Среднечастотные ритмы.

ВИДЫ БИОРИТМОВ

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ от доли секунды до 30 минут	- Биоэлектрическая активность головного мозга, сердца, мышц и других органов и тканей, регистрируемая с помощью электроэнцефалографии, электрокардиографии и электронейромиографии
СРЕДНЕЧАСТОТНЫЕ от 30 минут до 20-28 часов
а) ультрадианные от 30 минут до нескольких часов, самые важные - с периодом 90 минут   б) циркадные (циркадианные или околосуточные) - 20-28 часов, в том числе и суточные - 24 часа	Через каждые 90 минут: у новорожденных чередование активности и относительного покоя; у взрослых смена различных стадий сна, а во время бодрствования - периодов нарастания и спада работоспособности Колебания на протяжении суток температуры тела, АД, частоты пульса, а также выработки гормонов и восприимчивости клеток к лекарствам
НИЗКОЧАСТОТНЫЕ
а) околонедельные -7 дней б) околомесячные 28-31 день   в)сезонные -3 месяца г) окологодовые -12 месяцев	Изменения работоспособности (выше в середине недели), колебания выделения с мочой некоторых физиологически активных веществ овариально-менструальный цикл у женщин, колебания веса, работоспособности, роста бороды и усов у мужчин Изменения продолжительности сна, мышечной силы, уровня обменных процессов, заболеваемости, иммунного статуса, устойчивости к стрессам (выше весной и ниже осенью), рождаемости (максимальная в марте — мае, минимальная - в ноябре - феврале), колебания пульса и артериального давления, прибавки веса Колебания роста и физического развития детей (интенсивнее в первом полугодии, замедление в концу года), спад жизненных сил и показателей иммунитета накануне и некоторое время после дня рождения

 

Выделяют 5 классов биоритмов (Н.И. Моисеева, В.М. Сысоев, 1981):

1. риты высокой частоты – от долей секкунд до 30 минут (осцилляции на молекулярном уровне, ритмы ЭЭГ, ЧСС, дыхания, перистальтики кишечника); (колебательная активность электрических и магнитных полей головного мозга 2-30 Гц, ЧСС 1-1,2 Гц, ЧД 0,3 Гц, температуры 0,05 Гц).

2. ритмы средней частоты – от 30 минут до 28 часов. Эти ритмы включают в себя: ультрадианные (до 20 часов) и циркадные, или циркадианные (20 – 28 часов);

3. мезоритмы: инфрадианные (28 часов – 6 дней) и циркасептальные (около 7 дней);

4. макроритмы с периодом от 20 дней до 1 года;

5. мегаритмы с периодом в десятки лет.

Ультрадианные ритмы (30 мин – несколько часов).

Доказано, что, помимо 25-часового «циркадного», всю нашу жизнь пронизывает полуторачасовый «диурнальный» ритм, определяющий днем чередование сонливости и бодрости, возникновение голода и жажды, а ночью — смену медленного и парадоксального сна.

Циркадианные ритмы.

Циркадианный ритм имеет наибольшее значение для организма и занимает центральное место среди ритмических процессов. Циркадианный ритм является видоизмененим суточного ритма с периодом 24 часа. Он принадлежит к свободно текущим ритмам и протекает в конкретных условиях. Это ритм с ненавязанным внешними условиями периодом. Он является врождённым, эндогенным, т.е. обусловленным свойствами самого орагнизма. Период циркадианных ритмов у растений длиться 23-25 часов, у животных и людей – 23-25 часов. А так как все организмы находятся в среде с циклическими изменениями её условий, циркадианные ритмы орагнизмов захватываются этими изменениями и становятся суточными.

Термины «циркадианнный», или околосуточный», «циркасептальный», или околонедельный, и «циркануальный» (окологодовой) были предложены F. Halberg (1969).

Основной земной ритм – суточный. Он обусловлен вращением Земли вокруг своей оси, чередованием дня и ночи. На суточные ритмы влияют отклонения Земли не только по отношению к Солнцу, но и к Луне, а также звёздам. Суточные ритмы выражается в изменении физиологических и суточных реакций в течение суток.

