2 курс / Нормальная физиология / Физиологические_основы_жизнедеятельности_человека_в_экстремальных

90	Физиологические основы жизнедеятельности человека в экстремальных условиях

Характер изменений иммунофизиологических показателей после 10 сеансов ГБГ свидетельствует о вовлечении в адаптивные процессы системы эритрона и специфической защиты организма (рис. 23). Увеличение эритроцитов на 5–7% сопровождалось активацией функций Т-лимфоцитов и фагоцитоза, увеличением количества В-лимфоцитов с рецепторами класса IgM. При этом показатели реакции торможения миграции лейкоцитов (РТМЛ) уменьшились в среднем на 14–16%, содержание С3-компонента комплемента увеличилось на 60–64%, уровень стимулированного теста с нитросиним тетразолием (НСТ-стим.) возрос на 27–30%.

Через 45 суток после окончания курса ГБГ выявлена значительная активация лимфопоэза. Количество лимфоцитов, их популяций и субпопуляций увеличилось в среднем на 20–40%, функция Т-лимфоцитов (по данным РТМЛ) – на 18–25%. Отмечалась активация кислородзависимых механизмов фагоцитоза.

Выполненные исследования позволили разработать методику, обосновать направления и определить эффективность ГБГ для коррекции функциональных состояний, повышения устойчивости организма к факторам авиационного и космического полета, профилактики и лечения ряда заболеваний. Итогом работы в этом направлении явилась разработка рекомендаций по использованию адаптации к гипобарической гипоксии для повышения устойчивости человека к высокогорной гипоксии, утвержденных Министерством здравоохранения и медицинской промышленности РФ (Новиков В. С., Лустин С. И., Исеев Л. Р.,

Рис. 23. Динамика показателей защитных функций организма человека (в %) при периодической гипобарической гипоксии (Н = 3500 m, n = 12, 10 сеансов ГБГ).

Глава 2	91

1994), создание нештатного центра профилактической гипоксии при кафедре авиакосмической медицины, формирование научно-исследова- тельской лаборатории гипобаротерапии в ВмедА МО РФ.

Примером воздействия на человека экстремально низких температур является ситуация с экипажем атомной подводной лодки «Комсомолец», затонувшей 7 апреля 1989 года вблизи острова Медвежий

вНорвежском море. Вследствие пожара и последующего затопления лодки 59 членов экипажа оказались в воде, имевшей температуру около 4 °С. Из них 28 матросам удалось забраться на аварийно-спасательный плот, а остальные были вынуждены дожидаться подхода спасательного судна непосредственно в воде в течение 75–80 мин. В течение этого времени из 31 человека, оказавшегося в воде, погибло 24, а среди 28 на плоту – 5 человек. Кроме того, из спасенных 7 человек, бывших в воде,

втот же день погибло трое. Таким образом, летальность в группе моряков, находившихся в воде, достигла 87%, а на плоту – около 18%.

Исследование специфических и неспецифических защитных реакций при общем переохлаждении организма в воде позволило установить закономерности иммунологических изменений в процессе реабилитации пострадавших и выявить взаимосвязь между тяжестью холодового поражения и степенью нарушений в клеточном и гуморальном звеньях иммунной системы.

Наиболее характерными неспецифическими изменениями при гипотермии явились лейкоцитоз, увеличение поглотительной способности нейтрофилов и моноцитов, а также снижение эффективности внутриклеточного переваривания. Среднее количество лейкоцитов колебалось

впределах от 7,85 · 109/л до 9,76 · 109/л. Значительное возрастание содержания лейкоцитов в крови обусловлено, по-видимому, выходом клеток из костномозгового пула. Это подтверждается резким увеличением

впериферической крови (в 4–7 раз) содержания незрелых форм нейтрофилов (палочкоядерных).

