Связь времязадавателей с биоритмами

ЛЕКЦИЯ №14. БИОРИТМЫ — ЭНДОГЕННЫЕ ОСЦИЛЛЯЦИИ

Характер и особенности задавателей ритмов и реагирующих на них функций

Сами задаватели ритмов могут быть простыми и сложными. К простым можно, например, отнести подачу пищи в одно и то же время, вызывающую относительно простые реакции, в основном ограничивающиеся вовлечением и активность пищеварительной системы. Смена света и темноты — также относительно простой задаватель ритма. Однако, он вовлекает в смену активности и покоя (бодрствования и сна) не одну систему, а весь организм.

К примерам сложных задавателей ритма можно отнести смену сезонов года, приводя­щую к длительным специфическим изменениям состояния организма, в частности, его ре­активности, устойчивости по отношению к различным факторам, уровня обмена веществ, направленности обменных реакций, к эндокринным сдвигам.

Примером сложных комплексных факторов, прямо и косвенно влияющих на организм, могут служить периодические колебания солнечной активности, вызывающие зачастую весь­ма замаскированные изменения и организме, в большей мере зависящие от исходного со­стояния.

Перечисленные и другие факторы внешней среды стали причиной закрепленных в ходе эволюции осцилляции, т. с. резонансных колебаний различных функций.

Мишенью, реагирующей на внешние показатели времени, может быть, отдельная система организма (как это описано для действия такого конкретного задавателя ритма, как пища). Большей частью, в периодические колебания, однако, вовлекаются многие системы, орга­ны, ткани. Так, например, бывает при температурных колебаниях в организме, вызываемых сменой дня и ночи.

Биоритмы могут быть связаны непосредственно с задавателями ритмов (подача пищи → секреция желез).

Другие биоритмы связаны сложными неизученными и не всегда понятными временными связями. Например, женский менструальный цикл — лунный месяц. В данном случае видна генетическая запрограммированность интервала, зависящего от ритмов работы гипоталамо-гипофизарной системы, развития и созревания яйцеклетки в яичнике, циклических изменений слизистой оболочки матки.

Обычно, одни биоритмы с более длительными периодами согласуются с кратковременными ритмами так, что в конечном итоге в этих сложных комбинациях вообще трудно обна­ружить какую-то периодику. Лишь математический анализ (косинор-анализ) позволяет вы­членить из множества колебаний отдельные их виды.

Итак, существуют внешние датчики времени и имеют место связанные с ними колеба­ния различных показателей деятельности организма, функций отдельных систем, колеба­ния активности организма в целом. В чем же заключается связь и взаимодействие «времязадавателей» с эндогенными колебаниями? Каков механизм этих взаимоотношений? Что син­хронизирует колебания различных систем в организме так, чтобы обеспечить его единство и оптимальную деятельность? Все эти вопросы далеко не однозначно решаются разными авторами. Существует ряд представлений о механизмах взаимодействия различных систем организма с внешними факторами — задавателями времени.

Нейтрализованное управление внутренними колебательными процессами (наличие единых биологических часов). Эта теория касается, главным образом, восприятия смены света и темноты и трансформации этих явлений в эндогенные биоритмы. Естественно, что воспринимающим прибором здесь является глаз. Далее, как представляют себе ученые, им­пульсы, в которых закодирована информация о степени освещенности, распространяются по зрительным нервам и по отдельным его волокнам достигают супрахиазматического ядра гипоталамуса. Об этом свидетельствуют электрофизиологические эксперименты. Из них же и вытекает вовлечение эпифиза в механизм восприятия изменений освещенности. Эпи­физ секретирует гормон мелатонин, а последний принимает участие в управлении уровнем половых гормонов, а также кортикоидов, обладающих четко выраженной суточной перио­дикой, и, возможно, антагонистически взаимодействует с меланоцитстимулирующим гор­моном гипофиза. В результате вовлечения этих систем происходят изменения в вегетатив­ной сфере, как через вегетативную нервную систему, которая контролируется радом ядер гипоталамуса, так и через систему желез внутренней секреции под контролем гипофиза.

Сторонники теории единых биологических часов, включающих гипофиз, эпифиз, другие железы внутренней секреции, опираются в своих построениях на опыты с расстройством суточных биоритмов при разрушении упомянутых структур, на опыты, проводимые на сле­порожденных, у которых не выражены суточные биоритмы в гипофизе и эпифизе, от кото­рых эти биоритмы зависят.

Представления другой группы авторов сводятся к признанию мультиосцилляторных механизмов взаимодействия внешних времязадавателей с различными осцилляторами организма. В соответствии с данной концепцией, единые биологические часы, централизованно управляющие осцилляциями, отсутствуют. Под действием многочисленных факторов, име­ющих разные точки приложения, происходят колебания в системах, органах, тканях.

Одним из звеньев, связывающих внешние датчики времени и внутренние «биологические часы», может являться вода. Вода входит во все клетки организма и ткани как необходимая составная их часть и служит основой всех жидких сред. Показано, что состояние молекул внутриорганизменной воды подвержено влияниям различных гео- и гелиофизических факторов, в ависимости от которых изменяется структура молекулярных коопера­ций, приобретающих при этом различные биофизические свойства. От изменчивости свойств тканей — в межклеточном веществе и внутриклеток — может зависеть скорость течения и характер ферментативных процессов, метаболизма, проницаемости мембран.

В целом, гипотеза единых биологических часов и полиосцилляторной временной структуры организма вполне совместимы.

Биоритмы во многом заложены в генетической программе организма. Связь отдельных ритмов с внешними задавателями времени может быть прямой или опосредованной, более или менее прочной. В ряде случаев факторы внешней среды являются лишь триггерами, с действия которых запускается определенная ритмическая деятельность.

Рис. 12. Сводная схема соотношений «задавателей» ритмов и центральных структур, управляющих биоритмами. Гипотетическая схема биоритмической системы млекопитающих (по И.Г. Власовой): РГТ – ретино-гипоталамический тракт; СХЯ – супрахиазматическиое ядро; ЖВС – железы внутренней секреции; Х,У – гипотетические факторы

Все это многообразие синхронизируется и вступает в иерархические соотношения с помощью механизмов, заложенных в нервной и эндокринной системах.

Дата добавления: 2014-01-20