автордың кітабын онлайн тегін оқу Избранные вопросы хронобиологии. Информационно-методический сборник
О.В. Татков, Ф.П. Ступин

Кітап туралы Пікірлер1 Дәйексөздер5 Қазір оқып жатыр65 Сөрелерде Тегін фрагмент

О. В. Татков
Ф. П. Ступин

Избранные вопросы хронобиологии

Информационно-методический сборник

Шрифты предоставлены компанией «ПараТайп»

Жизнедеятельность организма — система биоритмов от субклеточного до организменного. Способность отвечать на различные стимулы путем перестройки биоритмов характеризует здоровье человеческого организма или то, что называется адаптацией. Ритмы находятся в подчиненности основному водителю ритмов, расположенному в супрахиазматических ядрах гипоталамуса. Ритмы — это инструмент адаптации организма к окружающей среде и охватывают все проявления — от субклеточных структур, до сложных реакций организма

16+

Избранные вопросы хронобиологии

Оптимальная организация живого во времени подразумевает внутреннюю последовательность физиологических событий и метаболических процессов таким образом, что взаимозависимые функции координированы, а несовместимые сепарированы во времени. Moore-Ede M. C.

Хронобиология — это микроскопия времени. F. Halberg

Термин «хроном» применительно к физиологии предложил F. Halberg. Он обозначает комплексную временную организацию изучаемого показателя живой системы, независимо от её уровня организации. Концепция хронома подразумевает, что временная организация биологических систем закономерно организована во времени и генетически детерминирована, но находится под модифицирующим влиянием внешней среды. Хроном состоит из трёх взаимосвязанных компонентов: ритмов разных частот, модулирующих друг друга; трендов — линейных изменений функций, обусловленных возрастными изменениями, заболеваниями, лечением, выздоровлением и т. д.; области шумов — хаотических изменений, недоступных описанию каких-либо закономерностей современными математическими методами.

Практически любая физиологическая функция, исследуемая в динамике, имеет эти три компонента, хотя их удельный вклад в общую вариабельность функции может существенно отличаться в зависимости от особенностей её регуляции. Современная хронобиология ставит задачу изучения комплексной временной организации функций организма, основываясь на вышеизложенных позициях. (Н. А. Агаджанян, Д. Г. Губин, 2004 г.)

Учение о биологических ритмах является составной частью хронобиологии. Биоритмы определяются этой наукой как колебания интенсивности или скорости какого-либо биологического процесса, наступающего через приблизительно равные промежутки времени. Длительность одного полного цикла ритмического колебания называется периодом. На основе различной длины периодов биоритмов предложены различные варианты классификации ритмической активности организма. Н. И. Моисеева и В. М. Сысуев выделяют 4 класса биоритмов:

1. Ритмы высокой частоты (от долей секунды до 30 мин.).

2. Ритмы средней частоты (ультрадианные — до 20 час., циркадианные 20 — 28 час., инфрадианные — свыше 28 час., циркасептанные — около 7 суток).

3. Ритмы низкой частоты — от 20 суток (циркавигинтанные) до нескольких лет (многолетние).

4. Мегаритмы — десятки и многие десятки лет. (Н. И. Моисеева, В. М. Сысуев, 1981 г.)

В 1632 году английский естествоиспытатель Джон Врен в своем «Трактате о травах» («Herbal Treatise») впервые описал дневные циклы тканевых жидкостей в организме человека, которые он, следуя терминологии Аристотеля, назвал «гуморы» (от лат. humor — жидкость). Каждый из «приливов» тканевой жидкости, по мнению Врена, длился шесть часов. Гуморальный цикл начинался в девять часов вечера выделением первой гуморы желчи — «сhole» (от греч. cholе — желчь) и продолжался до трех утра. Затем наступала фаза черной желчи — «melancholy» (от греч. melas — черный, chole — желчь), за которой следовала флегма — «phlegma» (от греч. phlegma — слизь, мокрота), и, наконец, четвертая гумора — кровь. И хотя современная медицина никакой связи физиологии с мистическими гуморами не признает, описанные Вреном закономерности смены настроений, интеллектуальных возможностей и физического состояния имеют вполне научную основу. Наука, изучающая суточные ритмы организма, называется хронобиологией (от греч. chronos — время). Ее основные понятия сформулировали выдающиеся немецкий и американский ученые, профессора Юрген Ашофф и Колин Питтендриг.

Главное понятие хронобиологии — сменяющие друг друга эндогенные дневные циклы, называющиеся «биологическими часами», околосуточными (поскольку они лишь приблизительно по времени соответствуют суткам. — Авт.) или циркадианными (от лат. сirca — около) и (от лат. dies — день). Наибольшее значение для нормальной жизнедеятельности, по мнению Б. Алякринского, имеют циркадианные (околосуточные) ритмы, наличие которых продемонстрировано от простейших до человека и на всех уровнях организации — от клеточных до поведенческих процессов. В циркадианном ритме изменяется чувствительность живых систем самого разного уровня развития к раздражителям любой природы.

Считается, что наблюдающийся в природе суточный ритм складывается из двух компонентов: эндогенного (суточная организация морфофункциональных структур организма) и экзогенного (воздействие внешнесредовых факторов на активность организма с регуляцией его ритма и поведения). (Б. С. Алякринский, 1989 г.) Эти ритмы напрямую связаны с циклической сменой освещенности, то есть с вращением Земли вокруг своей оси. Эти ритмы являются врожденными и представляют собой филогенетическую адаптацию к временной структуре окружающего мира. Экспериментально было доказано, что ритмичность сохраняется даже в отсутствие всех внешних факторов. (У человека более 100 различных физиологических параметров циклически изменяются с интервалом чуть больше или меньше 24 часов, что свидетельствует об их зависимости от эндогенных процессов. Почему природа не позаботилась точнее синхронизировать циркадианные ритмы с вращением Земли? Но если так ставить вопрос, точность нужна очень уж высокая. Если различие между циркадианным ритмом и земным днем составит одну минуту, сдвиг в шесть часов будет достигнут не за несколько дней, а за годы, только и всего.) Но на самом деле жизнь индивидуума и вида в целом слагается из множества ритмов. Есть среди них ультрадианные — те, что гораздо короче дня и длятся миллисекунды, секунды (например, ритмы сердечных сокращений), а также инфрадианные сезонные, годовые, многолетние. Однако суточные ритмы наиболее заметны. (Чтобы убедиться в их огромном значении, достаточно лечь спать не вовремя…)

Польза живым существам от ритмов огромна. Очень полезно предвидеть хотя бы самое близкое будущее и загодя к нему готовиться: с приближением неблагоприятного времени суток засыпать, а в хорошее время просыпаться, ощущать голод именно тогда, когда есть возможность охотиться, и так далее. (Ни один процесс в природе не протекает равномерно и непрерывно. Внешние для организма условия изменяются с более или менее четкой периодичностью: суточные и сезонные колебания температуры и освещения, приливы и отливы… Но и внутренние процессы в любом живом существе тоже периодичны: за голодом следует сытость, за нагрузкой — отдых. Некоторые из этих периодов впрямую навязаны внешними изменениями, другие — устройством самого организма или законами физики.) Благодаря такой внутренней копии цикличности внешних событий, человек способен заранее приспосабливаться к ожидаемому изменению условий существования. Такие опережающие реакции дают ряд преимуществ — от простого выполнения определенных действий в подходящее время суток до возможности отсчитывать время при помощи «внутренних часов». (Физиология человека, 1996 г.)

Циркадианные ритмы нужны для адаптации организма к чередованию светлого и темного времени суток и поэтому не могут не быть связаны с восприятием света. (Световая информация от фоторецепторов — палочек и колбочек светочувствительной оболочки (сетчатки) глаза по окончаниям ганглионарных клеток передается в супрахиазматическое ядро. Ганглионарные клетки не просто передают информацию в виде нервного импульса, они синтезируют светочувствительный фермент — меланопсин. Поэтому даже в условиях, когда палочки и колбочки не функционируют (например, при врожденной слепоте), эти клетки способны воспринимать световую, но не зрительную информацию и передавать ее в супрахиазматическое ядро. Даже в отсутствие световой информации суточный цикл остается стабильным — изменяется лишь его продолжительность.

В случае, когда информация о свете в супрахиазматическое ядро не поступает, циркадианный период у человека по сравнению с астрономическими сутками удлиняется. Чтобы доказать это, в 1962 году «отец хронобиологии» профессор Юрген Ашофф на несколько дней поместил в абсолютно темную квартиру двух волонтеров — своих сыновей. Оказалось, что циклы «бодрствование — сон» после помещения людей в темноту растянулись на полчаса. Сон в полной темноте становится фрагментарным, поверхностным, в нем доминирует медленноволновая фаза. Человек перестает ощущать сон как глубокое отключение, он как бы грезит наяву. Через 12 лет француз Мишель Сиффрэ повторил эти эксперименты на себе и пришел к аналогичным результатам.)

