Понятие об экстремальном состоянии и экстремальных факторах
- Понятие об экстремальном состоянии и экстремальных факторах
Экстремальное состояние – это состояние крайнего напряжения физиологических функций или исчерпания физиологических резервов и срыва адаптационных процессов, возникающее при действии экстремальных факторов. Под экстремальными факторами, в свою очередь, понимают естественные или искусственные факторы окружающей среды, неадекватные гено- и фенотипическим свойствам животного организма и представляющие собой крайние, весьма жесткие условия среды, при которых не возможна полная реализация адаптационных возможностей организма либо отсутствует всякая возможность адаптации в силу высокой интенсивности фактора, его новизны и специфичности действия. Следовательно, экстремальные факторы предъявляют к организму требования, превышающие его физиологические адаптационные возможности.
При действии на организм адекватных факторов окружающей среды (адекватных врожденным и приобретенным свойствам организма) развивается состояние адекватной стабилизации, характеризующееся полным соответствием степени мобилизации и напряжения функций требованиям, предъявляемым условиями окружающей среды. В случае же нарушения адекватной стабилизации под влиянием внешних и внутренних факторов возникает состояние динамического рассогласования (или экстремальное состояние), при котором ответ организма неадекватен нагрузке или же требуемый (должный) адекватный ответ превышает физиологические возможности организма. В связи с отмеченным развитие экстремального состояния у человека зависит не только от природы, силы и длительности фактора, его вызывающего, но и от функциональных возможностей определенных органов и систем организма. Так, например, для людей, страдающих сердечной или легочной недостаточностью, экстремальным фактором окажется подъем в высокогорье на высоту свыше 2000 метров над уровнем моря в связи с ограниченными приспособительными возможностями кардиореспираторной системы и соответственно невозможностью в полной мере компенсировать гипоксию, тогда как для людей с нормальным состоянием сердечно-сосудистой и дыхательной систем подъем на высоту от 2000 до 4000 метров над уровнем моря сопровождается развитием срочной и долговременной адаптации, полностью компенсирующей гипоксию и позволяющей человеку не просто жить в горах, а жить там, выполняя различные физические нагрузки, требующие еще большей, по сравнению с покоем, интенсификации деятельности кардиореспираторной системы.
Критериями экстремального состояния могут служить такие параметры, как:
ü уровень функционирования, под которым понимают относительно стабильную величину специфических реакций, обусловленную природой раздражителя и свойствами специфической (задействованной в развитии адаптации) физиологической системы. При оценке уровня функционирования используют показатели интегральной деятельности отдельных систем (например, ударный и минутный объем крови, объем легочной вентиляции, потребление кислорода, мышечную силу, скорость психомоторных актов и т.д.). При этом важное значение приобретает оценка градаций в изменениях каждого показателя, необходимая для распознавания переходов с одного уровня функционирования на другой. В связи с тем, что величина реакции или активность системы тесно связаны с деятельностью местных и центральных механизмов управления, можно полагать, что уровень функционирования физиологических систем зависит от степени централизации управления: чем сильнее действие центрального механизма управления на местный, тем выше уровень функционирования системы в целом. Экстремальные состояния характеризуются максимальной централизацией управления, что является вынужденной мерой для сохранения целостности и выживания организма в неадекватных существованию условиях внешней среды
ü степень напряжения регуляторных механизмов, определяется как величина затрат вещества, энергии и информации, необходимых для поддержания заданного уровня функционирования физиологической системы. Защитно-приспособительная деятельность целостного организма при смене условий окружающей среды представляет собой непрерывно следующие друг за другом переходные процессы, которые требуют для своей реализации определенного напряжения механизмов регуляции. Степень напряжения механизмов регуляции при разных состояниях определяется текущим уровнем функционирования, характером воздействия внешних факторов и особенностями комплекса нейрогуморальных реакций организма. Уже при нормальной жизнедеятельности человека требуется определенная степень напряжения регуляторных механизмов. Различные нагрузки (экологические, производственные, социальные, психологические) требуют более высокого уровня функционирования и более высокой степени напряженности систем управления. Воздействие же экстремальных факторов требует соответственно максимального напряжения регуляторных механизмов
ü функциональный резерв физиологических систем, определяется как готовность или способность организма или органа выполнить заданную деятельность с минимальным напряжением регуляторных механизмов и количественно характеризуется как разность между максимально достижимым уровнем специфической функции и уровнем этой функции в состоянии физиологического покоя.
