Генетика і розвиток ціркадіанних ритмів безхребетних
Дозрівання колебателя і можна побачити ритмів
Цей розділ охоплює процес дозрівання в ході онтогенезу і генетику провідного осцилятора і можна побачити (ведених) ритмів у безхребетних. Обговорення в основному обмежено багатоклітинними організмами, крім тих випадків, коли є важливим зіставлення з нижчими організмами. Терміни «колебателя» і «осцилятор» зазвичай будуть вживати в однині, хоча дійсний фізіологічний колебателя може складатися з багатьох компонентів або, щонайменше, може бути представлений двома симетричними центрами в різних півкулях мозку. Добові ритми, які спостерігаються тільки при чергуванні світла і темряви, а в постійних умовах затухаючі, не обговорюються.
При дослідженні онтогенетичного розвитку ціркадіанних ритмів виникає важливе питання: чи може будь-яка інформація про ритми передаватися нащадкам через яйце? Іншими словами, чи існує якийсь кодоване повідомлення про фазу або періоді коливань, що переходить від покоління до покоління? Мутації, що змінюють свободнотекущій період, дійсно зустрічаються. З цього випливає, що інформація про довжину періоду може бути закодована в ДНК і потім відтворена в наступному поколінні. Яких-небудь інших даних з цього питання дуже мало. Одне надзвичайно цікаве повідомлення стосується плодової мушки, у якої фаза ритму куколочной линьки нібито може передаватися потомству від матері. Правда, ці свідчення до цих пір залишаються непідтвердженими. Така передача фази могла б означати, що, або в яйці тривають коливання, фаза яких встановлена матір'ю, або інформація про фазу зберігається під час відсутності коливань в закодованій формі. Подібне кодування фази, можливо, відбувається у бджіл, оскільки було показано, що завчене час годування (тобто певна точка (ціркадіанного циклу) може бути передано ненавченої бджолі шляхом пересадки замороженої тканини мозку бджоли-донора.
Інше важливе питання стосується взаємини між появою спостережуваного ритму і дозріванням осцилятора, який його контролює. Наприклад, у дрозофіли момент виходу дорослої особини з лялечки обмежений «воротами», контрольованими циркадіанними осцилятором. Ступінчастий перехід від світла до темряви на стадії личинки, а також імпульси світла або зміни температури на стадії лялечки здатні визначити фазу ритму виведення. Інформація про фазу в принципі могла б запасатися у якийсь «згорнутої» формі на стадії личинки і лялечки, а проявляється лише після дозрівання ціркадіанних колебателя; або ж на цих стадіях могли б відбуватися приховані коливання, прояв яких у вигляді спостережуваних ритмів відстрочено до дорослої стадії. Насправді має місце другий варіант, що було показано у витончених експериментах з вимірюванням кривої зсуву фази (КСФ) при впливі спалахів світла через регулярні проміжки часу на стадії лялечки. В кожний з п'яти днів існування лялечки були отримані подібні КСФ, звідки випливає, що в цей час дійсно тривали ціркадіанние коливання.
Ціркадіанние осцилятори здатні обмежувати «воротами» певні етапи індивідуального розвитку. время окукливания, момент появления желтой окраски глаз и окрашивания глазковой щетинки не зависит от циркадианного осциллятора, хотя его колебания в это время происходят. Наприклад, у Drpsophila pseudoobscura час окукліванія, момент появи жовтого забарвлення очей і фарбування Глазкової щетинки не залежить від ціркадіанного осцилятора, хоча його коливання в цей час відбуваються. Між тим момент виходу лялечки знаходиться під ціркадіанних контролем. . me Lanogaster . Так само йде справа у D. Me Lanogaster. Це можна пояснити за допомогою механізму зчеплення: фактор, якому належить зв'язати провідний осцилятор з певними подіями індивідуального розвитку, сам дозріває лише на стадії пізньої лялечки. . Victoria . Зовсім інша картина спостерігається у D. Victoria. Тут окукливание так само ритмічно, як і вихід з лялечки, хоча всі проміжні події на стадії лялечки, включаючи вивертання голови, поява жовтого пігменту очі та фарбування глазкових щетинок, аритмічний. . Victoria действует два независимых осциллятора или же один осциллятор, но с двумя разными механизмами сцепления. Таким чином, у D. Victoria діє два незалежних осцилятора або ж один осцилятор, але з двома різними механізмами зчеплення.
эмбриональный период достаточно продолжителен(10-13 дней при 20С), чтобы можно было исследовать созревание осциллятора, контролирующего ритм вылупления из яйца. У метелики Pectinophora ембріональний період досить тривалий (10-13 днів при 20С), щоб можна було дослідити дозрівання осцилятора, контролюючого ритм вилуплення з яйця. Мініс і Піттендріх показали, що імпульсні і ступінчасті впливу світлом і зміни температури здатні синхронізувати ритми вилуплення в популяції яєць, не раніше, ніж на 6-й день ембріонального розвитку. Таким чином, на цьому етапі інформація із зовнішнього середовища може бути засвоєна, з тим, щоб проявитися через кілька днів, після виходу гусениць з яєць. Ймовірно, на 6-й день ембріонального розвитку починає діяти осцилятор, контролюючий вилуплення.
У комах претерпевающих повний метаморфоз, великий інтерес представляють взаємовідносини осциляторів, контролюючих ціркадіанние ритми на різних стадіях розвитку. Цьому питанню є дані про чотири організмах. У метеликів-сатурній годинник, контролюючі ритм линьки, видають гормональний сигнал, тоді як контроль ритму польотної активності здійснюється за допомогою електричних сигналів, оскільки для збереження ритму необхідний інтактний проводить шлях від мозку до грудних гангліїв. Таким чином, ці два ритму або задаються різними осциляторами, або одним осцилятором, але за участю різних механізмів зчеплення. исследованы ритмы вылупления из яиц, линьки и яйцекладки. У метеликів Pectinophora досліджено ритми вилуплення з яєць, линьки та яйцекладки. При вивченні регуляції ціркадіанних ритмів необхідно розрізняти спостережувані ритми, з одного боку, і контролюючі їх колебателя - з іншого. при СТ 14:10 обычно откладывает яйца в темноте, а выход гусениц и имаго происходит в светлое время суток, причем пик для второго из этих процессов на 3ч позже, чем для первого. Один і той же колебателя може бути зчеплений з різними ритмами по-різному (або за допомогою вимушених коливань, або через коливальні механізми), що призводить до розмаїття спостережуваних фаз і профілів ритмів. Pectinophora при СТ 14:10 зазвичай відкладає яйця в темряві, а вихід гусениць і імаго відбувається у світлий час доби, причому пік для другого з цих процесів на 3ч пізніше, ніж для першого. Таким чином, кожен ритм має свою особливу фазу щодо циклів освітленості. Ці ритми в різній мірі піддаються спрямованому відбору на більш ранню і більш пізню фази. Послідовний штучний відбір проводився у відношенні ритму виходу імаго, і саме за цією ознакою були отримані найбільші відмінності між «ранньої» і «пізньої» лініями.
Ритм вилуплення з яєць теж може помітно зрушити по фазі, в той час як фаза ритму яйцеклітини залишається у всіх ліній однаковою. Результати відбору можна інтерпретувати або як спадкове зміна властивостей колебателя, або як зміни «вихідних» механізмів - може бути, механізму зчеплення колебателя з підневільними спостережуваними ритмами. Оскільки КСФ у ранньої та пізньої мутантних ліній не вимірювалися, жодному з цих варіантів поки не можна віддати перевагу. Аналогічним чином, всі три ритму з їх різними фазами можуть розрізнятися не провідними осциляторами, а лише єднальними і «вихідними» механізмами. Одне спостереження, однак, можна витлумачити на користь відмінності самих осциляторів: свободнотекущій період ритму виходу з яєць близький до 24г, тоді як періоди двох інших ритмів становлять 22,5 ч.
Правда, ця різниця періодів може бути обумовлено тим, що один і той же осцилятор на постембріональний стадіях розвитку вкорочує свій період в результаті дозрівання вхідних сенсорних шляхів або додаткових клітин-годин.