Циркадианные ритмы есть у всех живых существ на Земле: растений, микроорганизмов, беспозвоночных и позвоночных животных, вплоть до высших млекопитающих и человека. (Суточные колебания в организме человека начали изучать с конца XVIII века. Банально говорить о ритмичной работе сердца, и не нужно сложных приборов, чтобы установить ритм дыхания. Периодичность работы пищеварительного тракта тоже не нуждается в доказательствах. Были изучены суточные колебания ферментов, инсулина, холестерина, микроэлементов, кортикостероидов. В частности, максимум выделения кортикостероидов наблюдается в 6–8 часов, минимум — в 24 часа. Уровень фибриногена — одного из белков плазмы крови — наиболее высок в 9 часов, щитовидная железа выделяет больше всего связанного йода в 14 часов. В 1984 г. зафиксирована периодичность работы капиллярных сосудов.)

Ученик И. П. Павлова, один из первых исследователей периодической работы органов человека В. Н. Болдырев писал в 1904 году: «Животный организм как бы уподобляется хронометру: биение сердца отмечает секунды, сокращение дыхательных мышц измеряет минутные промежутки времени, периодическая работа пищеварительного аппарата — часы и, наконец, периодическая функция половых органов самок — месяцы».[1]

Полвека спустя стало ясно, что колебания состояний характерны не только для человека, но и для всех живых систем, их можно обнаружить на всех уровнях развития, даже в эмбриональном периоде. Действительно, период суточного ритма обычно не равен 24 часам. Как правило, у ночных животных он чуть короче (скажем, около 23 часов), а у дневных — чуть длиннее. У людей циркадианные периоды также сильно различаются — от 25 до 28 часов. (Выявить настоящую длину периода в принципе несложно. Достаточно изолировать подопытное существо в затемненном помещении или при искусственном свете, исключить вероятность температурных колебаний и всех других перемен, которые могли бы свидетельствовать о смене дня и ночи, — и подопытный станет подчиняться своим внутренним часам, будет, например, каждый день просыпаться на час позже, смещая время бодрствования. Кстати, в обычных условиях это происходит со слепыми людьми и животными.) К примеру, классическая «сова» — человек, потакающий своим внутренним часам, у которых на циферблате одно-два лишних деления. (Е. Клещенко, 1999 г.) (Известному феномену «сов и жаворонков» есть вполне научное объяснение, которое базируется на работах учёных из Исследовательского центра сна (Sleep Research Center) Стэнфордского университета в Калифорнии. Установлено, что минимальная концентрация кортизола в крови обычно приходится на середину ночного сна, а ее пик достигается перед пробуждением. У «жаворонков» максимум выброса кортизола происходит раньше, чем у большинства людей, — в 4—5 часов утра. Поэтому «жаворонки» более активны в утренние часы, но быстрее утомляются к вечеру. Их обычно рано начинает клонить ко сну, поскольку гормон сна — мелатонин поступает в кровь задолго до полуночи. У «сов» ситуация обратная: мелатонин выделяется позже, ближе к полуночи, а пик выброса кортизола сдвинут на 7—8 часов утра. Указанные временные рамки сугубо индивидуальны и могут варьировать в зависимости от выраженности утреннего («жаворонки») или вечернего («совы») хронотипов.) Наступление световой ночи у человека сопровождается и другими гормональными изменениями: повышается выработка гормона роста и снижается выработка адренокортикотропного гормона (АКТГ) другим мозговым придатком — гипофизом. Гормон роста стимулирует анаболические процессы, например размножение клеток и накопление питательных веществ (гликогена) в печени. Не зря говорят: «Дети растут во сне». АКТГ вызывает выброс в кровь адреналина и других «гормонов стресса» (глюкокортикоидов) из коры надпочечников, поэтому снижение его уровня позволяет снять дневное возбуждение и мирно заснуть. (В момент засыпания из гипофиза выделяются опиоидные гормоны, обладающие наркотическим действием, — эндорфины и энкефалины.

Следует отметить, что для 80% здоровых людей, по данным Р. Заславской, характерна внутренняя и внешняя (по отношению к ритму сон — бодрствование) согласованность суточной ритмики основных показателей системы кровообращения. Для состояния симпатоадреналовой системы у практически здоровых лиц характерно преобладание в первой половине дня экскреции адреналина, а в середине и во второй половине дня — экскреции норадреналина, дофамина. Таким образом, в норме в период бодрствования наблюдается возрастание активности симпатоадреналовой системы, что способствует обеспечению высокого уровня работоспособности в дневное время суток. Отмечается практически параллельный «ход» кривых суточной динамики многих показателей кровообращения и экскреции адреналина и норадреналина. (Р. М. Заславская, 1991 г.) Но, к сожалению, только у диких животных цикл «сон — бодрствование» полностью совпадает с периодами светового дня. В современном человеческом обществе «24/7» (24 часа в сутках, 7 дней в неделе. — Авт.) несоответствие биологических ритмов реальному суточному циклу приводит к «циркадианным стрессам», которые, в свою очередь, могут служить причиной развития многих заболеваний, включая депрессии, бессонницу, патологию сердечно-сосудистой системы, лёгких и пр. (К примеру, гормонов коры надпочечников — глюкокортикоидов у здоровых людей меньше всего выделяется ночью, с 22 до 6 часов, а больше всего — в первой половине дня. Однако при сердечной недостаточности этот ритм существенно извращается, и чем сильнее сердечная недостаточность, тем равномернее выделяются гормоны. У больных бронхиальной астмой те же кортикостероиды в утренние часы выделяются в наименьшем количестве — прямая противоположность здоровым людям.) Суточные ритмы колебания чувствительности дыхательных путей также основаны на эндогенных ритмах, которые известны как у здоровых людей, так, например, и у астматиков. По данным измерения максимальной скорости выдоха (пикфлоуметрии) выявлена циркадианная ритмика с нижним показателем утром между 4 и 6 часами. Уже с 50-х годов прошлого столетия известны циркадианные ритмы и Т лимфоцитов-хелперов с максимумом по утрам и минимумом по вечерам, или ночью (как правило, около полуночи). Спонтанное высвобождение гистамина и тромбоксана максимально утром в 4 часа, а вот уровень простагландина Е2, иммуноглобулинов и общее количество лейкоцитов в это время минимален. У остальных медиаторов воспаления ритмика изучается.

Из неврологически значимых факторов минимум ранним утром имеет циклический аденозинмонофосфат (как и адреналин), а максимум — около 16 часов (у обоих). У здоровых людей эти колебания клинически незаметны, однако при патологической недостаточности медиаторов, по мнению С. Baumgarten, или их истощении (стресс и пр.) появляется неврологическая клиника. (С. Baumgarten, 1995 г.) Имеются сведения о циркадианных колебаниях в клетках разных органов содержания глюкозы, активности ряда ферментов. Циркадианные изменения пероксидазной активности нейтрофилов сопряжены с суточной динамикой активности гуморальных факторов защиты.

Существует даже такое понятие, как сезонная аффективная болезнь — сезонная депрессия, связанная с уменьшением продолжительности светового дня зимой. (Подобный способ выведения из нормального ритма, а точнее — ввода человека в депрессию, широко используется, судя по публикациям в прессе, «следователями» печально знаменитых «тайных тюрем ЦРУ». — Авт.). Известно, что в северных странах, например в Скандинавии, где несоответствие длительности светового дня активному периоду особенно ощутимо, среди населения очень велика частота депрессий и, как следствие, суицидов. Выяснено, что нарушения в циркадианных ритмах способны вызывать острые приступы эндогенной депрессии. (Есть несколько дополнительных признаков эндогенной депрессии, например суточные колебания настроения, с ухудшением настроения в утренние часы, что свидетельствует об изменении суточных колебаний обмена нейромедиаторов. Исследования бельгийского ученого Paul Linkowski свидетельствовали о двадцатичетырехчасовой гиперсекреции кортизола, дневной гиперсекреции гормона роста и нормальном уровне пролактина у депрессивных пациентов. После успешной терапии антидепрессантами большинство этих отклонений было устранено. Нормализация уровня гормонов сопровождалась также и нормализацией сна. Это привело автора к выводу, что именно нарушения в циркадианных ритмах и вызывают острые приступы эндогенной депрессии у некоторых пациентов.)[2]

По мнению Б. Алякринского, биологические ритмы являются факторами естественного отбора и тем самым факторами адаптации, поскольку отбор, по сути дела, есть самый универсальный, самый общий ее механизм. (Б. С. Алякринский, 1983 г.) Все физиологические реакции, все процессы образования структур имеют в своей основе биохимические реакции на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях. Естественно предположить, что там и «зарождаются» биоритмы. Собственно, болезнь — это зачастую потеря ритма или, по-научному, десинхроноз. (Организм оснащен совершенными синхронизаторами — нервной системой, сразу реагирующей на малейшие изменения внешней и внутренней среды, и более медленной гуморальной системой. А так как вся деятельность организма, и здорового, и больного, протекает ритмично, у нее есть подъемы и спады на протяжении дня, недели, месяца, года. Эти колебания могут отражаться на лекарственном эффекте и видоизменять его. С одной стороны, биологические ритмы могут изменять лекарственный эффект. С другой — лекарственные вещества сами способны влиять на ход биоритмов. Надо «поймать волну» биоритма больного человека, чтобы подстраивать лечение под эти неизбежные взлеты и падения физиологических функций.)