Рекомендуемые материалы
Формирование экстремального состояния включает ряд стадий, на которых организм пытается приспособиться к новым для него условиям путем изменения функций отдельных систем и напряжения соответствующих регуляторных механизмов. Но при этом гомеостатические нарушения в организме, возникающие под действием экстремальных факторов, в одном случае могут компенсироваться максимальным напряжением функций, которое не может долго поддерживаться, а в другом – полная компенсация не достигается или вообще невозможна, что и обуславливает первоначальное чрезмерно сильное напряжение определенных органов, их систем и нейрогуморальных регуляторных механизмов, но в дальнейшем их быстрое истощение и неспособность противостоять нарушениям гомеостаза, индуцируемым действием экстремального фактора. Тем не менее, при действии экстремальных факторов организм предпринимает попытки восстановить развившиеся гомеостатические нарушения путем включения различных защитных и приспособительных механизмов.
Следовательно, экстремальные состояния следует рассматривать как результат полностью нереализованных приспособительных реакций, а механизмы их развития – исходя из общих принципов развития адаптивных процессов в организме. При этом начальный этап развития экстремальных состояний связан с формированием общего адаптационного синдрома, направленного на мобилизацию энергетических и структурных ресурсов организма. Такой общий адаптационный синдром не только мобилизует резервные возможности организма, но и играет важную роль в формировании и поддержании высокого уровня активности специфических реакций, направленных на устранение или ослабление гомеостатических сдвигов, вызванных действием экстремальных факторов. Характеризуясь высокой эффективностью, общий адаптационный синдром в целом и специфические адаптационные реакции в частности могут на начальных этапах действия экстремального фактора поддерживать в пределах нормы отклоняемые параметры гомеостаза, однако, организм продолжает находиться в состоянии напряжения, поскольку полной долговременной адаптации (обусловленной развитием структурных перестроек в специфических органах адаптации) не развивается в связи с тем, что максимальная степень функциональной активности специфического органа и соответственно максимально возможной его гипертрофии ниже требований, предъявляемых экстремальным фактором. В связи с отмеченным организм при действии экстремального фактора в конечном итоге переходит в стадию декомпенсации с последующим развитием патологических процессов. Более того, даже формирование механизмов долгосрочной адаптации к жестким факторам среды "не страхует" организм от развития экстремального состояния в условиях пролонгированного действия факторов, изменения их интенсивности и истощения физиологических резервов организма.
Таким образом, экстремальное состояние может развиваться на фоне различных адаптационных процессов как следствие исчерпания их компенсаторных возможностей или неспособности организма реализовать их на уровне, адекватном жестким требованиям, предъявляемым экстремальным фактором.
Общие закономерности патогенеза экстремальных состояний
Экстремальные состояния могут развиваться в результате:
ü как резкого изменения как условий внешней среды (резкие колебания концентрации кислорода в воздухе, значительные изменения температуры воздуха, пребывание в очень холодной или горячей воде, физическая перегрузка, ожоги и отморожения, массивная кровопотеря, травмы, действие электротока, экзогенные интоксикации и др.),
ü так и в результате неблагоприятного течения хронических заболеваний (недостаточность кровообращения, острая дыхательная недостаточность, почечная или печеночная недостаточность, сахарный диабет, анемии и др.).
Рекомендация для Вас - 4 - Структура алфавитного каталога.
Развитие экстремальных состояний любого генеза связано с динамическим рассогласованием между потребностью организма в степени напряжения определенных специфических механизмов адаптации и максимально возможной степенью этого напряжения, определяемой функциональными резервами специфических органов адаптации. Отмеченное приводит к изменению определенных параметров гомеостаза и, как следствие, нарушению нормального метаболизма, а значит, и функций многих органов и систем. Вместе с тем, в первую очередь, страдают органы работающие с высокой интенсивностью и требующие высокого уровня кровоснабжения – сердце, центральная нервная система, отчасти почки и печень. Нарушения в головном мозге (и прежде всего, в дыхательном и сосудодвигательном центрах), в свою очередь, обуславливают изменения внешнего дыхания и сосудистого тонуса.
