен тепловой эффект мышечной работы в тепле и понижен на холоде. Это свидетельствует о глубоких преобразованиях з системе терморегуляции у человека в процессе генофенотипической адаптации к высокогорью, включая изменения регуляторних и эффекторных ее звеньев.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
В период длительной адаптации к высокогорью у человека изменяется соотношение теплообразования и теплоотдачи, не вызывавшее нарушений температурного гомеостаза организма.
-
При длительной адаптации к высокогорью изменяется чувс-
твительность человека к холоду.
-
Адаптация к высокогорью приводит к изменению структуры и терморегуляторная эффективности периферического компонента сосут дистых реакций, системных механизмов регуляции теплообразования и теплоотдачи, что обеспечивает ослабление гипотермического эффекта при внешнем холодовом воздействии.
-
Длительная адаптация к высокогорю включает в себя преобразование процессоз регуляции теплового баланса организма при произвольной MbEH94f50ft ДеЯТеЛЬКОСТИ.
-
У коренных кителей высокогорья сужена зона термонейтральности и понижены температурные пороги для возникновения специфических терморегуляторних реакция в ответ на изменяющиеся температурные условия окружающей среда
-
Высокогорные и равнинные популяции существенно различается по тепловому эффекту мьакчной деятельности в тепле и нз холоде за счет рае.чых соотношений теплообразования и теплоотдачи.
Теоретическое и практическое значение работы. Получены новые знания о путях функциональной перестройки в системе терморегуляции, об особенностях системного и регионарного обеспечения терморегуляторного ответа на внешние холодоеыэ воздействия, об активном преобразовании механизмов теплообмена организма при і.іиечной деятельности у человека в период формирования долговременно;? адаптации к высокогорью. Все это расЕкрчет общие представления о функциональной подвижности процессоз терморегуляции организма и обозначает новые перспективы познания сложной цепи организации гомео-статических систем у человека при адаптации .к экстремальным факторам внешней среды и высокогорью, в частности.
Разработанный нами (Бочаров, Сорокин,1992) принципиально но-еый метод фазового анализа сосудистых терморегуляторних реакций можно использовать при эколого-физнологических исследованиях для качественной и количественной оценки периферических вазомоторных эффектов.
Основные результаты исследований имеют важное практическое значение для оценки и коррекции тепловых состояний организма, разработки комплекса мероприятий (санитарно-гигиеническое нормирование и социально-технические меры зашиты), направленных на-повышение эффективности деятельности человека в высокогорье.
Общие закономерности процесса терморегуляции организма в высокогорье (при разных физиологических воздействиях) послужили на-
учной базой для разработки нами практических рекомендации: "Физио-логические основы поддержания работоспособности у военнослужащих в условиях длительного пребывания в высокогорье"(Алма-Ата, 1991. -20 с); "Научные основы методики повышения устойчивости человека к сочетанному воздействию низких температур и высокогорной гипоксии. Профилактика охлаждений" (Бишкек, 1993. -33 с.).
Результаты исследований использованы в соответствующих отчетах НИР по Всесоюзным и региональным программам (см.- стр. 4), а также нашли свое применение в качестве методической основы: в работе военно-медицинской службы в горных регионах Восточно-пограничного Округа (акт внедрения от 02.04.92); дря чтении лекция по курсу "Физиология адаптации" Алтайского госуниверситета (акт внедрения от 17.09.31) и факультета начальной военной подготовки Киргизского ГИФК (акт внедрения 15.09.93); при нормировании труда и разработке дополнительных средств индивидуальной зашиты от холода работников высокогорных золоторудных комбинатов Концерна "Кыргыз-алт'ын" (акт внедрения от 20.10. 93).
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на 12-ти Республиканских конференциях (Фрунзе,1980-1989); 10-ти Всесоюзных симпозиумах и конференциях (Свердловск,1981,1990; Новосибирск, 1982,1986,1990; Ленинград, 1984; Фрунзе, 1984,1990; Суздаль, 1989; Москва,1990); первом Съезде физиологов Средней Ааии и Казахстана (Душанбе,1991); Мгждународной научной конференции специалистов СССР и Народной Республики Болгарии (Фрунзе,1986); Всесоюзных школах-семинарах - по теоретическим и практическим проблемам терморегуляции (Ашхабад,1980) и физиологии труда (Севастополь, 1991).
По материалам диссертации опубликовано 27 печатных работ, в том числе: 9 статей, 16 тезисов и 2 научно-методических разработки.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 287 страницах машинописного текста, содержит 27 рисунков и 27 таблиц, состоит из: введения, обзора литературы (гл.1), методической части (гл.2), результатов исследований (гл.3-7), обсуждения (гл.8), выводов и списка цитируемой литературы (268 отечественных и 254 иностранных источников).