21.4. Геосоциальные биоритмы

Геосоциальные биоритмы включают около­суточные и околонедельные биоритмы.

А. Околосуточные (циркадианные) био­ритмы отличаются стабильностью и строгой закономерностью. Циркадианные биоритмы синхронизированы с вращением Земли во­круг своей оси, длительность их периода 20— 28 ч. В их основе лежит поведенческий ритм сон—бодрствование, который определяет степень работоспособности человека в раз­ное время суток и состояние активности всех органов и систем организма.

Уровень работоспособности (умственной и физической) у человека выше днем, нежели ночью: больше сила мышц, скорость перера­ботки информации, скорость обучения. Наи­более высокая работоспособность отмечается с 10 до 12 и с 16 до 19 ч. Именно в эти часы суток отмечается наиболее высокая устойчи­вость организма к острой гипоксии. Период минимума работоспособности приходится на 2—4 ч ночи. В этот период совершается и наибольшее число ошибочных действий в случае работы ночью. Циркадианный ритм работоспособности, как и другие суточ­ные биоритмы, не является жестким для всех лиц.

Однако большинство людей относятся к так называемому типу «жаворонков», макси­мум работоспособности которых приходится на первую половину дня, меньшая часть — к типу «сов», наибольшая работоспособность которых наблюдается вечером или в начале ночи. Не исключено, что «жаворонками» или «совами» люди становятся постепенно благо­даря своему распорядку дня.

Циркадианный ритм двигательной актив­ности обеспечивается соответствующими циклическими (день—ночь) изменениями интенсивности функционирования всех ор­ганов и систем организма. Интегральным биоритмом, отражающим циклические изме­нения активности организма, являются су­точные изменения интенсивности обмена ве­ществ.

Интенсивность метаболизма, как извест­но, коррелирует с температурой тела: по­вышение температуры в первую очередь яв­ляется следствием повышения обмена ве­ществ, если не нарушены (искусственно или естественно) процессы теплоотдачи. Самая высокая температура тела наблюдается в ве­чернее время (16 ч), самая низкая — в 3 ч ночи. В первой половине дня наблюдается повышенная способность организма к утили­зации углеводов. К вечеру, когда в энергети-

ческом депо (печени) много гликогена и мало жиров, целесообразнее выполнять менее продолжительную работу. В белковом обмене катаболические процессы преоблада­ют в период активности организма, анаболи­ческие — в период покоя (ночью). Поэтому прием белковой пищи в вечернее время спо­собствует большему нарастанию мышечной массы при физических тренировках. Прием любой пиши в вечернее время способствует повышению массы тела.

Активность нервной системы днем в целом значительно выше, чем ночью. В част­ности, на электроэнцефалограмме даже в спокойном состоянии регистрируется в ос­новном альфа-ритм (8—13 Гц), а с увеличе­нием физической и умственной деятельнос­ти, эмоционального напряжения в ритме электроэнцефалограммы преобладают бета-волны — 13—30 Гц. Ночью, во время «мед­ленного» сна, частота колебаний уменьшает­ся до 2—4 Гц (дельта-ритм). Наблюдаются ритмические изменения объемов глиальных клеток, что обнаружено при помощи кино­съемок. Фаза уменьшения их объема длится 1,5 мин, увеличения — 4 мин, цикл повторя­ется в течение 2—20 ч.

Считают, что во время «медленного» сна возрастает тонус парасимпатической, а во время бодрствования — симпатической нерв­ной системы. О преобладании функциональ­ной активности симпатико-адреналовой сис­темы днем в период бодрствования свиде­тельствуют повышенная экскреция с мочой адреналина, норадреналина и продуктов их обмена, а также более высокие уровни кате-холаминов в крови. Увеличивается также ин­тенсивность обмена этих веществ в различ­ных органах и тканях. В ночное время экс­креция адреналина и норадреналина в сред­нем снижается на 50—60 %. Акрофаза экс­креции этих веществ наблюдается в первой половине дня.

Циркадианные колебания наблюдаются и в эндокринной системе. В частности, в пер­вой половине ночного сна у человека и жи­вотных повышается секреция гормонов пре­имущественно с анаболическим действием (гормоны роста, мужские половые гормоны, инсулин).

Считают, что повышенная секреция ана­болических гормонов во время медленновол-нового сна активирует синтез белков в мозге и способствует формированию долговремен­ной памяти. В 3—4 ч ночи снижается уровень адреналина в крови. Во второй половине сна начинается подготовка к активной деятель­ности. Этот период сна характеризуется уве-

558

личением доли парадоксальных стадии сна, которые играют важную роль в переработке накопленной информации. Усиливается сек­реция АКТГ и кортикостероидов.

Второй пик кортикостероидов, следую­щий за дневным приемом пищи, отмечается в 13 ч и исчезает при голодании. К 17—18 ч наступает акрофаза тиреоидных гормонов. Минимальное количество стероидов обнару­живается в 21—24 ч. Описан ритм секреции кортизола с периодом 90—100 мин, кото­рый наслаивается на суточный. В свою оче­редь возрастание уровня кортикостерои­дов снижает митотическую активность кле­ток.

Деятельность сердца днем усиливается. Максимум частоты сердечных сокращений и артериального давления приходится на вто­рую половину дня (16 ч). Напротив, ночью и рано утром АД низкое, более длительный диастолический период, меньше пульсовое давление, ниже систолический выброс и ми­нутный объем крови. Эти показатели досто­верно ниже, чем в 16—18 ч. Однако диасто-лическое давление нередко бывает выше ночью и утром. Днем физическая нагрузка вызывает больший, чем ночью, прирост как общего, так и локального кровотока в рабо­тающих мышцах. У ночных животных, на­против, кровообращение усиливается ночью, т.е. в активный их период. Наруше­ние биоритмов может свидетельствовать о предпатологии или наличии патологическо­го процесса в организме. В частности, у больных с гипертонической болезнью акро­фаза сердечной деятельности и АД смешена с дневного на ночное время суток. Не сни­жается АД ночью и у больных язвенной бо­лезнью.