Циркадианные ритмы обнаружены у всех представителей животного мира, как и на вех уровнях организации: от клеточного давления до межличностных отношений. Исключение составляют бактерии.

Практически все процессы в живом орагнизме обладают циркадианной периодичностью. В околосуточном ритме колеблются все показатели нервной, мыщечной, эндокринной и других систем. В этом ритме находиться содержание в крови гематологических клеток и химических, в том числе биохимических веществ, а также содержание и активность десятки веществ в различных тканях и средах организма. Интенсивность обменных процессов, энергетическое и пластическое обеспечение клеток, тканей и органов также подчинены циркадианным ритмам. Поэтому, циркадианному ритму подчинены также и чувствительность организма к разнообразным факторам внешней среды, а также к физическим и психическим нагрузкам.

Все отдельные цикадианные ритмы связаны определённым образом друг с другом, образуя единую, согласованную во времени ритмическую систему организма. Это система околосуточного ритма является общей для самых разных клеток и тканей. Часовым механизмом в ядре клеток служит ядерная оболочка. Циркадианная система отражает взаимосвязанный ход околосуточных ритмов различных функций человека и животных. Подчинение всех проявлений жизнедеятельности циркадианному ритму выступает одним из факторов целостности организма.

Наличие собственных эндогенных часов в организмах живых существ было показано в экспериментах Джанет Харкерв 1967 г. Удалив часть мозга тараканов, отвечающую за их пробуждение срединочи и погружение в сон утором, учёная обнаружила, что тараканы потеряли способность чувствова времени: оставались в состоянии бодрствования, пока не умирали. Пересадка же эпифиза австралийского таракана британскому и наоборот, привела к тому, что британский таракан засыпал в полночь, а просыпался в 6 утра, то есть жил согласно времени своего австралийского сородича.

Известно 4 гена, ответственных за процессы суточного цикла: PER (period), TIM (timeless), CLK (clock) и CYC (cycle). Эти гены расположены в Х хромосоме и кодируют полипептидную последовательность одноименных белков. Белки CLK и CYC способствуют продукции белков PER и TIM. Активность гена PER циклически изменяется с периодичность 24 часа. Мутации в этом гене у дрозофилы изменяют циркадианные ритмы, удлинняя, укорачивая или вовсе их аннулируя. Это связано с тем, что в результате мутация нарушается цикличность синтеза мРНК гена TIM.

Непосредственные водители суточного ритма – супрахиазмические ядра, расположенные в гипоталамусе.

В нервных клетках супрахиазматического ядра происходит циклический процесс, связанный с синтезом специфических белков и блокированием ими активности генов, кодирующих их синтез. Этот процесс работает по принципу отрицательной обратной связи.

Суть этого процесса сводиться к тому, что в полдень активируются гены, ответственные за суточный цикл. Их активация ведёт к синтезу белкового комплекса PER/TIM. Этот комплекс к концу светового дня входит в супрахиазматическое ядро, что ведёт к ряду изменений:

· блокирует транскрипцию собственных иРНК, концентрация которых к утру постепенно уменьшается;

· выброс норадреналина из шейных ганглиев активирует ген, ответственный за 1-й этап синтеза мелатонина в эпифизе.

· осуществляется ряд биохимических процессов, ведущих к синтезу мелатонина из триптофана через серотонин.

Рис. 1 Схема синтеза мелатонина.

 

В режиме бодроствования эпифиз вырабатывает серотонин, причём процесс находится под контролем симпатической нервной системы. Мелатонин, как супергармон, является антагонистом (ингибитором) по отношению к меланостимулирующему гармону (интермедину) средней доли гипофиза, который в свою очередь запускает механизм генерации меланина для пигментации кожи.

В темноте синтезируется фермент оксииндол-О-метилтрансфераза (ОИМТ), ответственный за синтез мелатонина, а при попадании света на сетчатку этот процесс тормозится.

Мелатонин путём простой диффузии проникает в кровеносное русло. Максимальные уровни мелатонина определяются в крови людей между 23 и 5 часами.