Существенным признаком неблагоприятного действия длительного переохлаждения на организм человека являются нарушения в системе неспецифической резистентности, проявлявшиеся в рассогласовании поглотительной и переваривающей способности фагоцитов. Средние значения поглотительной способности лейкоцитов превышали уровень физиологической нормы в 1,5–2 раза, а уровень переваривающей способности гранулоцитов был в 1,5–3 раза ниже. Динамика показателей фагоцитоза характеризовалась низкой скоростью восстановления. В частности, нарушение переваривающей способности нейтрофилов

92	Физиологические основы жизнедеятельности человека в экстремальных условиях

имоноцитов на 10-е сутки отмечено в 55% случаев. Наблюдавшаяся в начальный период диссоциация поглотительной и переваривающей способности сменялась прогрессирующим уменьшением активности фагоцитоза. Эти изменения сочетались с нарушением процессов внутриклеточного переваривания микроорганизмов и снижением активности неферментных катионных белков, что указывало на функциональную недостаточность циркулирующих фагоцитов. Описанные нарушения на 10-е сутки после гипотермии отмечены у 15 из 27 обследованных, главным образом у лиц со средней и тяжелой степенями переохлаждения.

Изменения в Т-системе иммунитета проявлялись на 2-е сутки и за-

ключались в достоверном увеличении содержания клеток с фенотипами CD3+, CD2+DR+ и CD8+ (рис. 24), преимущественно у пострадавших с легкой степенью переохлаждения. В В-звене иммунитета

наблюдалось возрастание относительного и абсолютного количества CD19+-лимфоцитов, которое в 75% случаев сопровождалось гиперглобулинемией М, а у пострадавших со средней и тяжелой степенями переохлаждения оно сочеталось, кроме того, и с гиперпродукцией IgC и IgA.

На 10-е сутки после гипотермии нарушения фагоцитарной функции

ивыраженные отклонения показателей клеточного иммунитета реги-

Рис. 24. Содержание (109/л) лимфоцитов (1), CD3+ (2), B-Ig+ (3) в периферической крови при переохлаждении.

Глава 2	93

стрировались преимущественно у лиц со средней и тяжелой степенями переохлаждения. При анализе функционального состояния иммунорегуляторных клеток установлено, что у обследованных лиц имело место нарушение соотношения CD4+/CD8+ за счет ослабления супрессорной функции лимфоцитов.

При последующем наблюдении отмечалась быстрая компенсация гемато-иммунологических нарушений: на 36-е сутки наблюдения гематологические показатели в большинстве случаев варьировали в пределах нормы. Абсолютное и относительное количество лимфоцитов было нормальным или несколько повышенным, средние показатели составили (2,43 ± 0,10) · 109/л и 40,8±1,6% соответственно. Со стороны иммунной системы выявлено достоверное снижение абсолютного и относительного количества лимфоцитов с фенотипом CD3+. Количество В-клеток было в пределах нормы. Содержание субпопуляций регуляторных Т-лимфоцитов практически полностью нормализовалось, однако увеличение показателя РТМЛ в этот период свидетельствовало о сохранявшемся снижении функциональной активности Т-системы. К 80-м суткам после переохлаждения наблюдалось практически полное восстановление всех структурно-функциональных характеристик иммунитета.

Изменения в иммунной системе при переохлаждении сопровождались каскадом метаболических сдвигов. У пострадавших на 36-е сутки после аварии выявлено повышение активности аденозиндезаминазы (АДА) с одновременным снижением активности пуриннуклеозидфосфорилазы (ПНФ), внутриклеточной лактатдегидрогеназы ЛДГ1 и ЛДГ2 на фоне повышения активности ЛДГ5 (Яковлев Г. М., Хавинсон В. Х., Серый С. В., 1991, Новиков В. С., Смирнов В. С., Хавинсон В. Х., 1992). Приведенные данные свидетельствуют о сдвиге метаболического профиля лимфоцитов пострадавших в сторону незрелых Т-клеток.

