Стресс-реакция как защитный иммунный механизм, направленный на восстановление гомеостаза организма

Стресс является категориальным понятием в биологии, характеризующим физиологический статус организма [4; 10; 12; 13; 19–28].

В физиологической науке стресс — это стресс-реакция, являющаяся совокупностью общего адаптационного синдрома (ОАС) [4; 5; 15; 20; 22; 23; 27].

Уолтер Кеннон постулировал, что угрозы гомеостазу вызывают активацию симпатоадреналовой системы как функциональной единицы [25]. Ганс Селье определял стресс как состояние, характеризующееся однородным паттерном реакции, независимо от конкретного фактора стресса, которое может привести к долгосрочным патологическим изменениям [25].

В последующих работах Г. Селье, фиксируя приспособления организма, развивающиеся вследствие стресс-реакций, в том числе морфофизиологических изменений надпочечников и прежде всего корковой части адреналовых желёз, сформулировал представление о стрессе как общем адаптационном синдроме [25].

Стресс-реакция — это комплекс защитных иммунологических реакций целостного организма, обеспечивающих условия для процессов восстановления и поддержания гомеостазиса при воздействии на организм агентов разной природы и обладающих различной силой активности [1; 4; 6; 15; 17; 19; 25–28].

Поэтому стресс-реакция, как ОАС, функционально взаимосвязана с краеугольным понятием в биологии — гомеостазом [1; 5; 6; 14; 16; 21; 25; 26; 28].

Гомеостаз ( synonymum : гомеостазис) — относительное, динамическое и регулируемое постоянство внутренней среды организма, обеспечивающее сохранение и развитие витальных функций целостного организма в процессах жизнедеятельности: роста и развития, приспособления к изменению факторов окружающей среды [1; 4–6; 15; 18; 21; 25; 26; 28].

Стресс-реакция в совокупности неспецифических адаптационных реакций, обеспечивающих регуляцию гомеостаза организма

Жизнедеятельность организма основана на потреблении пластических и энергетических трофических ресурсов, которые обеспечивают реализацию генетического потенциала, генетической программы индивидуума [5; 18; 21; 23]. Витальные процессы индивидуума характеризуются следующим. Процессы усвоения и преобразования питательных веществ всецело зависимы и обусловлены реакционными метаболитными явлениями, которые базируются на морфологических элементах от молекулярно-клеточного уровня в структурах цитозоля и плазмолеммы клеток до тканево-сосудистой, органных систем и уровня целостного организма [15; 18; 21; 26].

Структурно-функциональные состояния отмеченных морфологических элементов эволюционно сформированы в наличных факторах окружающей среды по принципам экономии ресурсных трат, а соответственно, и большей конкурентоспособности в выживании.

Данные структурно-функциональные состояния в функционирующем организме являются физиологическими константами [1; 15; 18–28]. Физиологические константы на онтогенетическом уровне составляют основу цены адаптации развивающегося организма [18–28]. Поэтому любые отклонения от нормальных условий существования, способные вызвать колебания физиологических констант, будут провоцировать и активировать те или иные запасные эндогенные трофические и морфологические компоненты, обеспечивающие восстановление динамического равновесия, то есть гомеостаза организма [1; 4–7; 15; 18; 21; 25; 26; 28].

В то же время механизмы активации эндогенных трофических, морфологических компонентов имеют нейроэндокринную природу, соответственно, гуморально и нейронально опосредованы, что составляет базис общего адаптационного синдрома [4; 15; 16; 18; 20; 22; 23; 27]. Как показано в работах авторов, гормоны, и прежде всего гормоны гипота-ламо-гипофизарно-тиреоидно-адренокортикальной оси, являются не только маркёрами приспособительных процессов: возрастание концентрации данных гормонов обусловлено их расходованием на регуляцию обменных, структурно-морфологических реакций в результате восстановления физиологических констант организма, соответственно восстановления и сохранения гомеостазиса [4; 5; 15; 16; 17; 19–28].