Физиологическон действие мелатонина:

· тормозит вырабатку тропных гормонов гипофиза;

· регулирует частоту дыхания;

· АД;

· температуру;

· сон (гормон сна);

· половые функции;

· метаболизм;

· ощущуние боли;

· АО действие (ловушка для радикалов):

· лияет на внутриулеточное содержание Са;

· иммуномодулятор (стимуляция иммунитета, стимуляция клеток-киллеров, торможение опухолевого роста).

Так реализуется естественный ход биологических часов. Синхронизирующий фактор этого механизма – начало светового дня. Через сетчатку глаза утренний свет воздействует на супрахиазматическое ядро гипоталамуса. Под действием нервных импульсов в этих клетках протсходит окончательный распад белковых комплексов. Это точка отсчёта, которая настраивает биологические часы.

Таким образом, эпифиз осуществляет фотопериодический контроль суточных биоритмов: увеличение в тёмное время синтеза мелатонина, а в светлое – серотонина.

Однако циркадные ритмы эпифиза определяются не только внешним фактором освещённости, но и внутренними факторами. Эпифиз является интегрирующей структурой с собственными эндогенными часами.

Другим важным фактором внешней среды, осуществляющим синхронизацию циркадных ритмов, являются колебания температурного режима.

В 1987 г. были опубликованы данные Росса Эйди о том, что 20% клеток эпифиза птиц и животных реагируют на изменение магнитного поля, как его интенсивности, так и направления.

Ход внутренних часов организма, расположенных в эпифизе постоянно сверяется с измененим освещённости. Подсчитано, что около 7% людей нуждаются в подобном ежедневном синхронизирующем импульсе.

Не смотря на то, что современный человек живёт в созданной им искусственной среде, а его образ жизни часто не соответствует ритмам естественной освещённости, многие физиологические реакции остались прежними, выработанными тысячелетиями, т.е. подчиняются циркадианным ритмам.

Так, в часы дневного борствования у человека уменьшается время реакции на зрительный и слуховой раздражители. Эти изменения психической работоспособности совпадают с изменениями температуры тела.

Суточные колебания артериального давления в норме характеризуются бифазной периодичностью с наибольшими значениями днем и отчетливым ночным снижением во время сна.

Суточный ритм АД определяет психофизической нагрузкой и подчинен циклу сон-бодрствование. В ранние утренние часы активируется деятельность нейрогуморальных систем: повышается в крови концентрация кортизона, адреналина и норадреналина, а также активность ренина. В ночное время активность симпатоадреналовой и ренинангиотензиновой систем снижается, уменьшается общее периферическое сосудистое сопротивление и минутный объем кровообращения. В популяции наибольшее снижение АД peгистрируется около 3 часов ночи, а постепенное повышение АД происходит в 5-6 часов утра.

Вот некоторые типичные характеристики циркадианной системы человека (максимальные значения):

· гормонов в плазме крови – в 10-12 часов;

· уровня эритроцитов в крови – 11-12 часов;

· частоты дыхания – в 13-16 часов;

· частоты сердечных сокращений – в 15-16 часов;

· артериального давления – в 15-18 часов;

· инсулина – в 16 часов;

· общего белка в крови – в 17-19 часов;

· температуры тела – в 16-18 часов;

· массы тела – в 18-19 частов;

· лейкоцитов – в 21-23 часа.

Сезонные ритмы.

Сезонные изменения характерны для показателей биоэнергетики и терморегуляуии организма.

Характерными являются возрастание уровня потебления кислорода и снижения теплоотдачи с поверхности тела в холодное время года. Возрастание функциональной активности симпато-адреналовой системы в зимние месяцы сопровождается увеличением частоты сокращения сердца, снижением концентрации натрия в слюне, выделения с мочой адреналина и норадреналина. Зимой макимальна функциональная активность щитовидной железы.

Весной максимальна активность ренин-ангиотензиновой системы

Весной происходит увеличение концентрации тропных горомонов гипофиза в крови, а во 2-ой половине лета и осенью – тестостерона.

Многие сезонные ритмы сохраняются и в постоянных искусственных условиях.