Нарушения в системе кровообращения при развитии экстремальных состояний проявляются в уменьшении сердечного выброса, развитии недостаточности коронарного кровотока и связанном с этим возникновении различных видов аритмий. Ухудшение коронарного кровотока и аритмии, в свою очередь, обуславливают дальнейшее ухудшение сократительной способности сердца. Кроме того, зачастую происходит падение тонуса артерий и вен и возникают признаки сердечной недостаточности: нарушается микроциркуляция в тканях и органах, отмечается агрегация и агглютинация эритроцитов («сладж-синдром»), что увеличивает вязкость крови, затрудняет ее движение (вызывает развитие застойных явлений в большом и малом кругах кровообращения) и приводит к ухудшению условий кровоснабжения многих периферических органов. Расстройство кровотока в тканях, в свою очередь, вызывает нарушение снабжения их кислородом и субстратами окисления, что обуславливает активацию анаэробного гликолиза. При этом в тканях и крови накапливаются недоокисленные продукты, в результате чего рН в них сдвигается в кислую сторону (развивается ацидоз, нарушающий нормальное течение метаболизма в тканях и приводящий к денатурации белков). Кроме того, в тканях накапливаются биологически активные вещества (гистамин, гепарин, кинины), способствующие изменению просвета кровеносных сосудов, проницаемости их стенки и кровотока в них, что обуславливает падение суммарного периферического сосудистого сопротивления и артериального давления, а также усиление транссудации плазмы крови в ткани. Отмеченные изменения приводят к развитию отека периферических тканей на фоне уменьшения объема циркулирующей крови, что может послужить причиной шока и коллапса. При развитии разнообразных экстремальных состояний часто наблюдается денатурация белков в клетках и межклеточных пространствах и гибель клеток.
Нарушение внешнего дыхания при развитии экстремальных состояний проявляется разнообразными изменениями ритма, глубины и частоты дыхательных движений, соотношениями фаз вдоха и выдоха, что может быть вызвано как нарушением деятельности дыхательного центра (вследствие нарушения его кровоснабжения), так и застойными процессами и отеком самих легких. Могут возникать патологические формы дыхания типа периодического дыхания Биота, Чейна-Стокса, дыхание Куссмауля и др. Одно из наиболее тяжелых расстройств дыхания наблюдается при так называемом «шоковом легком», приводящем к нарушению его газообменной функции и кровообращения в нем.
Наряду с расстройствами внешнего дыхания, нарушения органно-тканевой гемодинамики могут привести и к почечной или печеночной недостаточности, нарушениям работы головного мозга.
Отрицательным патогенетическим фактором, усугубляющим течение экстремальных состояний, служит возникновение т.н. «порочных кругов ». Порочные круги – это взаимоотношения между определенными физиологическими процессами, носящие патологический характер, когда первичное нарушение одного процесса вызывает нарушение каких-то других, изменения которых, в свою очередь, усиливают первичные нарушения. Иными словами, возникновение порочных кругов связано с установлением положительной обратной связи между выраженностью изменений определенных физиологических процессов (или параметров гомеостаза) и степенью первичных нарушений, вызвавших эти изменения, в результате чего патологические явления приобретают самоподдерживающийся и самоусиливающийся характер. Так, в результате уменьшения транспорта кислорода к тканям страдает нервная система, и нарушаются функции сосудодвигательного и дыхательного центра, что приводит к падению артериального давления и нарушению внешнего дыхания, влекущим за собой нарастание явлений гипоксии в тканях, в том числе в сердце. Усиление гипоксии в сердце обуславливает, в свою очередь, усиление сердечной недостаточности, сопровождающееся еще большим усугублением кровоснабжения периферических тканей (в том числе самого сердца и головного мозга), а, следовательно, еще большим нарушением состояния организма. Если этот порочный круг не будет «разорван», то нарастающие нарушения кровообращения и мозговой деятельности в организме могут привести к терминальному состоянию и смерти.
Описанные выше изменения обмена веществ и физиологических функций при экстремальных состояниях, вызванных разнообразными факторами, имеют сходные черты и во многом определяются наличием и степенью гипоксии. При этом гипоксия, как правило, носит смешанный характер, т.е. вызывается различными комбинациями расстройств дыхания и кровообращения, оксигенации гемоглобина в легких и его дезоксигенацией в тканях. Зачастую экстремальные состояния отягощаются действием других факторов, к которым, в частности, относят стресс, боль, ожоги дыхательных путей, общее переохлаждение, чувство затруднения дыхания при попадании в замкнутое пространство и т.д. Развитие порочных кругов приводит к нарастанию явлений гипоксии в периферических органах и, прежде всего, жизненно важных, что обуславливает нарастание патологических процессов в них, вплоть до прекращения их деятельности, что приводит к смерти организма.
