Общие механизмы адаптации и профилактика определяют здоровье здорового человека

ОрГИМ, г. Оренбург, **ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, г. МоскваГП НИИ «Гермес» ***, г. ЗлатоустМеждународное общество адаптационной медицины****, ISAM, США

Многолетний опыт работы в экспериментальной медицине, изучение мо' пекулярных механизмов адаптации позволил авторам не только достаточно глубоко осознать механизмы адаптивных реакций человека, но и успешно применить их для профилактики целого ряда неинфекционных заболеваний. Наиболее успешными оказались результаты преформирования природных факторов среды и создание адаптационных комплексов для использования их в профилактических и оздоровительных целях.

Сформированная более 30 лет назад концепция о долговременной адаптации человека к факторам внешней среды (Ф.З. Меерсон, 1973) и достижения современной молекулярной биологии в значительной степени помогают понимать возможность развития широкого спектра приспособительных реакций к биологическим, физическим и химическим факторам обитания человека. С развитием адаптационных реакций к одному или нескольким факторам среды организм приобретает новые качества, предупреждающие повреждение органов и систем [1].

В наших исследованиях в эксперименте, а затем в значительных по объему клинических наблюдениях, было использовано формирование долговременной адаптации к дозированной периодической гипоксии, приспособление организма животных и человека к повторяющимся и строго регламентированным циклам «гипоксия-реоксигенация» в условиях барокамер, имитирующих «подъем на высоту» до 3500 м над уровнем моря. Такая адаптация оказалась эффективной не только к гипоксическим и ишемическим воздействиям, но и проявила выраженный защитный перекрестный эффект при действии чрезмерных физических нагрузок, стрессорных, аллергических, токсических факторов среды. Приспособление органов и систем к «искусственному горному климату», преформированному в условиях комфортных многоместных (для 2-30 человек) и индивидуальных вакуумных барокамер, разработанных, созданных и выпускаемых в промышленных объемах в России, позволяет значительно расширить область применения адаптирующего воздействия дозированной гипоксии.

Доказательность клинического эффекта долговременной адаптации к периодической гипоксии позволяет все шире рекомендовать применение таких барокамер для подготовки людей для профессиональной работы в горных условиях, службы на высокогорных заставах, в макроциклах подготовки спортсменов высокого класса.

Но наиболее существенным направлением с массовым применением такой адаптации может стать оздоровительная практика. Основанием для такого заявления служат полученные нами в многочисленных наблюдениях стойкие протективные эффекты молекулярных механизмов приспособительных реакций, в том числе у спортсменов [2]. В наших совместных с А.А. Никоноровым экспериментальных, а затем и в клинических исследованиях доказан целый ряд защитных эффектов адаптации к периодической гипоксии. Это касается, прежде всего, повреждающих эффектов больших физических и психо-эмоциональных тренировочных и соревновательных нагрузок. Соревновательный стресс, вызывая резкую активацию процессов липопероксидации в биологических мембранах большинства работающих органов, приводит к значительным изменениям мембраносвязанных процессов. В организме спортсмена, адаптированного в барокамере к многократным, повторяющимся и дозированным циклам «гипоксия-реоксигенация», такие повреждения биологических мембран минимизированы за счет значительной активации антиоксидантных механизмов антирадикально й защиты. Активность супероксид-дисмутазы и каталазы в мембранах эритроцитов оказалась у них значительно выше, а изменения микровязкости мембран обеспечивало наиболее эффективное функционирование мембранозависимых процессов при интенсивной нагрузке. Интересно, что эти наши наблюдения объяснили «парадоксальный эффект адаптации к гипоксии», обнаруженный А.М. Герасимовым с соавторами при изучении функций биологических мембран животных, длительно находившихся в условиях высокогорья и у которых было отмечено резкое снижение активности мембранных антиоксидантных ферментов. Тренировка в барокамере не только не приводила к «атрофии» защитных антиоксидантных механизмов, но, наоборот, увеличивала их активность, наращивая таким образом общую антиоксидантную мощность активно функционирующей системы.