Действительно, организм всегда реагирует тем «инструментарием» — то есть реализацией физиолого-биохимических процессов,— которым обладает, который эволюционно сформирован [4; 15; 18; 21; 23; 25].

Соответственно, данный онтогенетический «инструментарий» будет иметь физиолого-морфологические проявления, отражающиеся в габитусе [15; 18; 21; 23; 24].

В связи с этим необходимо понимать, что чем большими метаболитными и иммунными резервами обладает та или иная особь в популяции, тем большие морфологические проявления будут формироваться у животного в процессе реагирования его на факторы стресса [2; 15; 18–28].

Для человека самый типичный пример — так называемый подростковый гормональный всплеск, проявляющийся кожной сыпью неаллергического характера, то есть когда организм на начинающемся пике развития всех обменных и иммунных резервов, на пике здоровья, претерпевает эндогенную физиологическую трансформацию и бурно реагирует на воздействия окружающей среды теми или иными физиолого-морфологическими проявлениями габитуса [15; 16–18; 21; 25; 26].

И наоборот, более слабое животное наименее выраженно будет реализовывать морфологические проявления [2; 12; 21; 25].

Типичным примером в данном случае служат различной этиологии иммунодефицитные реакции, являющиеся как временными физиологическими реакциями (падение яйценоскости у сельскохозяйственной птицы в определённые периоды онтогенеза, сезонная или искусственно индуцированная линька животных), так и истинными иммунодефицитами, имеющими в своей основе патологическую нозологию [2; 5; 6; 12; 21].

Так, в классическом представлении по Г. Селье, ОАС структурируется стадийностью, так называемой триадой стресса [4; 13; 15; 22; 23; 25; 27]. Первая — стадия тревоги — характеризуется мобилизацией защитных реакций организма, увеличением инкреции глюкокортикоидов и катехоламинов. На этой стадии происходит инволюция, то есть уменьшение размеров вилочковой железы, селезёнки, лимфатических узлов. При чрезвычайной силе патогенного фактора, когда данная реакция не может обеспечить развитие приспособлений, может возникнуть шоковое состояние и наступить смерть [4; 13; 15; 22; 23; 25; 27].

Вторая стадия — стадия резистентности. В этот период активно развиваются приспособительные реакции синдрома, на этой стадии фиксируют гипертрофию коры надпочечников, в её тканях восстанавливаются дефицитные вследствие первой стадии из-за усиленной инкреции секреторные гранулы [4; 13; 15; 22; 23; 25; 27].

Однако при продолжительном воздействии патогенного фактора развитие стресс-реакции может переходить в третью стадию — стадию истощения. В этом случае наблюдается значимое истощение коры надпочечников, снижается общая активность иммунной системы, развивается гормонально обусловленная недостаточность репаративных процессов в повреждённых тканях организма [13; 15; 22; 23; 25; 27].

Третья стадия по Г. Селье, фактически представляющая собой патологическую адаптацию, отличается выраженной стереотипностью процессов, составляющих патогенетическую основу развития стресс-реакции при воздействии на организм стрессоров средней, реже чрезвычайной силы [13; 15; 22; 23; 25; 27]. Стрессоры чрезвычайной силы могут привести к процессам и последствиям, несовместимым с витальными возможностями и итоговой элиминации организма [4; 13; 15; 22; 23; 25; 27].

Резкое повышение активности гипоталамо-ги-пофизарно-адренокортикальной и симпато-адре-наловой систем вследствие действия стрессоров чрезвычайной силы или пролонгированного хронического действия патогенов средней силы будет определять истощение тимико-лимфатических структур организма, провоцирование язвенного процесса в желудочно-кишечном тракте [13; 15; 20; 22; 26; 28].

Так, острая инволюция тимико-лимфатической системы обусловлена, как подчёркивается авторами [13; 15; 22; 23; 25; 27], двумя причинами: во-первых, подавляющим влиянием усиленной секреции, а следовательно, супрафизиологических концентраций глюкокортикоидов на пролиферативную активность соединительнотканных клеток при воспалительных реакциях; во-вторых, усиленным глюконеогенезом, то есть совокупностью обменных реакций, приводящих к синтезу глюкозы из метаболитов цикла Кребса, вызываемому ростом концентраций как кортикостероидов, так и катехоламинов и их эффектами [13; 15; 19–28].