найдены мутации, затрагивающие периодичность выхода из куколок и подвижности взрослых особей. У Drosophila melanogaster знайдені мутації, що зачіпають періодичність виходу з лялечок і рухливості дорослих особин. Ці мутації діють на обидва ритму подібним чином. Ще одна мутація, нещодавно виявлена в окремому локусі, подовжує період обох ритмів на 1,5 ч. Крім того, обидва ритму можуть захоплюватися на стадіях личинки і лялечки, і КСФ колебателя дикого типу для обох ритмів близькі за формою і амплітудою. , позволяют предположить, что оба ритма контролируются сходными, если не тождественными осцилляторами. Ці результати, як і дані про Pectinophore, дозволяють припустити, що обидва ритму контролюються подібними, якщо не тотожними осциляторами.
Мультігенний аналіз
, обитающего в приливной зоне, различия между природными популяциями по времени выведенного имаго. Нейман вивчав у комара Clunio, що мешкає в приливній зоні, відмінності між природними популяціями за часом виведеного імаго. Лінії, виділені в різних місцях європейського узбережжя, розрізняються за цією ознакою, так як вони пристосовані до місцевих особливостей припливів і відливів. Після схрещувань двох ліній з різним часом виходу імаго перше покоління нащадків виводилося в якесь проміжне час. Ще Одне схрещування першого покоління з однією з батьківських ліній теж давало проміжне час. контролируется продуктами одного или нескольких генных локусов. Таким чином, час виходу дорослої форми у Clunio контролюється продуктами одного або декількох генних локусів. У гетерозигот цей час виходу залежить від середньої активності продуктів всіх локусів, а не від простого складання їх ефектів, так як в останньому випадку вийшов би двухвершінний ритм з піками, відповідними часом виходу імаго у двох батьківських форм.
. Ренсінг та ін досліджували межлинейной відмінності в добовому профілі споживання кисню у Drosophila melanogaster. У результаті порівняння ліній з різними співвідношеннями числа Х-хромосом і аутосом був зроблений висновок, що Х-хромосома суттєво впливає на положення вечірнього максимуму споживання кисню при режимі СТ 12:12. У дрозофіли і метелики пектінофори шляхом відбору можна отримати лінії з раннім і пізнім часом виведення. дикого типа привел к большему размаху вариации по этому признаку, чем отбор в природной линии мух; это свидетельствуют о том, что длительное разведение в лаборатории ослабило давление отбора. Відбір в лабораторній популяції Drosophila melanogaster дикого типу привів до більшого розмаху варіації за цією ознакою, ніж відбір в природному лінії мух; це свідчать про те, що тривале розведення в лабораторії послабило тиск відбору. . pseudoobscura на протяжении 50 поколений были получены две стабильные линии с ранним и поздним временем выведения имаго, различия между которыми составляло около 4 ч. Однако КСФ для обеих линий, как выяснилось, совпадают; значит, отбор, вероятно, затронул лишь внешние ведомые системы (которые сами по себе могут быть колебательными), но не ведущий осциллятор, способный непосредственно реагировать на свет. У результаті селекції D. Pseudoobscura протягом 50 поколінь були отримані дві стабільні лінії з раннім і пізнім часом виведення імаго, відмінності між якими становила близько 4 ч. Однак КСФ для обох ліній, як з'ясувалося, збігаються; значить, відбір, ймовірно, торкнувся лише зовнішні ведені системи (які самі по собі можуть бути коливальними), але не ведучий осцилятор, здатний безпосередньо реагувати на світло.
было получено 5-часов различие фаз выведения. У результаті відбору ранньої та пізньої лінії Pectinophora було отримано 5-годин відмінність фаз виведення. КСФ у цих двох ліній не вимірювалися, але зате були зіставлені відмінності за трьома піднаглядним ритмам. Виявилося, що на ритми вилуплення з яєць і виходу з лялечки відбір вплинув однаково: на їхню фазам при режимі СТ14: 10 лінії розрізнялися на 5ч. Ритм відкладання яєць, навпаки, в обох ліній збігався.
Таким чином, шляхом відбору вдалося виявити відмінність двох коллебателей, які задають ритми вилуплення і виходу з лялечки, з одного боку, і ритм яйцекладки - з іншого.
Аналіз окремих генів
У двох видів дрозофіли були знайдені мутації окремих генів, що впливають на ритми виходу з лялечки і рухливості дорослих особин. . Pseudoobscura было локализовано 5 мутаций, вызывающих аритмию в условиях постоянного освещения. У Х-хромосомі D. Pseudoobscura було локалізовано 5 мутацій, що викликають аритмію в умовах постійного освітлення. У мутантів при змінному освітленні в тій чи іншій мірі проявлялися вимушені, екзогенні ритми виведення імаго. Ці п'ять мутацій можна було розділити на дві комплементаціонние групи. Подвійні гетерозиготи всередині кожної групи в постійних умовах були аритмічний, в той час як у подвійних гетерозигот з мутаціями з різних груп спостерігалися свободнотекущіе ритми з більш довгим періодом, ніж у дикого типу, а фази їх ритмів запізнювалися приблизно на 5ч щодо фаз дикого типу, як при змінному освітленні, так і в постійних умовах після загарбання. Таким чином, комплементації між двома групами «аритмічний» мутацій виявилася неповною. Це дозволяє думати, що для нормального ритму необхідно щонайменше два різних генних продукту. Результати вказують також на те, що і період, і фази ритму знаходяться під генетичним контролем і що продукти генів, що беруть участь у підтримці ритмічності, в той же час впливають на фазу ритму. З того факту, що у мутантів втрачені як ритми виведення, так і ритм рухливості, випливає, що осцилятори, контролюючі ці ритми, мають, принаймні одну спільну компонент, хоча у мух дикого типу свободнотекущій період другого ритму значно коротше, ніж першого.
. pseudoobscura в Х-хромосоме были найдены четыре мутации, влияющие на период ритмов выведения и двигательной активности имаго. В D. Pseudoobscura в Х-хромосомі були знайдено чотири мутації, що впливають на період ритмів виведення та рухової активності імаго. Три з них - алельних і локалізовані в області ЗВ1-2. четверта знаходиться в області 10; вона подовжує період обох ритмів на 1,5 ч. . Три мутації з області ЗВ1-2 належить до локусу per. 5), удлинять его до 29ч( per 1) или вовсе уничтожить ритмичность( per 0). Зміни цього локусу можуть скорочувати період ритму до 19 год (per 5), подовжувати його до 29ч (per 1) або зовсім знищити ритмічність (per 0). так же, как у D . pseudoobscura . Свободнотекущіе періоди обох ритмів у Drosophila melanogaster так само, як у D. Pseudoobscura.
1 и per 0 почти полностью рецессивны по отношению к гену дикого типа. Аллели per 1 і per 0 майже повністю рецесивні по відношенню до гену дикого типу. + и per 5/ per 1 периоды промежуточные между периодами соответствующих гомозигот. У гетерозигот pers + і per 5 / per 1 періоди проміжні між періодами відповідних гомозигот. 0 ведет себя как отсутствие области ЗВ1-2 из чего можно заключить, что при этой мутации не образуется активного генного продукта. Аллель per 0 поводиться як відсутність області ЗВ1-2 з чого можна зробити висновок, що при цій мутації не утворюється активного генного продукту.
5 и per 1 резко изменяют период ритмов выведение и подвижности имаго, оба периода все же остается мало зависимыми от температуры в диапазоне от 18 до 25С. Хоча мутації per 5 і per 1 різко змінюють період ритмів виведення і рухливості імаго, обидва періоду все ж залишається мало залежними від температури в діапазоні від 18 до 25С. 1 период с повышением температуры удлиняется, а per 5- укорачивается; иными словами, при низких температурах период обоих мутантов приближаются к периоду дикого типа. Проте температурна залежність при цих двох мутаціях протилежна: у мутантів per 1 період з підвищенням температури подовжується, а per 5 - коротшає; іншими словами, при низьких температурах період обох мутантів наближаються до періоду дикого типу. Таким чином, ці мутації впливають і на чутливість колебателя до температури.