Уже в книге «Хаун-ди Найцзин», датированной III веком до нашей эры, древнекитайские врачи утверждали, что существует строго определенное время суток, когда резко возрастает или спадает активность внутренних органов — процедуры и лекарства приурочивались к тому или иному часу. Великий врач древности Гиппократ указывал: «Пить лекарство за час до захода солнца». Также и насчет сезонных биоритмов он утверждал: «Тот, кто хочет заслужить действительное и полное признание в искусстве врачевания, должен, прежде всего, учитывать особенности сезонов года не только потому, что они отличаются друг от друга, но и потому, что каждый из них может вызвать самые разные последствия… От атмосферных явлений зависит очень многое, потому что состояние организма меняется в соответствии с чередованиями сезонов года».[3] (В 1814 г. французский врач К. Варлей пытался привлечь внимание своих коллег к явной зависимости лечебного действия некоторых лекарств от времени суток, но, к сожалению, его призыв не был услышан — медицина того времени не созрела для новой идеи.) Лекарства могут усиливать или ослаблять амплитуду исходного биоритма — сдвигать его частоту и период. (Чисто эмпирически было установлено, что лекарственные средства, используемые для борьбы с аллергией, наиболее эффективны в ранние утренние часы. Вечером же лечение аллергических отеков, крапивницы, дерматитов оказывалось менее успешным. Когда это заметили, стали разбираться в причинах. И обнаружили, что тканевый гормон гистамин, активный участник аллергической реакции, начинает энергично вырабатываться в организме только во второй половине дня. К 23 часам его содержание в тканях достигает максимума. Следовательно, чтобы подавлять действие гистамина, противостоящие ему лекарства следует назначать преимущественно вечером. Или хотя бы сместить на это время значительную часть суточной дозы.) При патологии зачастую резко изменяются обычные ритмические колебания в деятельности организма. (Лет двести назад неврозы желудка (так называли в то время нынешние гастриты, язвенную болезнь и т. д.) лечили так: приучали больного есть в определенные часы под барабанный бой. И, представьте, вылечивали…)

Порой возникают даже новые патологические ритмы — об этом говорит регулярное обострение некоторых заболеваний на протяжении года. Например, в весенние месяцы ухудшается состояние больных ревматизмом, учащаются припадки эпилепсии. Врачам «скорой помощи» хорошо известно, что в январе — марте надо ожидать учащения случаев нарушения мозгового кровообращения, а когда приближается апрель — растет частота инфарктов миокарда. (Э. Б. Арушанян, 1989 г.)

В 1959 году Ашофф обнаружил закономерность, которую Питтендриг предложил назвать «правилом Ашоффа». Под этим названием оно вошло в хронобиологию и историю науки. Правило гласит: «У ночных животных активный период (бодрствование) более продолжителен при постоянном освещении, в то время как у дневных животных бодрствование более продолжительно при постоянной темноте». Как впоследствии установил Ашофф, при длительной изоляции человека или животных в темноте цикл «бодрствование — сон» удлиняется за счет увеличения продолжительности фазы бодрствования. Из правила Ашоффа следует, что именно свет определяет циркадианные колебания организма.

У людей (и у других млекопитающих) есть еще один «маркер фазы», и его легко наблюдать даже в домашних условиях. Известно, что из всех живых существ по-настоящему спят только млекопитающие и птицы. Рептилиям и амфибиям ночной покой задан иначе и более жестко: после захода солнца падает температура тела и замедляются все процессы — только и остается, что дремать. (Сон с его характерными физиологическими особенностями, очевидно, возник в ходе эволюции вместе с теплокровностью. Но своего рода рудиментом, подарком на память от пращуров-рептилий, остался у нас температурный суточный ритм. Температура нашего тела не так уж стабильна: мы засыпаем, когда она снижается (пройдя максимум около шести вечера), и просыпаемся, когда она идет вверх (минимум наблюдается около пяти утра.)

Считается, что температурный ритм отражает истинный внутренний ритм: даже если человек не заснет в полночь, он все равно похолодеет на несколько десятых градуса. Недаром мы стараемся тепло укрыться во время сна, а одна из самых частых жалоб у страдающих бессонницей — «холодно, стынут ноги, не могу согреться». По мнению доктора мед. наук М. Берёзкина: «Терморегуляция является интегральной системой и отражает целостность и иерархичность «циркадианной системы человека», поэтому нарушения в закономерности характера структуры суточного ритма температуры можно рассматривать как свидетельство возможного развития десинхроноза», а «…характер суточного ритма пульса (как более лабильного показателя) и температуры (стабильный интегральный показатель, отражающий сохранность циркадианной системы человека) в корреляции с хронотипом и с субъективными ощущениями может служить критерием адаптивности конкретного индивида…».[4] 1 Но температурный ритм сдвигается и в случае принудительной подстройки фазы, например когда человек переходит работать в ночную смену или сутки через трое. Долгое время считалось, что ничего страшного в этом нет: за трое-то суток человек найдет, когда отоспаться, — однако американские специалисты по организации труда говорят прямо: «История ночных смен — это история аварий». (Как утверждает Перетц Леви, директор Лаборатории сна в Израильском институте технологии в Хайфе, по меньшей мере, одна восьмая часть человечества для ночных работ непригодна в принципе. И это не только страдающие мигренями и психосоматическими расстройствами, но также люди с трудно сдвигаемым временем сна и «жаворонки». Ночью они недееспособны, и сажать их на дежурство — себе дороже.) (Е. Клещенко, 1999 г.)

Помимо околосуточного циркадианного ритма, всю нашу жизнь пронизывает полуторачасовой диурнальный ритм, определяющий днем чередование сонливости и бодрости, голода и жажды, а ночью — смену фаз сна: медленного (обычного) и сна парадоксального — сна со сновидениями. (Фаза медленного сна и следующая за ней фаза парадоксального сна формируют цикл сна с периодом около 1,5 часа, и нормальный ночной сон состоит из четырех — шести таких циклов.) Само открытие парадоксального сна (или, как его назвали авторы открытия, сна с быстрыми движениями глаз) сделал американец Натаниэль Клейтман в середине 50-х годов ХХ века. (Однако, Клейтман сделал только первый шаг: согласно его точке зрения, сон — это единый процесс, а парадоксальный сон — отражение всего лишь периодического вторжения механизмов бодрствования внутрь самого процесса сна.

Понадобился еще один ученый, который, поняв, что же именно открыл Клейтман, создал в 60-е годы прошлого века новую парадигму в науке о сне. Это француз Мишель Жуве, главное положение концепции которого гласит: парадоксальный сон — это не классический сон и не бодрствование, а особое, третье состояние организма. Оно характеризуется действительно парадоксальным сочетанием: мозг — активен, а мышцы — расслаблены. Это как бы активное бодрствование, направленное не на внешнюю деятельность, а внутрь. Жуве пришел к выводу, что основной биохимический агент, ответственный за регуляцию сна в мозге млекопитающих, — это нейромедиатор 5-окситриптамин (серотонин), продукт превращений аминокислоты тирозина, но не он один.

Концепция биохимической регуляции сна — бодрствования, в центре которой — норадреналин (регулятор бодрствования), серотонин (регулятор медленного сна) и ацетилхолин (регулятор парадоксального сна), была опубликована Жуве в журнале «Science» в 1969 году. Если сравнить эту концепцию с высказыванием Аристотеля: «Сон же, по-видимому, принадлежит по своей природе к такого рода состояниям, как, например, пограничное между жизнью и не жизнью, и спящий ни не существует вполне, ни существует…»,[5] то легко проследить всю эволюцию представлений человечества о природе сна за два с половиной тысячелетия: от уверенности в том, что сон — это некое маргинальное состояние, пограничное между жизнью и смертью, до осознания, что сон, по сути, квинтэссенция жизненных процессов в мозге.)

