Пейсмекеры биологических ритмов млекопитающих

Ритмозадающий стимул может быть внешним и внутренним. Формирование внутреннего ритмозадающего механизма эволюционно связано с систематическими внешними воздействиями, такими как смена дня и ночи. В наибольшей мере в таком плане изучен механизм циркадианного ритма у птиц, меньше он исследо­ван у млекопитающих.

В конце 60-х годов Курт Рихтер провел огромное число экспе­риментов на крысах, у которых учитывалась циркадианная рит­мичность двигательной активности, приема пищи, питья воды при интактном мозге и после стереотаксического разрушения его в 200 разных местах. В результате этих опытов было установлено, что нарушение циркадианных ритмов происходит при поврежде­нии определенного участка гипоталамуса. Этот участок — супрахиазмальные ядра — получает импульсы от сетчатки глаз через особый нервный путь. У млекопитающих, а возможно, и у чело­века эти ядра ответственны за циркадианную ритмичность физио­логических процессов. В опытах на крысах было показано, что отдельные нейроны этих ядер спонтанно генерируют электричес­кие разряды в их циркадианном ритме сна и бодрствования. Эти опыты позволили заключить, что, по крайней мере, у крыс внутрен­ним пейсмекером циркадианного ритма являются нейроны супрахиазмальных ядер гипоталамуса. Клинические наблюдения свиде­тельствуют, что у человека при поражениях этих ядер опухолью происходят глубокие нарушения ритма сна и бодрствования.

Вряд ли циркадианный ритм различных физиологических про­цессов управляется одним пейсмекером. Например, в опытах на обезьянах установлено, что повреждение супрахиазмальных ядер нарушает циркадианную ритмичность приема пищи, воды, двига­тельной активности, но сохраняется суточный цикл температуры тела, который находится под контролем другого пейсмекера.

Согласно модели циркадианной организации процессов жизнедеятельности, организм млекопитающих является объединением множества пейсмекерных элементов, подчиняющихся единому водителю ритма. Он, в свою очередь, синхронизирован с внешними периодическими процессами. Эта иерархическая модель предусматривает возможность самостоятельной работы "латентных осцилляторов", если они оказываются отрезанными от связи с ве­дущим пейсмекером.

Существование этой модели подтверждается экспериментальными данными. Так, при пересадке сердца у животных отмечено сохра­нение в трансплантанте суточных ритмов, присущих организму до­нора и отличных от ритмов реципиента. Инкубированные срезы надпочечников сохраняют in vitro циркадианные ритмы секреции кортикостероидов.

Самостоятельность латентных пейсмекеров проявляется не только в случае удаления органа из организма. При устойчивых режимах питания, труда и отдыха, сна и бодрствования весь комплекс суточ­ных ритмов физиологических функций человека носит строго упо­рядоченный характер.

В экспериментах на животных и в наблюдениях на людях отме­чено, что одни физиологические функции изменяются синхронно и их ритмичность утрачивается совместно, а другие функции при этом ритмичность сохраняют (например, не одновременно рассогласовываются ритмы температуры тела, бодрствования — сна). Пола­гают, что в нашем организме не менее двух пейсмекеров, задающих ритм функций. «Не менее двух» не исключает наличия множества связанных между собой пейсмекеров. Не зря говорится, что гармо­ния ритмов — необходимое условие свободной жизни организмов.

Для человека большое значение в формировании ритма актив­ности имеют внешние, особенно социальные, сигналы в виде дея­тельности в различное время суток, групповая деятельность, в ко­торой ритм задает деятельность коллектива. Это немаловажно в оценке результатов наблюдений за биоритмами одного длитель­но изолированного человека, тяжело переживающего вместе с другими факторами и свое одиночество.

Следует признать, что основной циркадианный ритм человека формируется под влиянием внутренних пейсмекеров и множества внешних сигналов, которые влияют на временные пейсмекеры и минуя их. Эволюционно оказался закрепленным и «лунный месяц» в ритмичности физиологических процессов (менструальный цикл), так как Луна оказывает влияние на ряд земных явлений, которые в свою очередь воздействуют на живые организмы, и они адаптив­но изменяют свои функции. К физическим синхронизаторам от­носятся также колебания температуры и влажности воздуха, ба­рометрического давления, напряженности электрического и маг­нитного полей Земли, меняющихся и в связи с солнечной актив­ностью, также имеющей периодичность. С солнечной активностью А.Л.Чижевский справедливо связывал «эхо солнечных бурь» — ряд заболеваний человека.

 

 


[1] ++750+ С.277

[2] ++602, ++414+

[3] ++414+

[4] ++414+.

[5] Различают несколько классов ритмов разной частоты.