, была подробно исследована Джаддом и др. в этой области число комплементационных групп леталей примерно равно числу видимых хромосомных дисков. Область Х-хромосоми, на якій картіровани алелі per, була детально досліджена Джадд та ін в цій галузі число комплементаціонних груп леталей приблизно дорівнює кількості видимих хромосомних дисків. Генетичний аналіз дозволяє думати, що кожна така група відповідає певному диску. не является аллелем какого-либо из деталей этой области. Однак локус per не є алелем будь-якого з деталей цієї області. Очевидно, це не життєво важливий локус, оскільки його мутації не призводять до загибелі комахи. – регуляторный, а не структурный ген. Можливо, що локус per - регуляторний, а не структурний ген. 5 была получена кривая смещения фазы. Для алелі per 5 була отримана крива зсуву фази. Примітно, що ця мутація не тільки скорочує свободнотекущій період, але і збільшує розмах КСФ. Мутантна крива відноситься до типу 0 по Уїнфрі, а нормальна - до типу 1. . Pseudoobscura , можно привести в почти аритмичное состояние одним критическим импульсом света, если приложить его в определенной фазе эндогенного цикла. Таких мутантів, так само як і мух дикого типу D. Pseudoobscura, можна привести в майже аритмічне стан одним критичним імпульсом світла, якщо прикласти його в певній фазі ендогенного циклу. отличается от колебателя D . Pseudoobscura тем, что его период короче, задержка его фазы протекает более медленно и между двумя критическими стимулами вызывающими аритмию, нет темновой адаптации. Однак колебателя per відрізняється від колебателя D. Pseudoobscura тим, що його період коротший, затримка його фази протікає більш повільно і між двома критичними стимулами викликають аритмію, немає темнової адаптації.
0 поддается захватыванию температурными циклами, но нечувствителен к циклам освещения. Ритм виведення імаго у мутанта per 0 піддається загарбання температурними циклами, але нечутливий до циклів освітлення. Однак явище двустабільності, що спостерігається при температурному захопленні колебателя дикого типу (коли ритм може підтримувати будь-яку з двох можливих фаз, віддалених один від одного на 3ч), у цього мутанта відсутня. 0 становится аритмичным. Крім того, незабаром після припинення температурних циклів мутант per 0 стає аритмічним. 0 полностью уничтожает эндогенный характер колебателя. Таким чином, мутація per 0 повністю знищує ендогенний характер колебателя.
находится в Х-хромосоме, мутацию per 5 можно использовать в качестве маркера для картирования первичного эффекта гена, контролирующего часы, относительно культурных структур мозаичных мух, тела которых состоят из клеток разной половой принадлежности. Оскільки локус per знаходиться в Х-хромосомі, мутацію per 5 можна використовувати як маркер для картування первинного ефекту гена, контролюючого годинник, щодо культурних структур мозаїчних мух, тіла яких складаються з клітин різної статевої приналежності. Ефект цього гена виявляється поблизу головного кутикули, що узгоджується з локалізацією годин у структурі мозку. 5 в брюшко наследственно аритмичному реципиенту per 0 приводила к возникновению ритма подвижности с коротким периодом. Здатність мозку контролювати ритм рухливості дорослих мух була встановлена в дослідах з трансплантацією мозку: пересадка його від донора per 5 у черевце спадково аритмічному реципієнту per 0 приводила до виникнення ритму рухливості з коротким періодом.
Таким чином, мозок виділяє якийсь гуморальний фактор, який синтезується в нейросекторних клітинах і контролюючий період ритму рухливості. , так и у D . Pseudoobscura повышают в мозгу процент аномально расположенных клеток, принадлежащих к задней группе нейросекторных элементов. Цікаво, що «аритмічні» мутації як у Drosophila melanogaster, так і у D. Pseudoobscura підвищують в мозку відсоток аномально розташованих клітин, що належать до задньої групі нейросекторних елементів. Ці клітини, можливо, беруть участь у функції ціркадіанних систем мух, наприклад, в якості джерела гуморального чинника, контролюючого ритм рухливості. Дослідження мозаїчних мух, нейрони яких різняться гістохімічними мітками, допоможе з'ясувати роль груп нейросекторних клітин у контролі циркадианной ритмічності. дрозофилы, был описан у гриба Neurospora . Генетичний локус, в деяких відносинах подібні з локусом per дрозофіли, був описаний у гриба Neurospora. Мутація цього локусу теж можуть укорочувати або подовжувати період. 5/ per 1 дрозофилы. Гетерокаріони з ядрами того й іншого типу виявляють період проміжної довжини подібного гетерозигота per 5 / per 1 дрозофіли. Таким чином, у нейроспори і дрозофіли є локуси, подібні за своїми функціями, можливо, що ціркадіанние колебателя цих організмів близько по своєму пристрою на молекулярному рівні.
Отже, генетичне дослідження ціркадіанних колебателя пролило нове світло на організацію циркадианной системи у деяких організмів. Проте до цих пір не вдалося встановити жодного конкретного механізму. Наступним кроком у використанні генетичних методів для з'ясування малекулярних механізмів ціркадіанних колебателя повинна бути біохімічна ідентифікація продуктів тих генів, мутації яких зачіпають основні властивості колебателя.
Ціркодіальние ритми у безхребетних
Клітинні механізми. Розглядаючи ритмічну активність (напрімнр, роботи серця або локомотацію), ми бачили, що існують два основних механізми генерації ритму: або є клітини - водій ритму (лейсмейкер), вихідні сигнали якої задають ритм іншим клітинам, або діє груп або мережу клітин, жодна з яких окремо не здатна генерувати ритм - він виникає завдяки міжклітинним зв'язків. Ці дві можливості слід враховувати і при аналізі ціркадіальних ритмів.
; его впервые использовал с этой целью Ф. Струмвассер из Калифорнийского технологического института в 1965г У аплизий, как и у большенства других животных, наблюдаются суточные изменения подвижности: эти малюски активны днем и неактивны ночью. Зручним об'єктом для вивчення механізмів ціркадіальних ритмів виявився морської черевоногий молюск Aplysia; його вперше використовував з цією метою Ф. Струмвассер з Каліфорнійського технологічного інституту в 1965р У аплізій, як і у більшос інших тварин, спостерігаються добові зміни рухливості: ці малюскі активні вдень і неактивні вночі . Оскільки ми не знаємо, чи існує у безхребетних сон, подібний сну ссавців, неактивний стан у молюсків найкраще називати просто «спокоєм»; тому ми будемо говорити, що аплазії властивий добовий цикл спокою - активності. Багато інших тварини теж активні вдень, проте деякі (наприклад, теплокровні нічні хижаки) активні в темний час доби.
Якщо аплазию, яка жила у звичайних умовах при добовій зміні світла і темряви, помістити в умови постійного освітлення або постійної темряви, цикл спокою - активності у неї буде зберігатися протягом декількох діб. З цього видно, що ціркадіанний ритм може підтримуватися навіть без будь-яких сигналів від навколишнього середовища. Такий ритм, що зберігається при постійних умовах, називається свободнотекущім. Період своботнотекущего ритму не дорівнює в точності 24 годинам (звідси і загальна назва «ціркадіанний»); тому прийнято говорити, що в природних умовах власний ритм організму захоплює 24часовим циклом освітленості.
Описані досліди показують, що ціркадіанний генератор, відповідальний за цикл спокою - активності, знаходиться десь у нервовій системі. 15: двустороннее удаление абдоминального ганглия, в состоянии которого входит этот нейрон, не влияет на свободнотекуший ритм. Цим генератором не може бути великий нейрон з періодичною импульсацией R 15: двостороннє видалення абдомінального ганглія, в стані якого входить це нейрон, не впливає на свободнотекушій ритм. У той же час видалення обох очей, як у природних умовах, так і при постійному освітленні призводить до зникнення циклічної рухової активності. З цим узгоджується і той факт, що свободнотекущій ритм зберігається в очах аплазія, що знаходяться весь час у темряві, він проявляється у змінах рівня спонтанної імпульсації, що реєструється в зорових нервах. Подібний ритм можна записати і у разі відведення від ізольованого очі. З цих дослідів слід, що нервовий субстрат, відповідальний за ціркадіанние ритми рухової активності у аплазія, знаходиться в самому оці.