При этом, как отмечают авторы, представления о кортикостероидах как ульцерогенных гормонах сложились в результате экспериментальных экзогенных воздействий глюкокортикоидами в больших концентрациях на подопытных животных, в то же время не учитывалось то обстоятельство, что супрафизиологические дозы экзогенных гор- монов подавляют продукцию эндогенных кортикостероидов [15].

В связи с этим отмечается, что кортикотропин и глюкокортикоидные гормоны имеют антиульце-рогенный эффект и, наоборот, защищают организм от образования желудочных язв [15].

Таким образом, необходимо подчеркнуть. Сам стресс, а именно стресс-реакция в физиологической науке не есть что-то непосредственно с отрицательной или негативной аффирмацией. Как известно, стресс в физиологии — это общий адаптационный синдром [4; 6; 13; 15–17; 20; 22; 23; 27].

Нередко некорректно ставится равенство между стресс-реакцией как физиологическим иммунным защитным механизмом и стрессогена-ми или факторами со знаком «минус», равно как и со знаком «плюс», вызывающими в ответ организмом (в организме) защитную иммунную стресс-реакцию [4; 6; 15; 20; 22; 23; 27].

Дело в том, что существует первичное категориальное представление о стресс-реакции и её функциональном следствии [2; 4; 6; 13; 15; 16; 19–28], то есть соответственно имеется стресс-реакция, как онтогенетическая функция и есть возможные физиологические и патофизиологические последствия стресс-реакции в зависимости от характера (качества, силы и продолжительности) воздействующего агента (фактора или причины, вызывающей стресс-реакцию в организме).

Отсюда собственно и проистекает исход ОАС в форме приспособления и соответственно выживания с дальнейшим ростом и развитием или гибели животного [2; 4–6; 12; 13; 15; 16; 19–28].

В связи с этим, конечно же, логичным представляется, что профилактировать необходимо не стресс-реакцию, а возможные её патологические последствия [4–6; 13; 15; 16; 19–28].

Так, к сожалению, онтогенетические эффекты управления осью гипофизарно-адренокортикальной системы (ГАКС) могут характеризоваться только на уровне повышения выброса кортикостероидов в кровь при экспериментальных или технологических стрессах с сопряжённым развитием иммуносупрессии (иммунодепрессии) в соответствующих факторах жизнедеятельности.

При этом нередко не принимается во внимание изначально защитная иммуннопротективная роль ГАКС, направленная на поддержание и восстановление гомеостаза в результате возможных физиологических или патофизиологических последствий стресс-реакции [4; 13; 15; 19; 21; 25–27; 28].

В норме организм направляет все возможные энергетические и пластические ресурсы для недопущения, нивелирования или оптимизации реакции напряжения [1; 2; 4–6; 13; 15–19; 21; 25–28].

Суть физиологических эффектов глюкокортикоидных гормонов, обеспечивающих регуляцию гомеостазиса, заключается в следующем.

Кортикостероиды из гормонального депо по капиллярной сети и межклеточной, межтканевой жидкости проникают как диффузией, так и посредством белков — переносчиков плазмолеммы во внутриклеточное пространство — цитозоль клеток-мишеней. Затем гормоны взаимодействуют с цитоплазматическими рецепторами, и, далее, гормон-рецепторные комплексы транслоцируют-ся в ядро клетки и, связываясь с акцепторными реакционными участками хроматина, вызывают каскад реакций, регулирующих транскрипционный и последующие трансляционные процессы. То есть совокупность биохимических реакций синтеза матричной (информационной) рибонуклеиновой кислоты (мРНК), далее белков, в том числе биологически активных протеинов: гормонов, ферментов, цитокинов (интерлейкинов) [2; 4; 13; 15; 20; 22; 23; 27; 28].