Причиной развития метаболических и иммунологических изменений после общего переохлаждения является комплекс взаимосвязанных факторов: низкой температуры и психоэмоционального перенапряжения. Психоэмоциональное перенапряжение, обусловленное холодовым шоком, в сочетании с интенсивным переохлаждением вызывает стойкие структурно-метаболические изменения, приводящие в конечном итоге к истощению регуляторных механизмов и нарушению гомеостаза. Интенсивная потеря тепла приводит к гипогликемии, истощению энергетических запасов организма, гипоксии и интоксикации вследствие накопления в нефизиологических концентрациях различных промежуточных

94	Физиологические основы жизнедеятельности человека в экстремальных условиях

иконечных продуктов обмена веществ, обладающих токсическим влиянием на организм, и как следствие к выраженной иммунодепрессии. Иначе говоря, синдром эндогенной интоксикации является ведущим патогенетическим фактором, приводящим к развитию основных изменений, обнаруженных у человека при общем переохлаждении. Возникающие при этом иммунологические изменения являются характерным примером состояния, получившего название стрессиндуцированной иммунодепрессии.

Ионизирующая радиация. Крупнейшая радиационная катастрофа XX столетия, авария на Чернобыльской АЭС, с особой остротой поставила перед исследователями вопрос о воздействии различных, но преимущественно малых и умеренных, доз облучения на системы и органы человека в ближайший и отдаленный периоды после воздействия.

Одним из значимых последствий воздействия ионизирующей радиации на организм человека является изменение состояния иммунной системы, обладающей едва ли не самой высокой радиочувствительностью. При этом радиационные воздействия могут приводить к различным адаптивным проявлениям со стороны иммунной системы, включая развитие дезадаптивных изменений и формирования вторичного иммунодефицита. При низкой дозе облучения (до 0,25 Грей) через 15 суток после воздействия комплекса факторов аварии отмечалось снижение

общего количества лимфоцитов до нижней границы физиологической нормы и субпопуляций CD2+DR+, CD2+ и CD8+ на фоне тенденции

к увеличению РТМЛ. Для В-звена было характерно незначительное снижение объема субпопуляции CD19+, гипоиммуноглобулинемия М

игипериммуноглобулинемия А. В системе неспецифической защиты определялось снижение концентрации С3-компонента комплемента

илизосомальных катионных белков. На 90-е сутки отмечалось значительное сокращение доли лиц со сниженным содержанием CD2+, на фоне увеличения частоты нормальных показателей CD2+DR+ и CD19 (рис. 25). Одновременно происходила нормализация других характеристик. Из ранее выявленных изменений сохранялись повышенные уровни РТМЛ, С3-комплемента и нерезкая гипоиммуноглобулинемия G.

Более глубокие сдвиги были отмечены у лиц, подвергшихся облучению в дозах от 0,3 до 0,8 Грей. Ранняя реакция (15-е сутки) на

радиационное воздействие проявлялась нерезкой лимфопенией и достоверным уменьшением количества лимфоцитов с фенотипом CD2+ преимущественно за счет CD8+ Одновременно наблюдалось двукратное увеличение РТМЛ и снижение экспрессии DR-рецепторов (лимфоци-

Глава 2	95

Рис. 25. Частотное распределение (в %) показателей иммунной системы при облучении в дозе до 0,25 Грей на 15-е (А) и 90-е (Б) сутки. 1 – показатели ниже нормы, 2 – в пределах нормы, 3 – выше нормы.

ты CD2+DR+). В В-системе, на фоне уменьшения количества лимфоцитов с фенотипом CD19+, наблюдалась гипоиммуноглобулинемия М. При многофакторном корреляционном анализе выявлено исчезновение связи между субпопуляциями лимфоцитов и РТМЛ (см. рис. 25). К 30-м суткам наблюдалось восстановление связей CD4+, 6 РТМЛ; CD2+ 6CD19+. Процесс нормализации взаимосвязей в иммунной системе практически завершался к 180-м суткам.

Ранняя реакция иммунной системы при острой лучевой болезни I-II степеней сопровождалась угнетением эндокринной функции тимуса, проявлявшимся в резком снижении содержания сывороточного тимического фактора (ТСФ), количества CD2+- и CD2+DR+-лимфоцитов с одновременным увеличением РТМЛ (рис. 26, 27).