Для виявлення клітинних механізмів ціркадіанного ритму застосовували різні методи, в тому числі вплив фармакологічними агентами, гнітючими генерацію імпульсів і передачу сигналів в хімічних або електричних синапсах. В даний час немає єдиної думки про те, які саме локальні нейронні мережі в оці аплазії генерують ціркадіанний ритм. Мабуть у сітківці аплазія існують клітини двох основних типів - фоторецептори і вторинні нейрони. - клетки, дающие на световое воздействие градуальный, неимпульсный ответ, и Н- клетки, реагирующие на свет потенциалом действия с последующей гепераолиризацией. Фоторецептори в свою чергу поділяється на два підтипи: R - клітини, що дають на світловий вплив градуальний, неімпульсний відповідь, і Н-клітини, що реагують на світло потенціалом дії з наступною гепераолірізаціей. -клетках, в ответ на вспышку света возникает деполяризация, сопровождающаяся залпом импульсов, и эта импульсация коррелирует с разрядами, регистрируемыми в зрительном нерве; таким образом, можно предполагать, что именно активность D - клеток обусловливает импульсацию в зрительных нервах, изменяющуюся в соответствии с циркадианным ритмом. У вторинних нейронах, або D-клітинах, у відповідь на спалах світла виникає деполяризація, супроводжується залпом імпульсів, і ця імпульсація корелює з розрядами, зареєстрованими в зоровому нерві; таким чином, можна припускати, що саме активність D - клітин обумовлює імпульсацію в зорових нервах , що змінюється відповідно до ціркадіанних ритмом. Важливу роль у взаємодіях між клітинами різного типу грають, мабуть, електричні синапси.
-клеток? Які ж механізми лежать в основі особливих песмейкерних властивостей або D-клітин? Висловлювалися припущення, що ці механізми можуть бути зв'язані з мембраною, цитоплазмою або ядром. З можливих цитоплазматичних механізмів все більше уваги привертає синтез білків, роль якого зручно вивчати за допомогою інгібіторів цей процесу. Можна бачити, що інгібітор білкового синтезу (анізоміцін), які тривалий впливає у високій концентрації, не пригнічує імпульсну активність в зоровому нерві, але ціркадіанний ритм цієї активності втрачається. Після внесення до омиває препарат середу інгібітора спостерігається затримка («зсув по фазі») чергового циклу. - субъединице рибосомы (возможно, он специфически воздействует на пептидилтрансферазу). У присутності анізоміціна полібосоми не ушкоджуються; синтез нових пептидних ланцюгів може починатися, але не може йти далі, так як анізоміцін приєднується до 60 S - субодиниці рибосоми (можливо, він специфічно впливає на пептіділтрансферазу). На думку дослідника з Олбані Дж. Джеклета, «ці дані означають, що для ходу ціркадіанних годин необхідно щоденний синтез білка». Щоб уточнити роль білкового синтезу і пов'язати його з регулюванням імпульсних розрядів, потрібні подальші експерименти.
Отже, у аплазії ціркадіанний ритм очі обумовлений діяльністю генератора, що знаходиться в самому оці. ) изменения структуры, пигментации и чувствительности омматидиев наступают под влиянием эфферентной импульсации от центрального генератора. На відміну від цього мечохвостів (Limulys) зміни структури, пігментації та чутливості омматідіев наступають під впливом еферентної імпульсації від центрального генератора. Вночі ця імпульсація більш інтенсивна, ніж вдень. Частота імпульсів, що виникають у відповідь на світлову спалах, також вище у нічний час. Це узгоджується з тим фактом, що вночі тварина веде себе більш активно. Як показала внутрішньоклітинна реєстрація, підвищена активність у волокнах від генератора (у нічний час) пригнічує спонтанні квантові реакції клітин ретикуло на фонову освітленість. У результаті мембранної потенціал ставати більш стабільним (так як знижується рівень впливають на нього шумів) і одночасно посилюється імпульсний відповідь на світлову спалах, тобто, підвищується чутливість рецепторів. Обидва ефекти призводять до того, що вночі, коли потрібна велика чутливість зорового апарату, відношення сигналу до шуму зростає. Це приклад того, яким чином центральний генератор може впливати на самі ранні етапи перетворення і передачі сигналів в сенсорній системі.
Багаторічні та річні цикли людини
На можливість існування багаторічних біологічних ритмів вказували дослідження Н.Я. Перна (1925) на підставі тривалих спостережень учений встановив, що у значно числа людей проявляється ступінчастість життя з «вузловими точками», або так званими піками, в певні вікові періоди. Виявилося, що приблизно через кожні 5-6 років у людини спостерігаються злети творчої активності. Автор зазначив, що певні якісні зміни з подібною періодичністю відбуваються і у дітей та юнаків.
Багато відомі фахівці в галузі спорту при вивченні динаміки спортивних результатів відзначали, що на досить високому рівні, спортивного вдосконалення все ж відбуваються тимчасові спади або тимчасова стабілізація результатів. Дослідження індивідуальної динаміки, спортивних результатів найсильніших спортсменів світу (В. І. Шапошникова 1969) дозволило встановити, що у спортсменів більш значні прирости спортивних результатів відбуваються через 2 роки на третій, а у спортсменок - через рік. Був встановлений і ще один цікавий факт: варіанти «чоловічого ритму» у спортсменок «жіночий» - у спортсменів особливо в період, що наближається до завершення спортивних виступів. Це дозволило припустити, що значну роль у формуванні даних ритмів відіграє ендокринна система.
Вивчення динаміки спортивних результатів у найсильніших штангістів, найсильніших атлетів, плавців і ковзанярів дозволило зробити висновок про можливість прогнозування багаторічних темпів приросту спортивних результатів з урахуванням виявленої закономірності.
Зі спостережень, було встановлено, що приросту функціональних можливостей передують періоди стрибкоподібного приросту соматичних ознак. Л.І. Конча, вивчаючи швидкість росту поздовжніх розмірів тіла, встановила максимум її у хлопчиків 12 і 15 років, тобто, через два роки на третій, а у дівчаток у 11,13,15, тобто через рік. Е.А. Городниченко вивчав силу згиначів кисті у 1956 хлопчиків від 8 до 17 років. У даному випадку найбільші прирости сили відзначалися в 9, 12 і 15 років. Дворічні ритми дівчаток можна було бачити у Г.В. Доля.
На підставі вивчення особливості росту в процесі статевого розвитку хлопчиків прийшли до висновку, що прискорення зростання є наслідком анаболічного дії андрогенів. Вчені відзначили, що в одних спостерігачів виражена стрибкуватість зростання, а у інших процес протікає мляво. Т.С. Проніна показала, що вікова динаміка гіпофізарно-надниркової системи (за среднеперіодіческім даними) відображає трирічний процес становлення ендокринної функції від 7 до 13 років. Глюкокортикоидная активність надниркових залоз висока у семирічних дітей, до дев'ятирічного віку воно достовірно знижується, знову зростаючи до 10-11годам. Мінералокортикоїдна активність змінюється аналогічно, однак періоди зниження і посилення активності зрушені на один рік, тобто падіння активності відбувається до десятирічного віку, а подальше підвищення до 11-12 літньому.
В.Р. Левін висловив припущенні про існування 3х-річних біологічних ритмах, пов'язаних з імунними процесами організму. Були встановлені періодичні підйоми частоти рецидивів (1раз на 3 роки) при обчисленні строків їх появи від дати виявлення захворювання і частоти виникнення рецидивів у хворих на туберкульоз (751), 1 раз на 3 роки, спостерігалося їх збільшенні, на 4м-7м, 10м, 13 роках від дати взяття на облік періодичність мало місце навіть після сучасного тривалого (більше 12 місяців) курсу хіміотерапії. Навіть якщо число рецидивів зменшилася, то вони все ж виникали, переважно з періодом близько 3х років, в яких може бачити, що випадки повторних реактивації процесу, при туберкуломах по датам в більшості своїй відповідають періодичності з періодом близько 3х років.