У человека, в отличие от других млекопитающих, циклы сна неодинаковы: в первых ночных циклах преобладает глубокий, медленный сон, а периоды парадоксального сна очень короткие (10—15 минут) и внешне слабо выражены. А вот во вторую половину ночи, наоборот, глубокий сон почти отсутствует, зато отмечаются чрезвычайно интенсивные и длительные, по 30 — 40 минут, периоды парадоксального сна. Это — следствие адаптации человека к условиям цивилизации. Ведь фактически каждые сутки нашей жизни представляют собой 16-часовой период лишения сна, за которым следует 8-часовой период восстановительного сна («отдача»). И вот по этому закону отдачи вначале всегда восстанавливается глубокий, медленный сон, а уж затем — парадоксальный. (Если бы мы жили в условиях естественных, природных, то там бы нам, взрослым людям, требовались один — два периода дневного сна, помимо ночного. С этим явлением — невозможностью следовать природному ритму — связаны характерные для современного человека спонтанные приступы дневной сонливости, рассеянности, расслабленности. Подобные приступы приурочены к определенным часам до и после полудня и особенно опасны при вождении автомобиля и выполнении некоторых ответственных профессиональных обязанностей.) Можно в итоге постулировать следующее: в состоянии медленного сна переработка информации мозгом не прекращается, а изменяется: от обработки экстероцептивной (внешней) информации мозг переходит к интероцептивной (внутренней) импульсации и ее обработке. А в парадоксальном сне все по-другому. Он«запускается» из четко очерченного центра, расположенного в задней части мозга, в области варолиева моста. Во время парадоксального сна клетки мозга чрезвычайно активны, однако информация от «входов» (органов чувств) к ним не поступает и на «выходы» (мышечную систему) не подается. Вот в этом-то и заключается парадоксальный характер состояния, отраженный в его названии. В эти периоды происходит интенсивная переработка той информации, которая была получена в предшествующем бодрствовании и теперь хранится в памяти. Попеременное вовлечение тех или иных нейронных систем и их переключение, определяющее наступление и циклическое чередование обеих фаз сна — медленного и парадоксального, происходит при помощи регуляторных пептидов, эволюционно древних передатчиков, широко распространенных в мозгу и в организме в целом. (Гипотеза о том, что некоторые пептиды могут играть ключевую роль в регуляции сна, возникла еще в конце 70-х годов, когда группе исследователей из США (Дж. Паппенхаймеру, Дж. Крюгеру и другим) удалось выделить 30 микрограммов вещества, «вызывающего сон», из 14 тысяч кроличьих мозгов и 4 тонн человеческой мочи. Это вещество оказалось мурамилпептидом. Подобные пептиды синтезируются ферментативным путем в клетках бактерий и представляют собой мономерные «строительные блоки», формирующие пептидогликан — каркас клеточной стенки грамположительных бактерий. В организме млекопитающих мурамилпептиды появляются в результате жизнедеятельности кишечных бактерий либо в случае инфекции. Из-за некоторых особенностей своей структуры мурамилпептиды чрезвычайно устойчивы к разрушению в организме млекопитающих; они способны проникать в мозг и оказывать в весьма малых дозах мощные воздействия на различные процессы в организме. Эти воздействия можно разделить на два типа: кратковременные и длительные — длящиеся сутками и неделями, связаны с выработкой иммунитета. А кратковременные, собственно физиологические процессы, — это воздействие на систему «сон — бодрствование», а также на температуру тела.)

Оказалось, что природные мурамилпептиды при введении в кровь или прямо в мозг уже в ничтожных дозах вызывают нарушения структуры сна (увеличение медленной и подавление парадоксальной фазы), а кроме того, и резкое повышение температуры тела. (Вот и возникла такая мысль: а не играют ли эти самые «пептиды сна», которые вырабатываются болезнетворными микробами, важнейшую роль в возникновении хорошо известных в медицине симптомов при бактериальных инфекциях — повышенной сонливости, нарушения сна, лихорадки? И с другой стороны: те же самые мурамилпептиды, но попадающие в мозг из кишечника в результате жизнедеятельности «полезных» бактерий, могут вносить свой вклад в нормальную регуляцию сна. Оказалось, именно так.) (В. М. Ковальзон, 2000 г.)

Тот факт, что всякий сон, в отсутствие каких-либо значительных внешних или внутренних стимулов, сопровождается, тем не менее, весьма существенным напряжением практически всех основных физиологических систем организма, общеизвестен. Особенно явным становится это напряжение при переходе от обычного сна к сновидениям. В это время происходит изменение вегетатики (меняются частота пульса, артериальное давление, частота дыхания, а также уровни глюкозы, катехоламинов, глюкокортикоидов). В связи с этим А. Борбели определил сон как одну из главных форм приспособления организма к условиям внутренней и внешней среды, т. е. посути речь идет об адаптации. Считается, что стрессовая, катаболическая фаза дня с интенсивным расходованием энергии, поступающей с пищей, и эндогенных продуктов обмена веществ в организме сменяется во сне анаболическим процессом, заключающимся в повышении в плазме во время сна концентраций анаболических гормонов (соматотропина и пролактина), реконструкции белковых структур, нуклеиновых кислот, запасания энергетически значимых соединений гликогена, жиров, аминокислот и др. Не случайно процент негативной и даже патологической информации в сновидениях гораздо больше, чем позитивной. Работа мозга именно с этим материалом, по-видимому, также носит для психики человека адаптационный характер — снижает психоэмоциональную нагрузку организма. Подтверждением этому служат депрессии, многочисленные неврозы, срывы высшей нервной деятельности при нарушениях сна, равно как и бессонница при депрессиях, неврозах. (А. Борбели, 1989 г., А. И. Бобков, А. С. Бобкова, 1997 г.)

Практически у всех живых существ, — от простейших до человека — существуют периодические колебания, соответствующие приливно-отливному, лунному или годичному циклам. Эволюционно — циркануальные (окологодовые) ритмы создавали относительную гарантию выживания отдельных особей, видов и популяций различных животных в условиях сезонного изменения среды обитания. Сезонные ритмы — ритмы экологического плана. Они не являются абсолютно необходимыми для поддержания жизни, но создают относительную гарантию выживания в условиях постоянной среды обитания. Полагают, что механизм сезонных колебаний прежде всего обусловлен изменениями продолжительности светового дня. Фактор снижения температуры в средних и высоких широтах также является одним из наиболее существенных показателей среды. Живые организмы вынуждены сохранять постоянство температуры тела, а это достигается балансом теплоотдачи и теплообразования. Отмечаемый более высокий уровень артериального давления в зимнее время связан с повышением общего периферического сосудистого сопротивления и уровня норадреналина в плазме крови. Максимальная ЧСС, АД, сократительная функция миокарда и минутный объем кровообращения у здоровых людей также наблюдается в зимний период. (Именно окологодовая периодичность жизнедеятельности позволила растениям и животным широко расселиться на Земле и проникнуть во все климатические зоны. Окологодовые ритмы четко выражены у человека и проявляются изменениями уровня и амплитуды колебаний самых разнообразных физиологических и патологических процессов. Описаны сезонные колебания уровня АД, изменение чувствительности организма к различным лекарственным и токсическим веществам в зависимости от времени года. Сезонные изменения жизненных процессов соответствуют годичному ритму уровня активности целостного организма, поскольку большинство максимумов и минимумов сезонных ритмов приходится на февраль и август. Эти месяцы являются переломными точками направления фаз годовых биологических ритмов, т. е. биологический год делится февралем и августом на две половины, в пределах которых направление фаз годовых биологических ритмов взаимно противоположно. Наибольшее количество геомагнитных бурь и возмущений приходится на вторую половину солнечного цикла. Кроме того, геомагнитные возмущения и бури имеют строгую сезонную ритмику с максимумами в периоды равноденствия, то есть в переходные сезоны года. Календарный год подразделяют на биологические сезоны: биологической зимой можно считать тот период, который совпадает с минимумом кривой годичной активности, а биологическим летом — период максимума этой кривой. Биологическая весна характеризуется быстрым нарастанием уровня жизненной активности интенсивности обеспечивающих ее биологических процессов, а биологическая осень — такой же, но отрицательной динамикой. В этих случаях отмечаются и сезонные изменения общего иммунитета, различный уровень его физиологических функций (адаптации), сезонные особенности в возникновении, развитии и степени выраженности патологических проявлений.)