Рядом исследований выявлено, что сезонный ритм заболеваемости, в среднем, имеет равноденственные максимумы. Наряду с этим имеются существенные особенности у мужчин и женщин. Для заболеваний, распространенных преимущественно среди мужчин весенний максимум выше осеннего. Для заболеваний, характерных преимущественно для женщин, весенний максимум ниже осеннего. Может даже наблюдаться ситуация, когда резкий рост заболеваемости у женщин сопровождается снижением заболеваемости у мужчин. Предполагают, что подобное различие может быть связано с особенностями межполушарной асимметрии у мужчин и женщин.

Некоторые авторы указывают на зависимость агрессивного проявления от сезонных ритмов. Так, в частности Sitar J. (1997), изучив 2447 актов насилия (гетероагрессии) и 1028 актов самоповреждения (аутоагрессии), связал их с недельными, годовыми и лунными ритмами, а также с внезапными изменениями климата. Он обнаружил, что внезапные изменениями климата вызывают импульсивные расстройства поведения, обычно без материального и сексуального интереса. А кражи с взломом и изнасилованиями, не будучи зависимыми от климата, были связаны с лунным ритмом (так же как и острые сердечно-сосудистые кризы) и смертельные случаи. Автор указывает, что спад агрессивности вызывается полнолунием, хотя было принято считать наоборот.

Окологодовые ритмы (цирканные ритмы).

Цирканные ритмы - окологодичные биологические ритмы с периодом от 10 до 13 месяцев. Цирканные ритмы в чистом виде наблюдаются только в лабораторных условиях.

Годичные ритмы - биологические ритмы, повторяющиеся с годичной периодичностью. В высоких широтах основной причиной выработки годичных ритмов служит меняющаяся длина светового дня. В низких широтах годичные ритмы связаны с сезонной неравномерностью выпадения осадков.

Хрономедицина.

В настоящее время хронобиология оказывает большое влияние на научные исследования в области физиологии здорового и больного человека. Это привело к появлению нового направления в физиологии – хронофизиологии, а также в медицине – хрономедицины.

Хронофизиология исследует механизмы генерации биоритмов отдельными клетками, органами, тканями и организмом в целом. Хронофизиология тесно связана с хрономедициной.

Хрономедицина изучает роль нарушения согласованности биоритмов различных функциональных систем организма в развитии патологических процессов, использовании биоритмологических данных в целях диагностики, лечения и профилактики различных заболеваний.

В рамках хронофизиологии и хрономедицины существует понятие хронобиологической нормы.

Хронобиологическая норма – отражает совокупность морфофизиологических показателей организма человека, характеризующих его состояние в целом и отдельных систем на основе данных изучения динамики б/р и определения среднепериодических величин этих показателей. В понятие хронобиологической нормы включаются:

· Состояния б/р организма в условиях обычного существования;

· Те изменения, которые в качестве ответной реакции имеют место при перемене условий среды или воздействии на организм экологических факторов.

Хронобиологическая норма обуславливается:

· Внутренней регуляцией организма, в том числе генетическими параметрами;

· Взаимодействием организма со средой.

Индивидуальные особенности биоритмов.

Научные исследования показали, что генетические факторы вносят существенный вклад в проявление индивидуальных различий в характере временной организации функций организма (в циркадной организации).

Различные линии лабораторных животных (крыс) существенно различаются по темпам перестройки и степени десинхронизации циркадных ритмов после инверсии светового режима. Это связано с большим или меньшим уровнем центрального (гипоталамического) контроля.

У человека и животных выявляются 2 группы физиологических параметров:

1. Характеризуются широким диапазоном индивидуальных различий по периоду циркадного ритма:

· цикл сон-бодрствование;

· экскреция с мочёй калия и кальция.

2. Характеризуются незначительными индивидуальными различиями:

· температура тела;

· экскреция калия;

· экскреция кортикостероидов.

Существует такое понятие, как хронотип организма. У людей чаще всего хронотип человека определяется по положению активной фазы биоритма сон-бодрствование на протяжении суток .

Биоритмологические типы людей:

· жаворонки (утренний или дневной тип);

· совы (вечерний или ночной тип);

· голуби (промежуточный тип).