Все более глубокое изучение и понимание молекулярных механизмов индивидуальной, фе-

Физ иология двигател ьной активности и спорта

нотипической адаптации обеспечивается глубокими структурными изменениями организма за счет экспрессии наличных генов. Безусловно, что генотип и генотипическая основа эволюции человека являются исходным условием для формирования как срочной, так и долговременной адаптации к факторам среды. Простые и сложные приспособительные реакции, запасы памяти и запасы навыков формируют векторы поведения человека, а по молекулярной сути - банки «памятных структурных следов» [1]. Все эти системные структурные следы адаптации возникают и закрепляются на основе избирательной, селективной экспрессии генов. Формирование в тренированном организме комплекса структурных изменений, развивающихся в доминирующей системе, приводит в итоге к росту клеточных структур, что и составляет материальную основу устойчивой адаптации. Неоднократно отмечалось, что именно интенсивность функционирования структур, т.е. среднесуточное «количество функций», выполняемое единицей массы клеточных структур в сочетании с гормоном и медиатором интенсивности функционирования, детерминируют экспрессию генов и формирование системного структурного следа адаптации.

Было бы нелогично рассматривать позитивные эффекты адаптации без внимания к ее негативным последствиям.

В экспериментальной и клинической адаптоло-гии быстро «прижился» термин, предложенный Ф.З. Меерсоном «цена адаптации». При этом все шире обсуждается «структурная, витаминная, антиоксидантная и другие» «издержки», которые организм должен «заплатить» за формирование устойчивой адаптации к факторам среды и продолжение здорового и эффективного существования. Особый смысл приобретают эти молекулярные характеристики приспособительных реакций в организме человека, испытывающего интенсивные и нарастающие физические нагрузки. Очевидно, что речь идет не только, а может и не столько о спортсменах, сколько о лицах, испытывающих нерегулярные, порой весьма интенсивные, так называемые «оздоровительные» нагрузки в фитнес-клубах, при спорадических корпоративных спортивных мероприятиях, физической нагрузке после длительного перерыва и т.п. Следует учитывать, что «цена» адаптации различна на разных стадиях ее формирования.

Первая стадия - срочная адаптация чаще всего связана с гиперфункцией, сопряжена со значительной тратой ресурсов, мобилизацией готовых адаптационных механизмов. Это «несовершенная», краткосрочная адаптация, но она дает возможность организму «продержаться» до формирования долговременной адаптации.

Помимо резкого увеличения траты стрессор-ных гормонов и нейромедиаторов это находит свое отражение в следующих регистрируемых явлениях: во-первых, в отрицательном азотистом балансе и уменьшении массы тела, во-вторых, в деструкции внутриклеточных образований, ульт-раструктурных изменениях, в нарушении функций и повреждении митохондриальных мембран, в лабилизации лизосом, микросом клетки и развитии специфической гиперферментемии, в-третьих, в появлении очаговых микронекрозов в органах систем, ответственных за адаптацию. В наших наблюдениях впервые была применена оценка «сверхнагрузок» у спортсменов по нарастанию в сыворотке крови активности печеночного органоспецифического фермента - Фруктозо-1-моно-фосфатальдолазы более, чем в 1,5 раза [3, 4]. Очевидно, что такая совокупность сдвигов не ограничивается простым расходом энергии, а сопровождается разрушением и последующей реконструкцией структур, что и составляет суть самого понятия «цена адаптации» и главную предпосылку превращения адаптации в болезнь.

Такое превращение особенно вероятно при врожденной или приобретенной неполноценности какого-либо звена системы, ответственной за адаптацию, что может привести к болезни или даже гибели организма при острой сердечной недостаточности при чрезмерных физических нагрузках, горной болезни при действии гипоксии на нетренированный организм, нервному срыву в сложной социальной среде и т.д. Возможен, впрочем, и простой уход от решения задачи, выдвигаемой средой.