Согласно данным, полученным И. Оранским и П. Царфис, после санаторно-курортного лечения весной и летом длительность сохранения положительного эффекта достигала 9—12 месяцев, а после аналогичного лечения осенью положительное действие сохранялось всего 1—3 месяца. Переносимость некоторых физиопроцедур лучше в начале лета, нежели осенью. Лучшая динамика синхронизации биоритмов на курорте наблюдалась в осенний сезон. (И. Е. Оранский, П. Г. Царфис, 1989 г.) О том, что в ритмически меняющихся природных условиях бывают периоды, которые вызывают перенапряжение адаптивных систем, писал ещё И. В. Давыдовский. Если эти периоды совпадают с воздействием каких-либо болезнетворных факторов, организм оказывается особенно ранимым. Таким образом, сезонная перестройка организма может быть одним из важнейших патогенетических факторов обострения заболеваний. (Выяснено, что в среднем каждый десятый житель США (наверное, и в нашей стране не меньше) тяжело переносит зиму: жалуется на тоску и скуку, ночную бессонницу и дневную сонливость, лишний вес. Считается, что основная причина этого — короткий день, при котором наши биологические часы подходят к некоему пределу выносливости. (Мы все-таки родом из солнечной Африки, как уверяют палеонтологи.) Помогает от депрессии мощная доза света от специального источника. В январе 1998 года Скотт Кэмпбелл и Патриция Мерфи (Лаборатория хронобиологии человека, Корнеллский университет в штате Нью-Йорк) сообщили о новом способе подстройки часов. Оказывается, освещать надо подколенную впадину — на ногу надевают специальную повязку и с помощью световода подают в чувствительную зону яркий свет на три часа. В зависимости от момента цикла, в который подается стимул, часы подводятся либо назад, либо вперед. Как подколенная впадина связана с гипоталамусом, пока загадка. Но идея многообещающая…)

При сезонной депрессии в крови также повышается уровень основного гормона надпочечников — кортизола, который сильно угнетает иммунную систему. А сниженный иммунитет неминуемо ведет к повышенной восприимчивости к инфекционным болезням. Так что не исключено, что короткий световой день — одна из причин всплеска заболеваемости вирусными инфекциями в зимний период. (В. Б. Гриневич, 2005 г.) Не вызывает сомнений тот факт, что проблема сезонных обострений хронических заболеваний должна рассматриваться с биологических позиций, а применительно к человеку — с социально-биологических. Сезонные ритмы организма являются важнейшим инструментом его адаптации к окружающей среде.

Предложено несколько моделей внутренней организации биоритмов. Наиболее распространенной является модель автономных генераторов ритма, которые могут объединяться в иерархическую систему. При этом определенные генераторы (или генератор) имеют ведущее значение. Они могут иметь связь с внешней средой, благодаря чему возможна модуляция внутренних ритмов за счет внешних. В биофизике описан фотомагнитный эффект (эффект Кикоина — Носкова), суть которого заключается в следующем: под действием света в направлении, перпендикулярном распространению света и магнитному полю, наложенному на образец, возникает ЭДС. На основе представлений об этом эффекте предложено объяснение механизма магниточувствительности птиц. Сочетанное воздействие солнечного света и магнитного поля Земли на их гребешок (структура с неизвестной функцией, анатомически соединенная с соском зрительного нерва. — Авт.) создает условия для появления в последнем электрического тока, который может стать раздражителем волокон зрительного нерва.

Считают, что у птиц гребешок является фотомагнитным магнитометром. (Биофизические характеристики тканей человека. — 1990 г.) На роль главных водителей ритмов человеческого организма претендуют супрахиазматические ядра гипоталамуса, где ритмически меняется активность нейронов и эпифиз, который со строгой периодичностью вырабатывает мелатонин. Оба эти образования связаны с сетчаткой и реагируют на освещение.

Эпифиз (пинеальная, железаpineal gland, pineal body, epiphysis cerebri) — небольшое образование, расположенное у позвоночных под кожей головы или в глубине мозга; функционирует либо в качестве воспринимающего свет органа, либо как железа внутренней секреции, активность которой зависит от освещенности. У некоторых видов позвоночных обе функции совмещены. У человека это образование расположено между передними буграми четверохолмия головного мозга и связано посредством ножки в сагиттальной плоскости с полостью третьего желудочка. Средняя длина эпифиза составляет ~ 0,64 см, а масса ~ 0,1 г, и по форме он напоминает сосновую шишку, откуда и произошло название (от греч. epiphysis — шишка, нарост). Состоит из большого количества глиальных и эпителиальных клеток — пинеалоцитов, разделённых соединительнотканными перегородками. Кровоснабжение осуществляется из системы сонных артерий, иннервация — симпатическими нервными волокнами из верхних шейных ганглиев. Полагают, что у человека эпифиз участвует в управлении сексуальным развитием, в управлении циркадианными ритмами и сном. (Об эпифизе известно уже четыре тысячи лет: в глубокой древности индийские йоги считали, что этот крохотный орган не что иное, как орган ясновидения, предназначенный для размышления о прежних воплощениях души. Роль шишковидной железы в организме человека обсуждалась также в работах Гиппократа, однако долгое время полагали, что эпифиз не играет в организме никакой существенной роли. Важную роль приписывал шишковидной железе в XVII веке французский философ и геометр Рене Декарт. Наше восприятие внешних объектов, рассуждал он, двойственно, потому что осуществляется через парные органы: глаза, уши, ноздри. В то же время наша мысль, наше представление о том или ином предмете однозначны. Значит, где-то в мозгу сигналы, идущие от парных органов чувств, должны сливаться воедино. Из геометрических соображений Декарт решил, что таким местом соединения должен быть именно непарный орган — шишковидная железа, и объявил ее ни много ни мало «вместилищем души». Русский учёный В. Юрский, который считал эпифиз органом лимфатическим, через 45 лет после Декарта попытался опровергнуть эту мистическую гипотезу, однако его диссертация осталась незамеченной. Происхождение эпифиза стало проясняться в результате сравнительно-биологических и палеонтологических исследований, доказавших, что этот орган аналогичен непарному теменному глазу, который и сейчас встречается у некоторых круглоротых и пресмыкающихся. Правда, первоначально теменные глаза появились тоже как парные наряду с обычными, боковыми. Но в дальнейшем развитие и совершенствование боковых глаз, расположение которых оказалось более удобным, сделало примитивные теменные глаза излишними. Один из них и превратился в эпифиз, который и поныне является обязательной частью организма высших позвоночных. Истинный же, то есть способный воспринимать свет, теменной глаз сохранился у некоторых классов животных скорее как исключение, чем как правило. Так что не лишена оснований шутка поэта Бориса Рахманина:

«Затылок кудрями оброс,

там вроде нет в наличье дырок,

но знай, что глаз ты третий трешь,

когда ты чешешь свой затылок…»[6]

(Во второй половине ХХ века английские исследователи обнаружили, что в эпифизе вырабатывается пептид, который вызывает сон при введении его в мозг кошек в ничтожных количествах — всего 600 молекул! «Пептиды сна» были известны и раньше, но этот действует в миллион раз сильнее всех прежних.)

Эпифиз является нейроэндокринным органом и обнаружен у всех млекопитающих. У всех видов животных основной функцией эпифиза является передача информации о световом режиме в окружающей среде во внутреннюю среду организма, для поддержания его физиологических ритмических колебаний, опосредованное главным образом секрецией гормона мелатонина. (Избыток света тормозит превращение серотонина в мелатонин и другие метоксииндолы и способствует накоплению серотонина и его метаболитов. В темноте, напротив, усиливается синтез мелатонина. Этот процесс идет под влиянием ферментов, активность которых также зависит от освещенности. Учитывая, что эпифиз регулирует целый ряд важных реакций организма, а в связи со сменой освещенности эта регуляция циклична, можно считать его регулятором «биологических часов» в организме.)

Эпифиз развивается в эмбриогенезе из свода (эпиталамуса) задней части (диэнцефалона) переднего мозга. (У низших позвоночных, например у миног, могут развиваться две аналогичные структуры. Одна, располагающаяся с правой стороны мозга, носит название пинеальной, а вторая, слева, парапинеальной железы. Пинеальная железа присутствует у всех позвоночных, за исключением крокодилов и некоторых млекопитающих, например муравьедов и броненосцев. Парапинеальная железа в виде зрелой структуры имеется лишь у отдельных групп позвоночных, таких, как миноги, ящерицы и лягушки.)

Зачатки эпифиза появляются у человека на 6 — 7-й неделе. Они представляют собой выпячивание крыши промежуточного мозга. В. Слепушкин с соавт. предполагают, что формирование функциональных взаимосвязей эпифиза и органов иммунной системы происходит во внутриутробной жизни, поскольку в этот же период у эмбриона человека обнаруживают появление Т-лимфоцитов в тимусе, лимфатических узлах, в красном костном мозге, печени, аппендиксе и небных миндалинах. С периода новорожденности и раннего детства секреторная активность эпифиза нарастает и в возрасте 10—40 лет достигает максимального выражения, после чего наступает спад. (А. М. Хелимский, 1980 г., В. Д. Слепушкин, В. Н. Анисимов, В. Х. Хавинсон, В. Г. Морозов, Н. В. Васильев, В. А. Косых, 1990 г.)