Как известно, человечество делиться по принадлежности к этим типам в отношении 15:50:35.

Ответственность за существование определённого хронотипа человека несёт ген CLK (один из 4-х генов, ответственных за циркадные биоритмы человека), вернее нуклеотидная последовательность в данном гене. У «Сов» в положении 3111 присутствует цитозин, что кардинальным образом влияет на биологические часы.

Жаворонки быстро засыпают и просыпаются в одни и те же часы утром независимо от времени отхода ко сну. При позднем засыпании у них резко уменьшается количество сна, что проявляется ухудшением функционального состояния организма.

Жаворонки отличаются большей эффективностью эндогенных механизмов контроля сон – бодрствование, чем совы, точнее определяют который час, их привычки более консервативны.

Совы засыпают в более позднее время, но продолжительность сна у них всегда постоянна. Поэтому независимо от времени отхода ко сну, они чувствуют себя хорошо отдохнувшими, сохраняют высокую работоспособность при всех экспериментальных режимах.

В научной литературе часто используется и более детальное деление:

· утренний тип,

· преимущественно утренний тип,

· недифференцируемый тип,

· преимущественно вечерний тип,

· вечерний тип.

Суточный ритм работоспособноститоже может быть определён с помощью более сложной классификации. Описано не менее 4-х типов кривых работоспособности:

1. резкий подъём утром и медленный спад вечером,

2. медленный подъём утром и резкий спад вечером,

3. медленный подъём утром и медленный спад вечером,

4. высокий уровень с утра до вечера.

У каждого человека в течение суток чётко прослеживаются пики и спады жизненных важнейших систем. Важнейшие биоритмы могут быть зафиксированы в хронограммах. Основными показателями в них служат температура тела, пульс, частота дыхания в покое. Знание индивидуальной хронограммы позволяет выявить опасности заболевания, а также организовать свою деятельность в соответствии с возможностями организма, избежать срывов в его работе.

Самую напряжённую работу желательно делать в те часы, когда главнейшие системы организма функционируют с максимальной интенсивность. Если человек голубь, то пик работоспособности приходится на 3 часа дня (период наименьшей работоспособности). У «жаворонка» время наибольшей активности падает на полдень (период наименьшей работоспособности в 7 часов вечера). Совам наиболее напряжённую работу рекомендуется выполнять в 5-6 часов вечера. (период наименьшей работоспособности 7-10 утра). В период наименьшей работоспособности организм функционирует в режиме отдыха и совершенно не готов к затрате сил. Работа в эти часы ничего хорошего, кроме переутомления не даст. Учёт своих биоритмов – один из путей сохранения здоровья.

Зависимость биоритмов от возраста:

· Ребёнок рождается с хаотическим ритмом сон - бодрствование. Организация биоритма сон-бодрствование начинается в 6 недель и завершается к 16 неделям;

· Циркадианная система человека формируется вплоть до периода полового созревания;

· Во время старения происходит постепенная утрата биоритмов;

· У молодых людей продолжительность циркадианного ритма составляет 25-26 часов, в зрелов возрасте – приблизительно 24 часа, в пожилом – меньше 24 часов.

· Большинство людей по мере старения становится «жаворонками».

Зависимость биоритмов особенностей от пола:

· среди мало спящих людей преобладают мужчины, а среди много спящих – женщины;

· среди женщин чаще встречаются нарушения сна;

· среди женщин чаще отмечаются трудности при попытках засыпать и бодрствовать в неудобное для организма время.

У здоровых детей в первые недели жизни происходит постепенное становление биоритма АД — повышение его амплитуды, смещение максимальных показателей АД на вторую половину дня. При легких и среднетяжелых проявлениях перинатальной энцефалопатии возможна задержка становления суточных и недельных ритмов в гемодинамических показателях, при тяжелых — значительное нарушение формирования биоритмов, снижение среднесуточных показателей со смещением систолического и диастолического артериального давления — очень маленькая амплитуда, резкие колебания амплитуд АД; все это свидетельствует о нарушении авторегуляции кровообращения.

Разделы хрономедицины:

· Хронопатология

· Хронодиагностика

· Хронофармакология

· Хронотерапия