Ф. Дол за даними масових флюорографічних обстежень відзначив, що захворювання, ренгеноположітельних осіб туберкульозом в основному виникали через 3 роки 7 місяців, після виявлення у чоловіків і через 2 роки 10 місяців - у жінок. У роботі за спостереженнями за дітьми, виявилося, що серед 3102 дітей простежені багато років з моменту інфікування мікробактерії туберкульозу, освіти кальцинатів, йшло нерівномірно: приблизно раз на 3 роки (Р менше 0,05) темп утворення вапна в легенях і в їхніх коренях наростали . Наведено дані, які були отримані, у дітей які були отримані у дітей після внутрішньошкірної вакцинації, 0,01 мг сахарозний препарату. Максимум позитивних реакцій був між 1 та 2 роками (у середньому близько 1,5 років), а спад на 3й рік. Вищенаведені дані дозволяють вважати, що періодичність зміни величин приросту спортивних результатів та імунних можливостей організму людини, є вираженням багаторічних біологічних ритмів. Однак характер, біоритмів людини може бути різним за амплітудою коливань і частоті максимальних значень - піків. Ці відмінності особливо проявляється у талановитих спортсменів мають чітке періодичне підвищення темпів приросту спортивних результатів. За даними С.І. Степанової, існує три биоритмологический типу людей. В одних ендогенного більш виражена і вплив зовнішніх факторів не відбивається на амплітуді біоритмів. У інших людей, під впливом зовнішніх впливів амплітуда біоритмів може уплощаются. Безсумнівно, так само роль гіпофіз - адреналової та репродуктивних систем у прояві багаторічний ритмічності. У багатьох дослідженнях доведено наявність тісного зв'язку між гонадами і м'язовою системою, а так само між гонадами і тканинної резистентністю. Відомо, що кора надниркових залоз, виділяє три групи стероїдів, одна з яких за переважну дію схожа з гормонами статевих залоз.
Одночасність активізації гормональної функції надниркових і статевих залоз, є необхідною умовою, для появи стрибків у прирості соматичних ознак і прояві функціональних можливостей. Є підстави говорити і про хвилеподібне характер імунних процесів організму, бо статеві гормони і кортикостероїдні гормони грають істотну роль в адаптаційному синдромі, підтримці гомеостазу та виконанні адаптаційно - трофічної функції. Невирішеним поки залишається питання про можливе існування в 3хгодічном циклі 2х фаз, за 18 місяців.
У роботі Gutjar J., Kunkel H., є посилання на дослідження Гольдштейна, який в результаті обробки даних щомісячні реєстрації ЕЕГ протягом 28 місяців зробив висновок про існування періоду рівного 18 місяців.
У 1975 році ми вирішили подивитися, як розподіляється у 3-х річному циклі у разі смерті від інфаркту міокарда у чоловіків. За допомогою спеціальної програми на ЕОМ задавався набір пробних періодів «у днях». Для кожного індивіда обчислювалося, в якому місці пробного періоду наставало досліджуване подія. Статистично достовірні збільшення випадків смерті зазначалося на 12й місяць при відліку від дати народження (місяць перед датою народження). У другому річному циклі збільшень числа смертних випадків сталося на 11-12-й місяці від дати народження. Характерним було і зниження величин сумирних випадків на 9,10-й і в двох циклах на 11-й місяць від дати народження. При розгляді розподілу подібних випадків у жінок, знову виділився місяця перед датою народження.
Розгляд розподілу по місяцях від дати народження 676 випадків гострих запальних захворювань органів дихання неспецифічної етіології (спільно ЦНДІ туберкульозу) показало аналогічну картину - збільшення захворювань за місяць перед датою народження. Аналіз даних по розподілу по місяцях від дати народження 2134 захворювань дітей на скарлатину, 563 випадків ГРЗ у юних спортсменів підтвердив, що за місяць перед датою народження ці величини значно зростають. У дітей ще виділився по цих захворюваннях 8-й місяць від дати народження.
Інші дослідження, за кількістю ускладнень після щеплень, зроблених у різні місяці від дати народження, показали, що ускладнення значно зростають у випадках, коли щеплення зроблені на 2-12-й місяці від дати народження. Всі ці дані послужили підставою для розгляду розподілу особистих рекордів спортсменів (22 особи) за період їх виступів від 6 до 15 років. Виявилося, що при середньомісячному показнику 8,3%, в перший місяць від дати народження було встановлено 19,5% особистих рекордів. Крім того, збільшення щільності розподілу зазначено на 5, 6, 9-11 місяці від дати народження. Подібні ж розподілу виявилися й при розгляді 5554 кращих спортивних результатів, легкоатлетів (25 найсильніших у кожному сезоні). Найбільша кількість високих результатів сконцентровано в перший місяць від дати народження і деякі збільшення щільності розподілу - на 9-й, 10-й, 11-й місяці від дати народження.
Зіставляючи отримані дані можна сказати, що 2 піку - максимальне число захворювань і випадків смерті та максимальне число особистих рекордів знаходиться в безпосередній близькості один від одного. Крім того, зниження кількості несприятливих випадків (захворювань і смерті), зазначено на 9, 10 і 11 місяці від дати народження, а у спортсменів у ці місяці спостерігається збільшення кількості особистих рекордів. Безсумнівно, що в даному випадку проявляється ендогенний річний цикл - індивідуальний рік.
Підтверджено припущення про існування у людини ендогенних річних годин, таких же, як ендогенні добові. Також було ж визначено, що у людини існують ритми низьких частот: 2, 5, 7 ... 20 ... 30 ... 365 днів.
Повідомлялося про результати спостережень за здоровим чоловіком на протязі 16 років. Спектрально аналіз проб 17-КС, виявив період 378 днів, а за обсягом сечі 365 днів, тобто, об'єктивно показано існування цірканнюального ритму з різними періодами. Аналіз показав і існування 29-30дневних циклів, з 45 до 49 років період 29,5 днів. З 49 до 53 - період 30,7 днів, з 53 до 56 років 30,7 днів і з 56 до 59 років період 29,9 днів. З цього автори зробили висновки, про те, що існують стійкі ритми до впливу природи, вони змінюються періодичним чином і передбачувані у функції часу.
Реіндерг А. вивчаючи коливання показників метаболізму калію, встановив, що існує річний ендогенний цикл. Було встановлено, що біоритми з річним періодом спостерігаються в коливанні пульсу, температури, плазматичного кортизолу, плазматичного тестостерону, калію, 17-кетостероїдів сечі, статевої активності, і харчових реакцій. Метаболізм калію, є передбачуваним процесом.
., Kunkel H ., Macheld W . Gutjar J., Kunkel H., Macheld W. по аналізах отримали впевнену річну циклічність по а - ритму і b-ритму. Крім того отримана періодичність 410 днів у жінок, а при функціональних розладах у жінок виявлено ритм 515 днів. З інших досліджень виявлено окологодовие коливання екскреції катехоламінів із сечею у здорової людини і окологодовой ритм норадреналіну; з них було визначено, що в літні місяці акрофаз його в добовому циклі зміщуються на кілька годин під впливом збільшення світлового дня.
За спостереженнями було встановлено, що найбільша кількість травм (при аналізі 845 випадків) припадають на 2-й і 11-й місяць від дати народження. Автори підкреслюють, що виявлені факти підтверджують наявність у річному ендогенному циклі закодованої послідовності зміни типів рухової активності, з чим ймовірно, пов'язані травми. Ф.І. Комаров вказує, що річні та інші ритми характеризуються великим розмахом ритмічних коливань, а індивідуальні особливості біоритмів організму відображають його здатність до адаптації до змін навколишнього середовища. Безсумнівно, що зовнішнє середовище може вносити певну корекцію, збільшуючи або зменшуючи амплітуду ритму, в залежності від індивідуальних особливостей організму.