Глюкокортикоидные гормоны оказывают приспособительное действие на весь организм.

В печени глюкокортикоиды стимулируют физиологическую, в том числе репаративную пролиферацию гепатоцитов. Усиливают синтез структурных печёночных белков, активируют каскад гепацитарных ферментов: стимулируют синтез гликогена из глюкозы. Известно, что гликоген, или так называемый животный сахар, является одним из основных энергетических и метаболитных резервов организма [15; 20; 22; 23; 27; 28].

Хорошо известно, что в скелетной мускулатуре, в физиологических концентрациях, кортикостероиды стимулируют синтез структурных белков, обеспечивают рост мышечной ткани организма в онтогенетических процессах развития [15–17; 28].

В сердечной мышце данные гормоны также способствуют онтогенетической, в том числе приспособительной физиологической пролиферации кардиомиоцитов. Глюкокортикоиды участвуют в регуляции сердечно-сосудистых эффектов. Механизм данного воздействия следующий: кортикостероиды усиливают действия Ca2+- и Na+-насосов, активируют ферменты АТФазы, в результате чего происходит рост силы сокращений сердца, что имеет существенное приспособительное значение для организма [13; 15; 20; 28].

Последующими исследованиями коллективов авторов было установлено [4], что фармакологическое введение глюкокортикоидов в физиологических дозах оказывает защитный эффект, регулирует динамику концентрации адренокортикотропного гормона, эндогенного кортизола и инсулина в крови, прирост содержания продуктов перекисного окисления липидов; лимитирует гиперкоагуляцию; стабилизирует неврологический статус и функцию сердечно-сосудистой системы за счёт влияния на содержание тормозных нейромедиаторов: γ-аминомасляной кислоты, дофамина, серотонина, глицина, эндогенных опиоидных пептидов [4; 15; 22; 28].

Кортикостероидные гормоны оказывают обширное воздействие на иммунитет, в том числе клеточный состав крови. Известен физиологический стимулирующий эффект глюкокортикоидов на эритропоэз, гранулоцитопоэз. При этом данные гормоны регулируют и морфофункциональный состав агранулоцитов — активируют апоптоз сенильных форм лимфоцитов: участвуют в процессах обновления лимфоцитарного пула иммунной системы организма [2; 4–7; 15; 20; 26; 28].

В связи с этим широкое распространение в клинической диагностике получили соотношения и индексы (формулы) гранулоцитов (нейтрофилов) к агранулоцитам (лимфоцитам) и их связь с динамикой количества эритроцитов и концентрации глюкокортикоидных гормонов [1; 3–6; 10; 11; 12; 26].

Соответственно, функциональная структура, или механизм как общего адаптационного синдрома, так и других видов реакций неспецифической резистентности является следствием проявления и базируется на одних и тех же морфофизиологических компонентах организма [2; 4; 15; 18–28].

Подчеркнём: как при ОАС, так и при других типах иммунно-приспособительных реакций задействуется практически весь организм в основе своей, целостно реагируют нейроэндокринная регуляция, собственно система крови и обмен веществ как донор трофических и энергетических компонентов развивающейся адаптации [2; 4; 15; 16; 18–28].

Так, многочисленными исследованиями установлено, что стресс — это только одна из возможных общих неспецифических адаптационных реакций целостного организма [1; 3–7; 9–11; 14; 15; 20; 21; 25; 26].

Независимо разными коллективами авторов на основе комплексного морфологического анализа динамики соотношений лейкоцитов в составе периферической крови, соматометрических данных, общеклинических физиологических показателей, биохимических параметров и нейрофизиологических и психологических параметров [14], как по отдельности, так и в их совокупности, изучались неспецифические адаптационные реакции к по-лиэтиологичным факторам среды жизнедеятельности у лиц в социуме и популяции различных видов животных [2; 12; 5–7]. Так, проводились исследования у лиц в процессах социальной миграции [11], учебной коллективизации в ходе обучения в общеобразовательной школе [9].