Третья стадия - стадия сформировавшейся долговременной адаптации характеризуется наличием системного структурного следа, отсутствием стресс-реакции и, как результат - совершенным приспособлением к определенному фактору или ситуации. Именно такая адаптация и является основой профилактики большинства заболеваний.

Четвертая стадия - истощения не является обязательной и развивается лишь при чрезмерно напряженной адаптации. Большая нагрузка на доминирующую систему приводит в процессе адаптации к чрезмерной гипертрофии клеток, а в даль-

Твердохлиб В.П., Твердохлиб Д.В., Митинский Г.М., Казаков Ю.И., Меерсон Ф.З.

Общие механизмы адаптации и профилактика определяют здоровье ...

нейшем - к угнетению синтеза РНК и белка, нарушению обновления структур и их «изнашиванию» с развитием органного и системного склероза.

Было достоверно установлено, что ИФС определяет количество матриц ДНК в единице массы ткани, т.е. суммарную мощность генетического аппарата клеток [5]. При исследовании различных типов мышечной ткани было установлено, что количество генов на единицу массы различное. Так, концентрация ДНК в мышце левого желудочка составляет 0,99 мг/г, правого желудочка - 0,93 мг/г, для диафрагмы - 0,75 мг/г, для скелетной мышцы - 0,42 мг/г. В последующих экспериментах было установлено, что скорость синтеза РНК в этих тканях точно соотносится с концентрацией ДНК: включение меченого углерода глюкозы 14С в РНК левого желудочка составляет 3,175 имп/мин, правого желудочка сердца - 3,087 имп/мин, для диафрагмы - 2,287 имп/мин, для скелетной мышцы конечности - 1,154 имп/мин. Ясно, что увеличенная функция адресована именно генетическому аппарату клеток [5].

«Здоровье здоровых» означает переход от традиционных нозологических принципов в охране здоровья к здравоцентристской позиции - от «доступного и успешного лечения» - к эффективной профилактике и сохранению здоровья [6]. При обосновании понятий «здоровье индивидуума», «количество здоровья», «обеспечение профессионального здоровья» трудового населения страны и т.п., принципы целенаправленного формирования долговременной и надежной адаптации человека к многочисленным повреждающим факторам среды оказались, по мнению академика А.Н. Разумова важнейшим методологическим и организационным инструментом.

Но уже сегодня ясны, по меньшей мере, несколько обстоятельств, которые будут диктовать трезвое отношение к оптимистическим, а иногда удивительно сильным защитным эффектам адаптации [2]: во-первых, даже самая успешная адаптация сопряжена не только с тратой энергии, но и структурных ресурсов организма. Соответственно - передозировка фактора, к которому адаптируется организм, слишком напряженная адаптация может породить ситуацию «шагреневой кожи». Именно поэтому в понятийном фонде адаптологии существует термин «цена адаптации», а не только ее защитные перекрестные эффекты.

Во-вторых, в естественных условиях организм никогда не адаптируется к одному фактору, а всегда к более или менее широкой их комбинации. Поэтому будущее в адаптационной медицине принадлежит комбинированной адаптации к 2-3 точно дозированным и трансформированным с помощью специальных методов факторам среды. Иными словами, речь идет о создании новых технологий адаптационной медицины.

В-третьих, защитные эффекты адаптации реализуются конкретными эндогенными метаболита ми, гормонами, биогенными аминами, белками. Многие адаптационные эффекты удалось воспроизвести с помощью синтетических аналогов этих факторов. По сути это означает, что адаптационная и фармакологическая терапия могут и должны удачно дополнять друг друга.

И, наконец, в-четвертых, «большая молекулярная биология» вплоть до последнего времени изучала прежде всего механизмы срыва адаптации, возникновение патологического процесса и его динамику развития. Между тем, существо проблемы при адаптации требует обратных отношений. Речь идет о применении механизмов долговременной адаптации для достижения более высоко уровня физической и интеллектуальной деятельности человека, реального предупреждения многих соматических, неинфекционных заболеваний, повышения резистентности к иммунотропным патологическим агентам, .включая, вероятно, целый ряд пока еще неясных решений.