З отриманих даних 1975 геппотіза, згідно з якою перший річний ендогенний цикл починається від моменту зачаття і завершується через 3 місяці після народження.
Генетична програма розвитку плоду (тимчасова послідовність закладки та диференціювання органів і систем і критичні періоди, наявність яких встановлено в ембріональному розвитку, повторюються потім у кожному річному ендогенному циклі онтогенезу: на початку по зростанню і розвитку організму дитини, а далі - у часовій послідовності фізичної регенерації . У даному випадку 9 місяць ембріонального розвитку відповідає 12-му від дати народження. Безсумнівно, що в кожного індивідуума у певних часових межах окремі компоненти розвиваються з різною швидкістю (затримуючись, або прискорюючись) залежно від різних умов, проте до настання вузлових етапів розвитку , в строго запрограмовані тимчасові періоди відбуваються завершення того чи іншого циклу. Хвилеподібний зміна інтенсивності обмінних процесів - необхідна умова накопичення енергії для прояву рухової активності, необхідні для життєдіяльності організму. Це особливо необхідно і відразу після народження дитини. Розкриваючи фізіологічні механізми і закономірності індивідуального розвитку відомо , що після народження при гомойтерміі з'являється більш інтенсивний м'язовий тонус, ніж антенатальному періоді. Вивчення зміст глікогену в печінці і в скелетних м'язах у плодів кроликів, показало, що до кінця антенатального розвитку зміст глікогену збільшується в РМ на 55% і особливо в печінці (у 10раз). Все це передбачає витрату його м'язами, відразу ж після народження у зв'язку з різким перепадом температури. Можна вважати, що закладені в генетичній програмі механізми забезпечення високої життєстійкості при переході в нове місце існування необхідні для жізнедвігательной активності і реалізується потім у кожному річному ендогенному циклі.
П.Г. Свєтлов показав, що в процесі ембріонального розвитку є критичні періоди, що передують найважливіших етапів розвитку. Вони характеризуються підвищенням інтенсивності обміну речовин і швидкості процесу, що відбуваються в цей час. Критичними періодами вважаються перші і третій місяці ембріонального розвитку, бо в цей час утворюються зачатки найважливіших органів плоду. У другій і четвертий місяці, як показували дослідження, збільшується рухова активність плода. У 6 місяців він володіє всіма основними руховими актами новонародженого. У цей період теж є вузловим етапом розвитку плоду. На 8 місяці розвитку плоду відзначений перелом у формуванні біоелектричної активності. У цей час вперше реєструється електрична активність, синергічно в обох півкулях. При нормальній вагітності 9 місяць відрізняється за показниками крові недостатньо розвиненою захисною функцією організму. Збільшення ваги плоду в цей період свідчать про підвищення інтенсивності обміну речовин і великій швидкості процесів, що відбуваються в цей час.
Як вважається, завершення ембріонального періоду людини, критичним періодом. Пік приросту ваги плоду припадає на 9 місяць, а після народження на 12-й місяць. Отже, 9 місяць утробного розвитку відповідає 12-му постнатального. Середня тривалість рухових комплексів ембріона поступово збільшується в міру наближення до народження. А потім, напередодні народження різко знижується. Збільшення рухової активності в перший місяць після народження є необхідною умовою, для забезпечення життєдіяльності організму. Надзвичайно важливо для еволюційної фізіології є вивчення механізмів закріплення вроджених координацій, що складаються в процесі ембріогенезу та раннього постнатального онтогенезу, і субординаційних відносинах між ними. Важливим питанням є й питання про значення генетично запрограмованих процесів з функціональної самодіфференціровкі і ролі аферентних систем у дозріванні вроджених координацій.
Різниться дві форми надлишкового анаболізму. Перша полягає в надмірному утворенні живої протоплазмова маси, збільшує внутрішню енергію організму, що розвивається, яка виявляється в процесі зростання. Друга форма надлишкового анаболізму виражається не в накопиченні маси, а в надмірному утворенні вільної (структурної) енергії, що забезпечує підвищення працездатності організму. Періодично здійснювана узагальнена активність являє своєрідну форму піщедобивательное активності, здійснюваної плодом. Витрачаючи енергію, плід через індукцію надлишкового анаболізму набуває додаткову структуру і енергію для забезпечення подальшого розвитку. Отже, хвилеподібні зміни інтенсивності обмінних процесів розвивального організму необхідна умова накопичення енергії для прояву рухової активності забезпечує виживання організму, як відразу після народження, так і на кожному етапі онтогенезу. Ця закономірність, є загальної біологічної закономірністю властивою як тваринам, так і рослин.
Вивчаючи обмінні процеси рослин у період їх бутонізації та цвітіння (максимальної рухової активності), встановили, що під час стадії бутонізації виникають значні коливання інтенсивності мінерального обміну, які спочатку носять випадковий характер, а при переході і цвітінню набувають явно виражену ритмічність з великою амплітудою між максимум і манімом поглинання іонів. Згідно з концепцією Б.Г. Гудвіна, виборче об'єднання різнорідних структур організму з біоритмами, що мають різні за тривалістю періоди, зумовлює «загарбання» дрібних частот більшими частотами. У генетичній програмі закодована послідовність чергування і накопичення енергії, і її витрачання.
У проведених дослідженнях встановлено, що в річному ендогенному циклі є періоди зниження імунних і адаптаційних можливостей організму. Найбільш чітко проявляється місяця перед датою народження по смертності від серцево-судинних захворювань. У перші місяці індивідуального року (1-6 місяці від дати народження) число захворювань дітей менше, ніж в другі 6 місяців. Проте, по ряду показників кількість захворювань збільшується у 2-й і 4-й місяці від дати народження. Найбільш висока працездатність людини (спортсмена) відзначена, в перший місяць від дати народження (в ряді випадків і за 5-6 днів від дати народження), крім того проявляється 5 і 6, 9, 10, 11 місяці від дати народження.
Як підкреслюється, Сонце є найважливішим фізичним регулятором біологічних процесів. Дослідження ферментного статусу клітин показало, що інтенсивність обміну знижений взимку і досягає максимуму влітку, а весна й осінь різниться за рівнем і динаміці показників. Природні чинники складаються в загальний вплив середовища в конкретному географічному поясі. Ферментний статус клітин крові, його динаміка відбувається з біологічної програмі, а інші чинники лише моделює біологічний процес.
З результатів досліджень показали, що народження - яскравий кордон онтогенезу, і цей період повторюється з року в рік, а кожен місяць ІГ має свою особливість. Виділяються два найбільш позитивно характеризуються місяця - 1 та 4 - у цей час за досліджуваними показниками спостерігається найбільша життєстійкість. Найменш сприятливим для стану здоров'я є 12й місяць ІГ (більш вірогідні інфекційні захворювання, алергічні захворювання).
4-й місяць ІГ є гомологом першого місяця. Це і є передбачуваний місяць початку індивідуального життя - точка відліку, для всього онтогенезу.
5-й місяць ІГ виглядає місяцем розбирання клітинних структур, катаболізму в фосфоліпідних мембран, якщо вважати початок ендогенного року від місяця передбачуваного зачаття, то можна виділити 3 періоди. Перші 2 носять характер циклів, коли відбувається усунення старих структур, що виражається в підвищенні активності кислої фосфатази лімфоцитів, зменшення різноманітності клітин за інтенсивністю окислення гліцерофосфату - основної частини мембранних фосфоліпідів. Розчищення внутрішньоклітинного простору, видалення позаклітинних структур за допомогою лізосом. Готує сплеск обміну речовин, різноманітності клітин в наступний місяць (перший місяць після дати народження). Потім ця функціональна активність змінюється фазою «втоми», втоми, що виражається в активності лише частини популяції клітин, в накопиченні резерву клітин з типовою активності ферментів, що виражає реакцію напруги. Потім цикл повторюється, причому 4й місяць стосовно дати народження є початком наступного ендогенного року. Складається враження, що індивідуальний річний цикл складається з першого півріччя активного морфогенезу і другого рівноважного періоду, призначеного для оптимальної взаємодії з середовищем.