Были установлены системные приспособительные процессы, поэтапно и нелинейно развивающиеся во временные и деятельностные периоды общественной активности [9; 11].

Проведены исследования влияния низкоинтенсивных электромагнитных излучений на организм спортсменов [3] и животных — белых крыс [10].

Авторами были охарактеризованы приспособительные реакции и реакции дезадаптации по совокупности данных морфологического состава крови, концентрации катехоламинов [3; 10].

В результате исследований продемонстрировано, что в ходе воздействия электромагнитных излучений крайне высокой частоты изменялся тип напряжённости неспецифических адаптационных реакций организма. Авторами были обнаружены достоверные реакции симпатоадреналовой системы по содержанию катехоламинов в эритроцитах крови спортсменов [3].

Исследованиями показано воздействие электромагнитных излучений персональных компьютеров и мобильных телефонов на течение неспецифических адаптационных реакций у крыс. Авторами отмечается, что при пролонгированном влиянии данных факторов формируемые стрессовые реакции переходят на более низкие уровни с вероятным развитием дезадаптации организма животных [10].

Авторами характеризовались особенности циркадианных механизмов поведенческой активности человека в зависимости от уровня общей неспецифической реактивности организма [8].

Интерпретировалась роль уровня общей неспецифической реактивности организма в формировании циркадианных биоритмов, закономерностях организации индивидуальной нормы реакции, определяющей уровень среднего значения показателей и амплитуду ритма циклических колебаний интенсивности различных биологических процессов у человека [8].

Коллективом авторов было изучено воздействие различных режимов систематичных экстремальных воздушных криогенных тренировок на уровни здоровья, определяемые по типам неспецифических адаптационных реакций и состоянию реактивности организма [1].

Полученные в исследованиях результаты продемонстрировали возможность модуляции типов адаптивных реакций, являющихся физиологической основой более высоких уровней здоровья [1].

Изучалось воздействие спортивных физических нагрузок на эндокринную реактивность коры надпочечников и половое созревание юношей [16].

Было установлено, что пубертатные перестройки глюкокортикоидной функции коры надпочечников отражают её адаптационные реакции, обеспечивающие повышение резистентности растущего организма к влиянию повышенной физической активности [16].

Были проведены исследования развития и уровня реактивности неспецифической резистентности, формирования комплекса неспецифических адаптационных реакций, образующих в раннем онтогенезе функциональную систему адаптационного гомеостаза животных, на модели бройлерных кур в технологических факторах жизнедеятельности [5–7].

По результатам исследований установлены характерные особенности функций гормонов гипофизарно-тиреоидно-адреналовой системы в адаптивном развитии и регуляции общего гомеостазиса, в том числе клеточного состава периферической крови, белкового и липидного метаболизмов как иммунной, пластической и энергетической основы относительного динамического постоянства внутренней среды в ранние периоды роста и развития животных [5–7; 24].

Заключение

Таким образом, стресс-реакция, как естественный онтогенетический механизм, базируется на эволюционно сформированных морфологических структурах и реакциях иммунитета, регулируемых нейроэндокринной системой и прежде всего лимбико-ретикулярной, гипоталамо-гипофизарно-тиреоидно-адренокортикальной и симпатико-адреналовой (симпатоадреналовой) системами.

Стресс-реакция за счёт развития каскадных иммунных и обменных реакций защищает и подготавливает организм к действию тех или иных факторов окружающей среды, которые потенциально способны к разбалансировке гомеостаза.

От качества и силы воздействия стрессоров и резервных возможностей организма зависит исход стрессовой реакции — в виде адаптации индиви- дуума, повышения жизнестойкости с дальнейшим продуктивным ростом и развитием или патогенетического процесса вплоть до летального исхода в случае действия стрессоров, несовместимых с витальными возможностями организма.

Таким образом, стресс-реакция — это общий адаптационный синдром, изначально направленный на поддержание и восстановление гомеостазиса в процессах роста и развития организма, приспособления к изменяющимся условиям среды жизнедеятельности.