Световая информация, воспринимаемая глазами, передается в эпифиз по нейронам супрахиазматического ядра базального гипоталамуса и, последовательно, интермедиолатерального клеточного ствола верхней грудной части спинного мозга и верхнего шейного ганглия. Нейроны последнего, являющиеся постганглионарными симпатическими нейронами, заканчиваются в эпифизе рядом с основными секреторными клетками железы. (У птиц и млекопитающих эпифиз играет роль нейроэндокринного преобразователя, отвечающего на нервные импульсы выработкой гормонов. Так, попадающий в глаза свет стимулирует сетчатку, импульсы от которой по зрительным нервам поступают в симпатическую нервную систему и эпифиз; эти нервные сигналы вызывают угнетение активности эпифизарного фермента, необходимого для синтеза мелатонина; в результате продукция последнего прекращается. Наоборот, в темноте мелатонин снова начинает вырабатываться. Таким образом, циклы света и темноты, или дня и ночи, влияют на секрецию мелатонина. Возникающие ритмические изменения его уровня — высокий ночью и низкий в течение дня — определяют суточный, или циркадианный, биологический ритм у животных, включающий периодичность сна и колебания температуры тела. Кроме того, отвечая на изменения продолжительности ночи изменением количества секретируемого мелатонина, эпифиз, вероятно, влияет на сезонные реакции, такие как зимняя спячка, миграция, линька и размножение. Пожалуй, как пишет В. Анисимов, более точно будет сравнить эпифиз с солнечными часами, в которых мелатонин играет роль тени от гномона-стержня, отбрасывающего тень от солнца. Днем солнце высоко и тень коротка (уровень мелатонина минимален), в середине ночи — пик синтеза мелатонина и секреции его в кровь. При этом важно, что мелатонин имеет суточный ритм, то есть единицей его измерения является хронологический метроном — суточное вращение Земли вокруг своей оси.) (В. Н. Анисимов, 1998 г.)

Если эпифиз уподобить биологическим часам организма, то мелатонин можно уподобить маятнику, который обеспечивает ход этих часов и снижение амплитуды которого приводит к их остановке. Функция эпифиза в основном контролируется симпатическими нервными окончаниями, хотя подтверждено участие в этих процессах и других нервных структур. Главным образом в темное время суток симпатические нервные окончания секретируют норадреналин. (По скорости кровотока в органе эпифиз уступает только почке, что, учитывая большую активность в нем окислительно-восстановительных процессов и высокий уровень поглощения кислорода, коррелирует с его мощной метаболической активностью.)

Удаление эпифиза у млекопитающих приводит к активации половой системы. (Влияние эпифиза на эндокринную систему носит в основном ингибиторный характер. Доказано действие его гормонов на систему гипоталамус-гипофиз-гонады. Мелатонин угнетает секрецию гонадотропинов как на уровне секреции либеринов гипоталамуса, так и на уровне аденогипофиза. Мелатонин определяет ритмичность гонадотропных эффектов, в том числе продолжительность менструального цикла у женщин. Гормоны эпифиза угнетают биоэлектрическую активность мозга и нервно-психическую деятельность, оказывая снотворный, анальгезирующий и седативный эффект. В эксперименте экстракты эпифиза вызывают инсулиноподобный (гипогликемический), паратиреоподобный (гиперкальциемический) и диуретический эффекты. В последние годы получены новые данные о механизмах, обеспечивающих комплексное взаимодействие нервной, иммунной и эндокринной систем в патогенезе заболеваний нервной системы. Предполагается, что эпифиз, обладающий плейотропной функцией, является интегратором этого взаимодействия. Интерес к эпифизу обусловлен прежде всего широким спектром биологической активности его основного гормона — мелатонина, участвующего в регуляции ЦНС и вегетативной нервной системы, эндокринных органов и иммунной системы.)

У человека при гипофункции эпифиза (синдром Пелицци) наиболее выраженное изменение — преждевременное развитие половых органов и вторичных половых признаков, при гиперфункции — недоразвитие половых желёз и вторичных половых признаков.

Активность эпифиза с возрастом уменьшается, а сам он приобретает характер рудимента, содержащего минеральные отложения (карбонаты, фосфаты, кальций и магний) — так называемый «мозговой песок», выявляемый на рентгенограммах. По наблюдениям А. М. Хелимского, с возрастом в эпифизе человека уменьшается общее число пинеалоцитов при неизменности объема железы. Это было подтверждено работами С. В. Петрова, который на основании углубленного морфологического исследования 100 эпифизов погибших от случайных причин практически здоровых лиц в возрасте от 30 до 93 лет пришел к выводу о снижении с возрастом функциональной активности эпифиза. Снижение суточной экскреции мелатонина с мочой было выявлено у мужчин в возрасте 30—39 лет и 40—49 лет по сравнению с 20-29-летними. У практически здоровых женщин с сохраненным менструальным циклом суточная экскреция мелатонина в возрасте от 20 до 49 лет существенно не изменялась. Данные литературы также свидетельствуют о возрастном снижении функциональной активности у животных и человека, причем наиболее существенным нарушением является снижение амплитуды ночного подъема мелатонина. При старении снижается не только чувствительность эпифиза к норадренергической стимуляции, но и сама стимуляция. В эпифизе людей пожилого возраста и пациентов с болезнью Альцгеймера аксоны от верхних шейных ганглиев имеют признаки дегенерации, но, тем не менее, считается, что возрастные изменения в эпифизе имеют более функциональный, чем органический, характер, что делает возможной их коррекцию.

Развитие возрастных нейродегенеративных изменений связывают именно со снижением синтеза мелатонина — гормона, играющего ключевую роль в контроле биологических ритмов. Можно, конечно, в качестве замедлителя старения использовать и сам мелатонин, но при этом часто возникают неприятные побочные эффекты, в том числе образуются опухоли. (А. М. Хелимский, 1969 г., С. В. Петров, С. В. Добрынин, 1983 г.) (В 1947 году было обнаружено, что эпифиз участвует в адаптации организма в условиях стресса. Выявлены следующие механизмы этого участия: антиоксидантный, иммуномодулирующий и ритморегулирующий.)

Считается, что эпифиз с его антистрессорными возможностями активно привлекается для борьбы с разного рода ксенобиотиками, в том числе и лекарственного происхождения. Будучи, как правило, чужеродными организму соединениями, они выступают в роли стрессового фактора. Этим объясняется то обстоятельство, что эпифизэктомия сопровождается повышением фармакологической чувствительности, а введение мелатонина или другие формы эпифизарной гиперактивности провоцируют толерантность к веществам. Установлено, что основным инициирующим сигналом для увеличения уровня экспрессии генов ферментов синтеза мелатонина в эпифизе является определяемое фотопериодичностью высвобождение норадреналина/норэпинефрина из симпатических нервных окончаний в супрахиазматическом ядре гипоталамуса. (Когда-то предполагалось, что ритм организма — это сумма ритмов всех его клеток. Иначе трудно было объяснить, почему ритмичность проявляют отдельные органы (к примеру, срезанные цветы). Однако многочисленные эксперименты показывали, что «биологические часы» обычно подводятся по Солнцу — по дневному свету или по изменению температуры. Возможность наблюдать солнечный свет явно неодинакова у клеток кожи и костного мозга, у клеток листьев и корней. Как синхронизируются ритмы клеток? Очевидно, существуют внеклеточные «таймеры», химические синхронизирующие сигналы, которые клетки посылают друг дружке. Это подтвердилось в экспериментах на простейших. Многоклеточным растениям также, повидимому, вполне достаточно химических сигналов, чтобы синхронизировать часы. Но у животных наверняка должны быть специальные органы или структуры, скорее всего, связанные со зрением и нервной системой, способные задавать ритм всему организму и корректировать этот ритм в зависимости от внешних обстоятельств.) (Е. Клещенко, 1999 г.)