Фактично значущим в деякому своєрідності розвитку виявився кожен місяць ІГ. Перший місяць після дати народження - як у дітей, так і у дорослих - постає своєрідним фізіологічним підйомом з максимальною життєстійкістю. Привертає увагу у чоловіків, 9-й місяць від дати народження: в цей період відбувається як би омолодження чоловіки, причому це «омолодження» збільшується з віком. Однозначно активовано у хлопчиків і дівчаток протікає перший місяць після дати народження: в цей період вірогідність смерті мінімально. У дівчаток виділяються 4 і 6-й, коли ймовірність смерті може знизитися.
Відомо, що пологи пред'являють максимальні вимоги до функціонального стану клітин. Виникає припущення, що на найближчий розвиток дитини може впливати фаза річного ендогенного циклу матері. Протягом пологів відбувається дуже швидка і значна перебудова ферментного статусу клітин, що виражається в активації мітохондріальних ферментів, прояві різко активованих клітин одномоментно з накопиченням, а потім і витратою резерву клітин з типовою активністю ферменту. Таким чином, в пологах беруть участь не тільки клітини спеціалізованих генеративних органів, але і судячи по клітинах крові - всі клітини організму.
Проаналізовано кореляція фази біологічного ритму породіллі в день народження дитини і попередній день з ферментним статусом дітей до 10 років.
Стан жінки було закодовано з 1 по 14 бал (1 - найменша ймовірність смерті, 14-й - найбільша, 7 - відповідає паспортному віку). Кореляція вивчалася за допомогою покрокової регресії. Дівчатка та хлопчики в рівній мірі проявили залежність ферментного статусу лейкоцитів протягом усього дитинства від стану матері за добу до народження. Оскільки у матерів ранжовано фізіологічний стан, то навіть поганий бал відображає підвищення ризику смерті не тільки не погрожував несприятливим розвитком дитини, але навіть віщував в ранній період активацію ферментів, пов'язаних з диханням клітини.
Якщо пологи протікали в умовах найбільш «сприятливого» ферментного статусу клітин жінки, то становлення ферментного статусу клітин дитини був сповільнений, однак не мало місця несприятливий зниження активності до отроцтва. Основний інтерес представляв перехід протягом доби від одного крайнього стану до іншого. При цьому можуть бути сприятливі і несприятливі варіанти переходу. Якщо динаміка ферментного статусу матері потрапляє в резонанс з динамікою ферментного статусу клітин при фізіологічних пологах, то ефект позитивний, а якщо в протифазу - негативний.
Вивчаючи ендогенний річний цикл, ми не виключаємо певний вплив зовнішнього середовища на стан організму. Тривалість більшості біологічних ритмів збігається за тривалістю з відповідними природними. Ці ритми синхронізуються у стані спокою. У той же час при істотній зміні стану організму (пологи, народження, захворювання) динаміка ферментного статусу клітин відбувається з біологічної програмі, причому фізичні, хімічні та соціальні фактори середовища лише модулюють біологічний процес. Це ускладнює оцінку впливу середовища на стан індивіда і, в принципі, може нехтувати лікуючим лікарем. Аналіз ієрархічних біологічних і патологічних процесів, вплив зовнішнього середовища на організм, а також система позитивних і негативних цінностей покладена в основу індивідуального календаря. Індивідуальний календар фізіологічного стану спирається на природний і біологічний річний цикл ферментного статусу в рамках цитохимический експертизи, типову геліогеографіческую і синоптичну ситуацію в місці проживання індивіда.
Шкала індивідуального календаря може бути побудована за будь-якою ознакою цитохимический експертизи. У комп'ютерних програмах, розроблених до теперішнього часу, вона спирається на ймовірність смерті, виходячи з коливного біологічного віку індивіда.
Більш сильний вплив патологічного процесу, ніж фізіологічного циклу, має повністю виключити з регресійного управління «календарні складові» при з'єднанні з біохімічними показниками, проте цього не відбувається: лише більш чітко проявився вплив початку і закінчення року на рівень цитохімічних параметрів, причому в тій же якості , як і у здорової дитини. Розвиток дитини не переривається, але істотно змінюється патологічним процесом. А у дівчаток основний вплив ендогенного річного ритму найбільшою мірою проявляється в першому його півріччі (після дати народження). При подальших дослідженнях річного ендогенного циклу необхідно з'ясувати його зв'язок з багаторічними біологічними циклами. За цитохімічним показниками крові у жінок проявляється дворічний біологічний ритм. Безумовно, що кожен другий рік даного ритму є менш життєздатним (парні роки). Кожен такий рік характеризується більш повільним розвитком. У чоловіків 3-х річний ритм виявлено з кардинальних параметрами, а 2-х річний - за другорядним. Найбільш ймовірно зачаття в роки, що діляться на два і три. Безсумнівно, що при подальшому вивченні даного питання, слід звертати увагу на збіг певних вікових періодів чоловіків і жінок - їх багаторічних ритмів.
У несприятливих умовах в певні роки багаторічних біоритмів зростає ризик захворювань. Зрозуміло, ці роки призначені не для хвороб, а для більш успішного освоєння навичок, різноманітних впливів середовища, корисних для подальшого онтогенезу. Однак щороку багаторічних біоритмів за показниками цитохімічних досліджень має чітко виявляється максимум активації ферментного статусу клітин в перший місяць після народження і чітко виділяється мінімум-місяць передує даті народження. При захворюванні найбільш часто (і сприятливою) реакції програми розвитку є його прискорення з зміщенням максимуму цитохімічних показників у більш ранні терміни (і неминучим зменшенням цього максимуму). Це зрушення не є чимось застиглим, при одужанні вікової максимум функції постійно повертається до норми. У принципі, це явище постає захисним механізмом, що дозволяє частково уникнути збільшення смертності в ранньому віці. Слід зазначити, що стать визначає різні програми розвитку. Ці програми розрізняються не тільки за рівнем показників, але і за часом акрофаз, в організації біоритму. Це повною мірою відноситься і до інтерпретації критичних періодів. Експертиза якості життя спирається на весь комплекс досліджень ієрархічної біологічної системи, до того ж розгорнутої в часі - протягом усього онтогенезу. Шкала індивідуального календаря фізіологічного стану дозволяє вичленувати своєрідність певного місяця, оскільки апріорно, зрозуміло залежність конкретного цитохімічного показника від інших характеристик ферментного статусу. З'єднання біохімічних і хронобіологічних показників виявляє, що темпи індивідуального розвитку ферментного статусу лімфоцитів залежать як від вираженості захворювання, так і від місяців індивідуального року. У цитохимический оцінці здоров'я характеризується життєздатністю на відміну від існуючої - критерію життєдіяльності. Для літньої людини багато в чому вже реалізував свій потенціал, критерій здоров'я вже змістився у бік підтримки стійкого стану. У залежності від місяців індивідуального року це завдання ускладнюється або полегшується. Дані про вплив індивідуального річного циклу на смертність від серцево-судинних захворювань спонукали до проведення досліджень, присвячених індивідуально річним аспектам ряду терапевтичних та хірургічних проблем кардіології. При оцінці результатів імплантації протезів клапанів серця, проведеної в Кемеровському кардіоцентрі 136 хворим, з'ясувалося, що у 21,3% хворих, прооперованих у третьому - десятому місяцях індивідуального року, і у 41,7% хворих, прооперованих протягом 11-12го місяців індивідуального року в госпітальному періоді розвинувся гнійний медіастиніт. У той же час ні в одного з 23 хворих, прооперованих у перші два місяці це ускладнення не розвинулось. Негнійний ускладнення (аритмія серця, недостатність кровообігу, тромбоемболія тощо) у періоді з 4 по 6, і з 7 по 9-й, з 10 по 12-й місяця індивідуального року були: більш сприятливими, а останні три місяці - більш небезпечними для протезування клапанів серця. На наступному етапі роботи була проаналізована частота виникнення періодів нестабільної стенокардії та інфаркту міокарда у 330 хворих на ішемічну хворобу серця. Виявилося, що цей показник вірогідно зростає в 10-12-й місяці і - особливо - протягом 12 місяців індивідуального року. Тяжкість інфаркту міокарда, що розвивається в 12 і 1-й місяці, перевершує таку при виникненні інфаркту міокарда в інші періоди індивідуального року. Так, сорок шість відсотків летальних результатів, вісімдесят відсотків випадків недостатності кровообігу за левожелудочковому типу й тридцяти п'яти відсотках порушень ритму серця у трьохсот тридцяти хворих на ІХС припадати на 11, 12 і 1-й місяці індивідуального року.