В В-системе наблюдалось снижение концентрации IgM и IgG. В раннем периоде после облучения исчезали практически все корреляционные связи. Через 2 мес. восстанавливались связи между субпопуляциями Т-лимфоцитов, а также CD2+ и CD19+, а спустя 6 месяцев после облучения – между РТМЛ и субпопуляциями регуляторных клеток.

Состояние эпимембранных структур характеризовалось фазными изменениями процессов катаболического распада клеточных рецепторов. К 10-м суткам наблюдалось резкое увеличение титров Р-белков,

96	Физиологические основы жизнедеятельности человека в экстремальных условиях

Рис. 26. Структура корреляционных соотношений показателей иммунного статуса после облучения в дозах 0,3–0,8 Грей.

Рис. 27. Изменение показателей иммунной системы у больных острой лучевой болезнью в ранние сроки: а – 10-е сутки; б – 25-е сутки; в – 50-е сутки.

связанное, по-видимому, с разрушением радиочувствительных клеток и накоплением в крови фрагментов клеточных мембран и рецепторов. К 25-м суткам наблюдалась нормализация титров, а начиная с 50-х суток выявлялся устойчиво высокий уровень катаболитов, сохранявшийся на протяжении 6 месяцев.

Выявленные изменения представляют собой адаптивную реакцию на воздействие всего комплекса факторов радиационной аварии, а не

Глава 2	97

только внешнего облучения. Сочетание радиационного воздействия и психоэмоционального стресса может дать синергидный эффект, при котором иммунодефицитное состояние окажется неадекватно глубоким, что, очевидно, имело место у лиц, подвергшихся облучению в дозах до 0,25 Грей.

Вскрытие закономерностей реагирования на комплекс неблагоприятных факторов имеет конечной целью обоснование способов и средств поддержания нормального физиологического состояния организма, предотвращения и снижения стресс-реакции, восстановление работоспособности после работы в экстремальных условиях. Прогноз возможных биологических последствий таких воздействий требует системного изучения физиологических функций организма.

Перспективы использования достижений физиологии при изучении различных проблем адаптации неразрывно связаны с эффективностью разработки ее теоретических основ и принципов управления адаптационным процессом. Это требует продолжения исследований в области экологической физиологии и физиологии экстремальных воздействий, обоснования принципов биоадаптивного управления, диагностики состояний адаптации, разработки путей прогнозирования резистентности организма и коррекции недостаточности адаптационных механизмов. Рациональное решение этих и других задач в значительной степени будет способствовать выработке единых критериев оценки эффективности адаптационного процесса, сохранению здоровья и профилактике заболеваний человека в различных условиях деятельности.

2.5. Дезадаптационные нарушения высшей нервной деятельности у полярников во время зимовки

в Антарктиде

Одним из отрицательных факторов полярной зимовки является относительная сенсорная и информационная недостаточность, связанная с длительным пребыванием замкнутого малочисленного коллектива в условиях социальной изоляции.

Показано, что избыточность или дефицит информации вызывает определенные нарушения высшей нервной деятельности, которые в научной литературе получили название «информационные неврозы» (Хананашвили М. М., 1974). Описаны случаи неврозов, возникающих в результате социальной изоляции, у лиц, потерпевших кораблекрушение и

98	Физиологические основы жизнедеятельности человека в экстремальных условиях

длительное время находившихся в океане или на необитаемых островах (Bexton W. H., Heron W., Scott T. H., 1954), в условиях экспериментальной изоляции в специальных камерах (Altman I., Haython W. W., 1967), на подводных лодках и полярных станциях (Rohrer J. H., 1961; Матусов А. Л. с соавт., 1971; Бундзен П. В., 1972). Разработаны экспериментальные модели информационных неврозов у животных (Хананашвили М. М., 1974).