Существование органа, который управляет циркадными колебаниями концентрации гормонов в крови предсказывали ещё основатели хронобиологии Ашофф и Питтендриг, и у них не возникало сомнений, что «циркадианный центр» должен находиться в головном мозге. Внимание физиологов привлекла давно известная анатомам структура головного мозга — супрахиазматическое ядро (СХЯ), расположенное (от лат. super — над и греч. chiasmos — перекресток) над перекрёстом зрительных нервов. Оно имеет сигарообразную форму и состоит, например, у грызунов всего из 10 000 нейронов, что очень немного. Протяженность супрахиазматического ядра также невелика — не более половины миллиметра, а объем — 0,3 мм3. В 1972 году американские учёные доказали в эксперименте, что супрахиазматическое ядро — центр управления «биологическими» часами организма. (Для этого они разрушили ядро в мозге мышей микрохирургическим путем. Было обнаружено, что у животных с нефункционирующим супрахиазматическим ядром пропадает цикличность выброса в кровь гормонов стресса — адреналина и глюкокортикоидов и исчезает циркадная двигательная активность животных; — периоды сна и бодрствования становятся у них хаотичными.)

Доказано, что у мышей без «циркадианного центра» скорость развития опухолей в 7 раз выше, чем у их обычных собратьев. (Мышам прививали раковые опухоли костной ткани и поджелудочной железы.) На связь между нарушениями циркадианной ритмики и онкологическими заболеваниями у человека указывают и эпидемиологические исследования. Они свидетельствуют о том, что частота развития рака груди у женщин, длительно работающих в ночную смену, по разным данным, до 60% выше, чем у женщин, работающих в дневное время суток. По современным представлениям, СХЯ — это и есть маятники биологических часов, главные генераторы нашего внутреннего ритма. Физиологи называют такие генераторы «пейсмейкерами», или, по-русски, «ритмоводителями». Сигналы ядер побуждают шишковидную железу (эпифиз) вырабатывать гормон мелатонин, который регулирует синтез внутриклеточных таймеров. (Умение задавать ритм у СХЯ формируется постепенно. Если новорожденному младенцу позволить кушать и спать когда он захочет, и данные о его режиме наносить на график, — будет видно, как кристаллизуется индивидуальный ритм маленькой личности: устанавливается характерная длина периода, постоянный ночной сон… А на самом деле обучение СХЯ начинается еще до рождения. Как показали опыты на крысах, важную роль тут играют циркадианные ритмы матери: самки с поврежденными СХЯ рожают «аритмичных» крысят. Ритм для СХЯ плода, по-видимому, задает материнский мелатонин.)[7]

Супрахиазматические ядра «по умолчанию» генерируют собственный, внутренний ритм организма. Свет может сдвинуть — «захватить», как говорят хронобиологи, — этот ритм. Подстройкой часов ведают светочувствительные клетки сетчатки глаза, сигналы от которых отводятся в гипоталамус — к СХЯ. Таким образом, секреция мелатонина резко снижается под действием света. (Супрахиазматическое ядро — структура уникальная. Если ее удалить из мозга грызунов и поместить в питательную среду, насыщенную кислородом, то несколько месяцев в нейронах ядра будут циклически меняться частота и амплитуда поляризации мембраны, а также уровень выработки различных сигнальных молекул — нейротрансмиттеров, передающих нервный импульс с одной клетки на другую.)

Нейроны супрахиазматического ядра очень плотно прилегают друг к другу, формируя большое количество межклеточных контактов (синапсов). Благодаря этому изменения электрической активности одного нейрона мгновенно передаются всем клеткам ядра, то есть происходит синхронизация деятельности всей клеточной популяции. (Помимо этого, нейроны связаны особым видом контактов, которые называются щелевыми. Они представляют собой участки мембран соприкасающихся клеток, в которые встроены белковые трубочки, так называемые коннексины. По этим трубочкам из одной клетки в другую движутся потоки ионов, что также синхронизирует «работу» нейронов ядра.)

Уникальность супрахиазматического ядра еще и в том, что в его клетках работают так называемые часовые гены. (Эти гены были впервые обнаружены у плодовой мушки дрозофилы в аналоге головного мозга позвоночных животных — головном ганглии, протоцеребруме. Часовые гены млекопитающих по своей нуклеотидной последовательности оказались очень похожи на гены дрозофилы. Выделяют два семейства часовых генов — периодические (Пер1, 2, 3) и криптохромные (Кри1 и 2). Продукты деятельности этих генов, Пери Кри-белки, образуют между собой в цитоплазме нейронов молекулярные комплексы, которые проникают в ядро и подавляют активацию часовых генов и, естественно, выработку соответствующих им белков. В результате концентрация Пери Кри-белков в цитоплазме клетки уменьшается, что снова приводит к «разблокированию» и активации генов, которые начинают производить новые порции белков. Так обеспечивается цикличность работы часовых генов.

Предполагается, что часовые гены как бы настраивают биохимические процессы, происходящие в клетке, на работу в циркадном режиме, но то, как происходит синхронизация, пока непонятно. В общем, считается, что гены белков-«таймеров» отвечают за синхронизацию на уровне клетки: организуют «дневную и ночную смены», включая одни реакции и выключая другие. Активность самих этих белков регулируется светом или температурой. Но что особенно интересно — синтез таймеров и при постоянных условиях ритмично убывает и возрастает (это наблюдалось, например, на клетках дрозофилы в культуре) — стало быть, речь идет не о внешних воздействиях, а о настоящих внутренних часах. Интересно, что у животных, из генома которых генно-инженерными методами исследователи удалили один из часовых генов Пер2, спонтанно развиваются опухоли крови — лимфомы. Важно, что обнаруженные «часовые гены» есть у многих позвоночных, включая человека, так что выявленный «часовой механизм» может быть достаточно общим.)

Установлено, что длина гена Пер3 у человека напрямую связана с умением или неумением рано вставать и чувствовать себя бодрым. Более короткая версия этого гена — у «сов», длинная — у «жаворонков». Установлено, что действие часовых генов человека, так же как и у животных, определяется продолжительностью темного периода суток. Когда ночи длинные — время между пиками активности часовых генов растягивается, а с приходом весны этот интервал сжимается. Это и обусловливает циклические колебания аппетита (и увеличение массы тела в зимнее время суток), настроения и поведения.[8] На сегодняшний день установлено, что именно супрахиазматическое ядро посылает сигналы в центры мозга, ответственные за циклическую выработку гормонов-регуляторов суточной (циркадианной) активности организма. Одним из таких регуляторных центров служит паравентрикулярное ядро гипоталамуса, откуда сигнал о «запуске» синтеза гормона роста или АКТГ передается в гипофиз. Так что супрахиазматическое ядро — «дирижер» циркадианной активности организма. Но и другие клетки подчиняются своим циркадным ритмам. Известно, что в клетках сердца, печени, легких, поджелудочной железы, почек, мышечной и соединительной тканей работают часовые гены. Деятельность этих периферических систем подчинена своим собственным суточным ритмам, которые в целом совпадают с цикличностью супрахиазматического ядра, но сдвинуты во времени. Вопрос о том, каким образом это происходит, остается ключевой проблемой современной хронобиологии. (Циклично функционирующие органы довольно легко вывести из-под контроля супрахиазматического ядра. В 2000—2004 годах вышла серия работ швейцарской и американской исследовательских групп, руководимых Юли Шиблером и Майклом Менакером. Доказано: вывести все тело из-под контроля супрахиазматического ядра просто — надо лишь кардинально изменить режим питания, начав обедать по ночам. Поэтому строгий режим приема пищи не пустой звук. Особенно важно следовать ему в детстве, поскольку биологические часы «заводятся» в самом раннем возрасте.) (Е. Клещенко, 1999 г., В. Б. Гриневич, 2005 г.)

Выяснено, что СХЯ служат терминальным отделом моносинаптического ретиногипоталамического тракта, осуществляющего проведение фоторецепторных импульсов от световоспринимающих клеток сетчатки глаза. Практически СХЯ, как целостное морфофизиологическое образование выполняет роль усилителя осцилляций в техническом устройстве: их удаление приводит скорее не к исчезновению циркадианного ритма, а к значительному снижению его амплитуды. Основная их задача, по-видимому, состоит в обеспечении синхронизированности процессов, происходящих в организме на более низких уровнях его организации — «дирижёра», задающего ритм генетически обусловленной способности клеток организма к циркадианной ритмичности. И если СХЯ стоят в центре нервной регуляции циркадианной системы, то её гуморальная регуляция осуществляется посредством эпифизарного гормона мелатонина (от греч. melas — черный, тьма), открытого в 1958 году. (В 1917 г. англичане К. Макеменной и Ф. Аллен обнаружили, что если головастиков кормить экстрактами эпифиза, то тело у них становится заметно светлее, а позже американские исследователи А. Б. Лернер и Дж. Аксельрод, переработав несколько десятков тысяч шишковидных желез крупного рогатого скота, извлекли из них несколько граммов вещества, обладавшего мощным осветляющим действием, — оно получило название мелатонина, ставшего первым из известных гормонов эпифиза.)