У 1995 - 1997 рр.. в Кемеровському кардіоцентрі було проведено биоритмологический аналіз частоти розвитку передопераційних ускладнень аортокоронарного шунтування в умовах штучного кровообігу у 146 хворих. Виявилося значне збільшення ризику розвитку коронарногенних ускладнень (ішемії та інфаркту міокарда) при проведенні операції в 12, 1 і 2 місяці, гнійно-септичних ускладнень в 7-12 місяці індивідуального року, недостатність кровообігу і фібриляції шлуночка - у 10, 11, 12 місяці індивідуального року. При цьому в перші три місяці індивідуального року ризик розвитку передопераційного інфаркту міокарда виявився в 4,5 великим, а ймовірність виникнення гнійно-септичних ускладнень менше, ніж в інші періоди індивідуального року. В останні три місяці індивідуального року частота розвитку недостатності кровообігу зростає в 2 рази, а фібриляції шлуночків - у 9 разів. У той же час в 4,5,6 місяців індивідуального року відзначений найнижчий ризик розвитків цих ускладнень.
Характер протікання передопераційного стресу і пов'язаних з ним змін неспецифічної резистентності організму хворих на ІХС так само залежав від місяця індивідуального року хворого, в який з них проводилася операція. Так, перед операціями, проведеними в один з місяців (10,11,12) передують даті народження, розвивалися ознаки виснаження стрес реалізованого ланки гипотоламо-гіпофізарно-надниркової системи: знайшовся найменший в порівнянні з іншими періодами індивідуального року рівень в крові пролактину, кортизолу та співвідношення концентрацій трийодтироніну і тироксину. З іншого боку, перед операціями, проведеними у другому тримісячному періоді (4,5,6 місяці індивідуального року), виявилося адекватне співвідношення концентрацій тиреоїдних гормонів, найбільш високий рівень пролактину і кортизолу, стабільна концентрація інсуліну.
Ці дані дозволили прийти до висновку про найбільш оптимальних адаптивних можливостях хворих на ІХС в 4,5,6 місяці індивідуального року.
Передопераційний стрес ІХС супроводжувався депресією клітинного імунітету, найбільш вираженою при проведенні операції в 10,11 і 12 місяці індивідуального року: знижувалася відносна кількість Т-і Б - лімфоцитів, Т-хелперів та природних кілерів, що відповідає вищенаведеним даними про більш високому відсотку розвитку в даному періоді гнійно-септичних ускладнень. Найбільш оптимальним у цьому відношенні з'явився другий тримісячний період (4,5,6-й місяці індивідуального року).
В останні десятиліття значно зріс інтерес до кількісних критеріїв здоров'я, зокрема, у здорових осіб. Нами була використана методика комплексної оцінки здоров'я у практично здорових осіб юнацького віку на основі скринінгу суб'єктивних даних, а так само ряду антропометричних і функціональних показників. Застосування методу для повторного - чотириразового протягом року - виміри здоров'я у 90 студентів дозволило встановити, що у юнаків, народжених взимку і навесні, найнижчі показники здоров'я, виявляються в сезон народження, а найвищі в сезон після народження.
При розгляді місяців народження найсильніших спортсменів світу (легкоатлетів, лижників), було визначено, що найбільший відсоток легкоатлетів (1095 осіб), відноситься до народилися в літні місяці (червень, липень, серпень) - а найбільший відсоток лижників, народжених в зимові місяці. Безумовно і те, що найбільша кількість, особистих рекордів, відноситься до першого місяця індивідуального року у легкоатлетів. Таким чином, з'ясовується, що у практично здорових осіб рівень здоров'я і працездатності залежать не тільки від сезону року, а й від місяця індивідуального року. Стан організму перед датою народження, значно відрізняється від стану після дати народження. Це положення підтверджується дослідженнями пізніх етапів ембріонального і ранніх постнатальних періодів. Так, є дані про те, що у щурів в пізньому ембріональному періоді активується вісь «гіпоталамус - гіпофіз - надниркові залози», продукція кортизолу у плода в останні тижні перед народженням зростає в 19 разів. Кортикостероїди готують плід до народження, вони індукують експресію гена фенілетаноламін - Н-метилтранферази, сприяє перетворення норадреналіну в адреналін, а так само стимулюють зростання пари гангліїв, регулюють d-адренарецепцію і індукують синтез сурфактанту. Групи дослідників з бостону показано, що кортизол плоду блокує так само дію прогестерону, тим самим готує до пологів. Висока продукція в плаценті (у людини протягом останніх 6 тижнів вагітності) кортікотропінрілізінг - гормону, і гіперсекреція кортизолу, в наднирниках створюють в організмі плоду стан, подібний до стресу.
Сам факт пологів викликає значний стрес не тільки у матері, але і - в ще більшою мірою у плода. Цей вельми цікавий питання було спеціально вивчений шведськими дослідниками. Якщо велику частину ембріонального періоду плід знаходиться в стані гіпоксії («гора Еверест у матці»), гіпоглікемії і велику частину часу спить, то при пологах і відразу після них, коли сенсорний приплив і напруга кисню в крові збільшується, поведінка плоду суттєво змінюється: наворожденний пробуджується, виглядає збудженим, інтенсивно дихає і плаче. Мобілізується глюкоза і ліпіди. У першу стадію нормальних пологів, концентрація катехоламінів у плазмі крові плода, зростає в 20 разів і перевищує рівень, що створюється у дорослої людини в стресових ситуаціях - у фінській сауні та інфаркті міокарда, - а також при феохромоцитомі. Беруть участь у розвитку пологів і кортикостероїди.
Функціональна роль стресу, що розвивається у плода при народженні, розцінюється як адаптивна. Так, у адреналектомірованних плодів овець у процесі пологів не виникає частота скорочень, скорочувальна активність серця та артеріальний тиск, не підвищується секреція сурфактанту, після пологів, погано розправляється легені. Таким чином, стрес пізнього ембріонального періоду, і народження є адаптивним явищем. Можна погодитися з припущенням В.М. Мельникова і Ю.П. Шоріна, що в постембріональний життя щорічні повторення зовнішніх впливів, які збігаються з пізнім ембріональним періодом, народженням і раннім постнатальним періодом, регулярно викликають одну і ту ж реакцію організму за механізмом ранньої - найбільш міцної - пам'яті (імпріненга). Розумінню цього складного питання, сприяють вже отримані дані багатьма авторами, про вплив сезону народження на деякі властивості організму і захворюваність у наступні періоди життя.
Проте вже в цей час за результатами отриманих досліджень, можна зробити висновок, що, враховуючи періоди найбільш частого розвитку у 12, 1 і 2 місяці індивідуального року гострого інфаркту міокарда та нестабільності, коронарного кровотоку, необхідно використовувати ці дані для вторинної профілактики коронарогенние ускладнень АКШ і обмежувати в ці місяці операцій. Для визначення найбільш сприятливих строків проведення операцій, у хворих на ІХС аорта - коронарного шунтування доцільно використовувати биоритмологический метод.
Список використаної літератури
1. Нейробіологія Г. Шеперд Т.2 М. 1987 192-197с
2. Хронобіологія і хрономедицина Ф.І. Комаров, С.І. Рапопорт М.: Тріада - Х. 2000 115 - 135с