На основании данных, полученных при оценке адаптивной пластичности нейродинамических процессов и устойчивости центральных механизмов регуляции, можно было ожидать, что лица с различными свойствами нервной системы будут переносить условия зимовки с неодинаковым уровнем напряжения психоэмоциональной сферы. В связи с этим мы считали необходимым дать общую характеристику динамики психологического статуса и провести более подробный анализ всех случаев функциональных нарушений высшей нервной деятельности, имевших место у полярников во время зимовки на антарктической станции.

Для выявления функциональных нарушений ЦНС использовались электроэнцефалографические методики, унифицированный количественный психометрический тест Айзенка (Eyseneck H. S., 1960), а также такие методы психологического исследования, как беседы, прямое и косвенное наблюдение (Смирнов В. М., 1966).

Исследования показали, что в первые месяцы зимовки происходит некоторое повышение общего уровня активации мозга. В ЭЭГ полярников отмечается нарастание более быстрых ритмов, наличие спайковой активности, в ряде случаев возникает выраженная дизритмия. Внешне полярники выглядят несколько возбужденными без признаков невротизации. Наблюдения и беседы показали, что в этот период отношения в коллективе хорошие, случаев межличностных и личностных конфликтов не отмечается.

В конце антарктической осени и начале полярной ночи у отдельных лиц начали возникать симптомы повышенного эмоционального напряжения. При опросах полярники отмечали, что мысли о доме, семье становились все более тягостными, а трудности предстоящей зимовки казались непреодолимыми. Появилось стремление к уединению, замкнутости. Однако замкнутость и уединение не только не приносили облегчения, а, напротив, еще больше способствовали углублению депрессии. Кроме того, многократное переосмысливание одних и тех же событий и фактов из прошлой жизни начало приводить к их переоценке, к выпячиванию отрицательных сторон. Мелкие события и факты, на

Глава 2	99

которые раньше не обращалось внимание, стали приобретать определенную значимость. Во второй половине зимовки научные сотрудники начали жаловаться, что творческая работа дается с трудом, что они не могут сосредоточиться, у них пропадает ясность мышления. Привычный труд становится тягостным, вызывает быструю утомляемость, раздражение. В свободное время полярники старались переключиться на другой вид деятельности.

Следует отметить, что кратковременные состояния угнетения и депрессии наступали периодически и отмечались почти у всех полярников. По своему характеру нарушения высшей нервной деятельности не всегда являлись типичными неврозами, а чаще всего напоминали неврозоподобные состояния. Однако в ряде случаев симптоматика нарушений постепенно увеличивалась, и в развитии невротических состояний можно было выявить определенную закономерность.

Факторами, способствовавшими повторному возникновению невротических состояний или их прогрессированию, в одних случаях являлись личностные и межличностные конфликты, в других – резкие перепады факторов погоды. В период полярной ночи число случаев личностных и межличностных конфликтов резко увеличилось.

У лиц с выраженными нервно-психическими расстройствами была обнаружена определенная фазность изменений электрической активности мозга, характера нервно-рефлекторной деятельности. Начальный период развития невротического состояния, как правило, во всех случаях характеризовался сдвигом частотного спектра ЭЭГ в сторону высоких частот с некоторым увеличением тета-ритма. Это сопровождалось значительным повышением возбудимости ЦНС: снижением латентного периода простых сенсомоторных реакций, увеличением скорости переработки информации (по корректурным тестам), повышением кожногальванической реакции. Фотостимуляция с частотой от 2 до 30 Гц вызывала появление феномена навязывания ритма преимущественно в области высокочастотных составляющих альфа- и бета-ритма. В первую стадию развития невротического состояния фотостимуляция приводила к появлению четких вызванных ответов не только в затылочных, но и в лобных долях коры головного мозга.

Повышение возбудимости различных структур мозга в этот период сопровождалось изменением общего поведения полярников, которое принимало те или иные черты реактивных состояний.

Исследования показали, что невротические состояния чаще всего отмечаются у лиц с низким уровнем пластичности нейродинамических