Біологічні ритми: психофізіологічні та клінічні аспекти

 

Живі організми існують у просторі і часі, які є об’єктивними реальними формами буття. Навколишня нежива природа ритмічна: зміна дня і ночі, пір року пов’язані з основними ритмами Землі – її обертанням навколо своєї осі та навколо Сонця. Живі організми залежать від цих ритмів; впродовж сотень мільйонів років еволюції відбувався процес пристосування до них, вироблялись ритмічні процеси життєдіяльності – біоритми. Вивченням їх займається хронобіологія (гр. chronos – час). У вивчення біологічних ритмів великий внесок зробили відомі учені. Над проблемою сприйняття часу тваринами і людиною працювали І. П. Павлов, В. М. Бехтерев, С. С. Корсаков. Екологічні та фізіологічні аспекти ритмічних процесів вивчав О. Д. Слонім. Роль біоритмів у регуляції функцій організму і їх зміни в умовах космічного польоту вивчались В. В. Паріним і його співробітниками.

Біоритми – результат природного добору. У боротьбі за існування виживали тільки ті організми, які могли сприймати час і реагувати на нього. У результаті поступово виробився ендогенний ритм організму, синхронний з періодичними процесами зовнішнього середовища. Найбільш вивчені добові ритми (24-годинні) і навколодобові, або циркадіанні (від 20 до 28 годин; лат. circa – навколо, біля; dies – день).

Періодично впродовж доби коливається більшість фізіологічних процесів у людини. Відомо близько 300 функцій, які мають добову періодичність. Різні функції організму мають неоднаковий ритм інтенсивності. Час, на який припадає максимум величини процесу, називають акрофазою добового ритму. Знання цих періодів має велике значення для теорії і практики медицини. Ще до систематичного вивчення біоритмів у клінічній практиці було встановлено, що температура тіла людини ритмічно змінюється впродовж доби: у денні години вона підвищена (максимальне значення – у 18 год), вночі знижується. Найнижчий рівень – між 1 год ночі і 5 год ранку, амплітуда коливань складає 0, 6-1, 3 °С.

Хоч сучасна людина створила навколо себе штучне температурне середовище, але температура її тіла впродовж доби коливається, як і багато років тому назад. Справа у тому, що температура тіла залежить від швидкості перебігу біохімічних реакцій. У денний час обмін речовин іде швидше (інтенсивніше) і це визначає більшу активність людини. Добовий ритм температури тіла є досить сталим стереотипом. Проте в екстремальних умовах герметичності та малорухомості (тривале перебування у ізольованій камері із штучною атмосферою) відбувається спотворення добової температурної кривої.

Поява добового ритму температури тіла, який дозволяє чергування ступеня активності, була одним із найважливіших факторів у еволюції тваринного світу. Ритмічні добові коливання характерні для артеріального тиску: удень він вищий, а вночі знижується. При патології спостерігається порушення багатьох ритмів. Наприклад, у хворих гіпертонічною хворобою у нічні години відбувається не зниження, а навпаки, підвищення артеріального тиску, що призводить до погіршення їх стану.

Впродовж доби змінюється інтенсивність мітотичного поділу: найбільша швидкість поділу клітин у ранкові години; вночі вона знижується. Рано вранці (близько 5 год) відмічається найбільша активність поділів у кістковому мозку. Активність у ниркових клубочках найвища між 3 год ночі і 6 год ранку.

У більшості людей найвища біоелектрична активність мозку спостерігається ранком (з 8 до 12 год) і ввечері (між 17 і 19 год). Проте є індивідууми, у яких найбільш висока працездатність припадає на вечірні і нічні години (особливо при розумовій праці).

Кількість кров’яних пластинок у периферичній крові у людини зменшується вночі і збільшується у ранкові та денні години. Встановлено, що здатність до зсідання крові вища у денні години. Відмічена періодичність вмісту адреналіну у крові: його рівень найвищий ранком і знижується до мінімуму на 18 год. Як видно із наведених прикладів, інтенсивність більшості фізіологічних процесів підвищується вранці і знижується вночі. Дані добової періодичності активності різних систем людини необхідно враховувати у клініці (час доби для проведення операцій, призначення сильнодіючих лікарських речовин).

Крім добових виділяють і тривалі біоритми: місяцевий ритм (28 діб), який найбільше виражений у мешканців морів. У людини цьому ритму підпорядкований менструальний цикл у жінок (тривалість вагітності у акушерстві вимірюють синодичними місяцями).

У організмі тварин і людини спостерігаються і сезонні коливання, які пов’язані із збільшенням світлового дня весною і зменшенням його восени і взимку. Біeлектрична активність мозку і м’язової системи вища весною і у літній період та знижується взимку. Зміна тривалості дня є важливим фактором, який дозволяє організму перебудувати свою діяльність; це здійснюється за участю гіпоталамо-гіпофізарної системи.

Перерізка зорових шляхів у тварин порушує багато біоритмів, які пов’язані з фотоперіодизмом (гр. photos – світло, periodos – чергування). У більшості тварин час розмноження припадає на весняно-літній сезон, коли умови найсприятливіші для вирощування потомства.

Гадають, що неузгодженість деяких біоритмів і зміни тривалості дня у осінній і весняний період року є однією із імовірних причин загострення хронічних хвороб органів дихання, серцево-судинної системи. Так, описана сезонна динаміка загострення туберкульозу, гіпертонічної хвороби, ревматизму. Трансмісивні хвороби людини мають виражену сезонну залежність, яка пов’язана з періодами розмноження членистоногих – переносників збудників хвороб (кліщі, комари, москіти тощо).

У середині минулого сторіччя було встановлено, що зміна сонячної активності відбувається періодично, причому тривалість середнього періоду складає 11, 1 року. Спостереження за кількістю сонячних плям і їх площею ведуться вже близько 200