Дыхательная система. Все показатели, отражающие внешнее дыхание, днем сущест­венно выше, нежели ночью. Так, максимум жизненной емкости легких, минутного объе­ма легких, а также максимальные скорости вдоха и выдоха приходятся на середину дня. Все это также указывает на повышение силы дыхательных мышц, увеличение растяжимос­ти легких и проходимости бронхов. Ночью дыхание реже, но глубже, минутный объем воздуха меньше. Однако ночью насыщение гемоглобином кислорода не снижается. Про­ходимость бронхов ухудшается в ночное время и рано утром. При патологии легких эти изменения выражены еще больше. Имен­но поэтому приступы бронхиальной астмы возникают чаще ночью, и степень их выра­женности обычно превосходит дневные при­ступы.

Циклические изменения проходимости бронхов связаны с гуморальными сдвигами. В ночное время, особенно около 4 ч, снижа­ется содержание адреналина, расширяющего бронхи, и повышается количество гистамина в крови (выброс его тучными клетками), что ведет к сужению бронхов. Последнее объяс­няется также снижением в это время актив­ности коры надпочечников и уровня корти­зола в крови; повышением чувствительности к бытовым и атопическим аллергенам, скоп­лением мокроты в просвете бронхов.

Кровь. Обнаружены циркадианные коле­бания количества циркулирующих в крови эозинофилов с наиболее низким их содержа­нием в 10 ч утра и наиболее высоким — ночью. Оказалось, что акрофаза количества эозинофилов сочетается с батифазами кон­центрации кортизола в плазме крови и про­ходимости бронхов.

В дневной период свертываемость крови повышается, что является важной приспосо­бительной реакцией: днем кровеносные сосу­ды повреждаются значительно чаще, что, по-видимому, и сформировало подобную защит­ную реакцию. Повышению свертываемости крови в это время, очевидно, способствует также рост концентрации катехоламинов в крови. Максимально содержание хлоридов натрия и кальция в сыворотке крови в 22 ч, калия — в 24 ч, билирубина и трансамина-зы — в 10 ч, глюкозы — в 17 ч, лейкоцитов в крови — в 23 ч.

Костный мозг наиболее активен рано ут­ром. Именно в утренние часы в кровоток по­ступает наибольшее число молодых эритро­цитов. Максимум гемоглобина в крови на­блюдается с 11 до 13 ч, а минимум — с 16 до 18 ч.

Мочеотделение днем значительно больше, чем ночью, что, по-видимому, объясняется главным образом изменениями клубочковой фильтрации: днем она на 30 % больше, а ночью на 30 % ниже среднесуточной фильт­рации.

Клеточное обновление эпидермиса кожи наиболее интенсивно происходит в 2 ч ночи.

Циркадианные биоритмы наблюдаются и в пищеварительной системе. Ночью сильно тормозится желудочная секреция и в мень­шей степени (на 16 %) моторика. Секреция сока поджелудочной железы ночью в 2 раза ниже, нежели днем, желчеотделение ночью уменьшается на 20—25 %, двигательная ак­тивность толстой кишки вообще прекращена с 22 до 4 ч и восстанавливается в 5—6 ч. Од­нако у больных язвенной болезнью уровень моторики и секреции ночью не снижается.

559

Следует заметить, что продукты гидролиза ночью всасываются быстрее.

Резистентность организма наиболее вы­сока в утренние часы (в начале периода бодр­ствования и двигательной активности). За­живление ран у лабораторных животных про­текает быстрее в утренние и дневные часы. На ночь приходится высокий процент случа­ев сердечной недостаточности. Смертность после операций, произведенных ночью, втрое больше, чем после дневных операций. Организм человека в полночь почти в 2 раза чувствительнее к гистамину, чем в утренние часы. Чувствительность зубов к болевым раз­дражителям особенно высока в вечерние часы (максимальна в 18 ч). В ночное время суток организм менее устойчив к рентгенов­скому облучению и возбудителям инфекци­онных заболеваний. К вечеру уровень корти-костероидов в крови понижается и достигает минимума ночью, т.е. как раз в тот отрезок времени, когда наблюдается наименьшая ус­тойчивость к гипоксии.

Установлены также ритмические измене­ния чувствительности организма к фармако­логическим препаратам. Например, более эффективное действие большинства гипотен­зивных средств у больных с гипертонической болезнью наблюдается в 15—17 ч, т.е. когда имеет место циркадианный подъем АД.

Ультрадианные биоритмы изучены недо­статочно. Примером могут служить два пика увеличения содержания кортизола в крови (первый — с 5 до 8 ч, второй — в 13 ч): актив­ность экскреторной функции почек, работо­способность. Однако значительная измен­чивость периодов затрудняет их интерпре­тацию.

Инфрадианные биоритмы изучены еще меньше; их примером может служить изме­нение количества некоторых гормонов, вы­деляемых с мочой.

Б. Околонедельные (циркасептанные) био­ритмы изучены недостаточно. Исследованы околонедельные биоритмы работоспособнос­ти человека. Выработка глюкокортикоидов в надпочечниках колеблется в течение недели: в понедельник она минимальна, со вторника до пятницы повышается, а затем падает.