Гормон эпифиза мелатонин (N-ацетил5-метокситриптамин) синтезируется из аминокислоты триптофана. В организме триптофан не только превращается в гормоны эпифиза, но и входит в состав различных белковых молекул, а возможно, идет и на построение пигментов. (Югославский ученый Р. Милин обнаружил, что в эпифизе также и содержание серотонина выше, чем в других отделах мозга. Особенно велико оно у психически больных, погибших в момент крайнего возбуждения. В светлое время суток серотонина в эпифизе гораздо больше, чем в темное. Серотонин играет важную роль в деятельности нервной системы: в обычных концентрациях он успокаивает, в высоких — возбуждает высшие отделы нервной системы, стимулирует работу гладкой мускулатуры.)

Показано, что образование мелатонина активируется в присутствии растворимого аналога циклического аденозинмонофосфата, а норадреналин его ингибирует. (Самые оптимальные для его производства условия — это длительный сон ночью в зимнее время. Именно в этих условиях мелатонин, который призван обеспечить организму правильный переход к темному времени, максимально вырабатывается в эпифизе и затем начинает исполнять свою главную роль — обеспечивает перестройку биоритмов и включает иммунную систему. Очень важен мелатонин для новорожденных, у которых в течение первых трех месяцев жизни установлен еще не суточный, а недельный цикл: если мелатонин не вырабатывается в нужном количестве, происходит внезапная смерть, которая до недавнего времени считалась не имеющей причины. В условиях искусственного удлинения темного промежутка суток у людей и животных было продемонстрировано увеличение продолжительности продукции мелатонина в темное время, т. е. ясно было показано, что объем этого вещества коррелирует с продолжительностью естественной ночи. Изменения фотопериода обусловливают изменения продолжительности ночной продукции мелатонина, которая в свою очередь перестраивает эндогенные ритмы организма в соответствии с изменениями окружающей среды, также тесно связанными с продолжительностью фотопериода. К примеру, финские молочные хозяйства производят новый продукт: ночное молоко. Оказывается, если доить корову ночью или утром, но в затемненном помещении, в молоке оказывается в 10 раз больше мелатонина, чем в обычных утренних, дневных или вечерних удоях.)

У людей также установлено наличие светозависимого и светонезависимого компонентов регуляции синтеза и/или секреции мелатонина, причём удельный вес этих компонентов в регуляции синтеза мелатонина у разных людей значительно отличается. (В связи с тем, что начальным этапом фотопериодической регуляции ритма секреции мелатонина является восприятие световых импульсов сетчаткой с последующей передачей информации о светопериоде по ретиногипоталамическому тракту, наличие магниторецепторных свойств у палочек сетчатки позволяет предполагать, что воспринимаемые ею колебания электромагнитного поля Земли также могут оказывать влияние на продукцию мелатонина эпифизом.) (F. W. Cope, 1981 г.)

Взаимодействие мелатонина с клетками может происходить различными способами. (По своей природе мелатонин — производное индола, обладающее амфифильными свойствами. Вследствие этого он преодолевает все тканевые барьеры, свободно проходит через клеточную мембрану. Мелатонин может воздействовать на внутриклеточные процессы, как минуя систему рецепторов и вторичных месседжеров, так и путем взаимодействия с ядерными рецепторами. Посредством мембранных рецепторов, взаимодействующих с G-белками, мелатонин модулирует состояние внутриклеточных мессенджеров и/или мембранных ионных каналов. Связываясь с цитоплазматическими рецепторами, которые после этого поступают в ядро, мелатонин регулирует экспрессию генов. Те или/и другие рецепторы мелатонина есть практически во всех тканях организма. Кроме того, показано существование мембранных рецепторов к мелатонину на нейросекреторных клетках гипоталамуса; при их участии осуществляется регуляция мелатонином репродуктивной функции. Мелатонин регулирует суточные изменения митотической активности клеток и способен влиять на клеточные системы путем изменения процессов межклеточного взаимодействия.)

Рецепторы к мелатонину обнаруживаются в разных типах клеток и тканях, что согласуется с многообразием биологических эффектов мелатонина. Установлено, что транспортной формой для мелатонина является сывороточный альбумин. После освобождения от связи с альбумином мелатонин связывается со специфическими рецепторами на мембране клеток-мишеней благодаря наличию СН3 группы в пятом положении индольного кольца, проникает в ядро клетки и реализует свое действие на уровне ядерного хроматина. Согласно классификации рецепторы мелатонина подразделяются на мембранные и ядерные. Полагают, что мелатонин действует и как мощный эндогенный «поглотитель» (ингибитор) свободных радикалов, защищая ткани от повреждения ими более эффективно, чем глутатион. В качестве антиоксиданта мелатонин действует повсеместно, так как является относительно липофильным соединением, которое не ограничено в своем распространении мембранами. Механизм антиоксидантного действия его связан с тем, что, во-первых, мелатонин обладает выраженной способностью связывать свободные радикалы, в том числе образующиеся при перекисном окислении липидов гидроксильные радикалы и экзогенные канцерогены, а во-вторых, он активирует другой фактор защиты организма от свободнорадикального повреждения — глутатионпероксидазу. Основная направленность антиоксидантного такого действия его — защита ДНК, а протеинов и липидов — в меньшей степени. (Роль свободных радикалов в патогенезе многих заболеваний известна, однако свободные радикалы, вместе с тем, являются нормальными продуктами аэробного метаболизма и обнаруживаются во многих органах и тканях. Их высокая концентрация была обнаружена в кишечнике, мозге, сетчатке и легких — тех органах, где также много мелатонинпродуцирующих клеток.

В отличие от биоритмологических эффектов мелатонина, которые осуществляются при участии рецепторов к мелатонину на мембранах клеток, антиоксидантные свойства мелатонина не опосредованы через его рецепторы. В отличие от большинства других внутриклеточных антиоксидантов, локализующихся преимущественно в определенных клеточных структурах, присутствие мелатонина и, следовательно, его антиоксидантная активность определены во всех клеточных структурах, включая ядро, что свидетельствует об универсальности антиоксидантного действия мелатонина.

В связи с тем, что антиоксидантные эффекты мелатонина не опосредованы через его мембранные рецепторы, мелатонин может воздействовать на свободнорадикальные процессы в любой клетке человеческого организма, а не только в клетках, которые имеют рецепторы к мелатонину.

В экспериментах, проведенных R. J. Reiter с соавт. «in vivo» и «in vitro», для сравнения эффективности витамина Е и мелатонина было показано, что последний в два раза активнее в плане прерывания процессов перекисного окисления липидов, чем витамин Е.) (R. J. Reiter, D. Melchiorri, E. Sewerynek, 1995 г.) (Экспериментально установлено, что циркадный уровень мелатонина в сыворотке крыс прямо коррелирует с общей антиоксидантной активностью сыворотки, а эпифизэктомия или круглосуточное освещение значительно ее угнетают.) (S. Benot, P. Molinero, M. Soutto, R. Goberna, J. M. Guerrero, 1998 г.)

Высокая липофильность мелатонина обеспечивает его быстрое проникновение через мембраны в другие биологические среды. В ночное время уровень мелатонина увеличивается в жидкости спинного мозга, фолликулов яичника, семенной и амниотической жидкостях, в слюне, грудном молоке и в жидкости передней камеры глаза. Кроме того, мелатонин обладает активирующим действием по отношению к иммунной системе. (Присутствие рецепторов к мелатонину определено на мембранах человеческих лимфоцитов, а также лейкоцитах, нейтрофилах. В эксперименте доказано угнетение продукции антител лимфоцитами и угнетение пролиферации в костном мозге клеток — предшественников гранулоцитов и макрофагов как у пинеалэктомированных животных, так и при введении препаратов, блокирующих синтез мелатонина. Доказано, что введение мелатонина стимулирует иммунокомпетентные клетки селезенки и лимфоциты, а также продукцию ими интерлейкинов и интерферона. Таким образом, доказано, что мелатонин принимает участие в регуляции функции иммунной системы организма человека, о чем свидетельствует как присутствие рецепторов к мелатонину на периферических иммунокомпетентных клетках человека и потенциация им выработки последними цитокинов, так и его иммуностимулирующий эффект в экспериментах на животных. Доказано, что механизмы, посредством которых мелатонин стимулирует выработку опиоидных пептидов иммунокомпетентными клетками животных и человека, идентичны. В пользу тесной взаимосвязи мелатонина и иммунной системы говорит факт стимуляции интерфероном выработки мелатонина эпифизом. Еще одним свидетельством тесной взаимосвязи иммунной системы и мелатонина в организме человека являются циркадианные изменения количества нейтрофилов, Т и В-лимфоцитов в кровотоке с максимумом в темное время суток. При этом митотический индекс клеток костного мозга человека «in vitro» также максимален в ночное время. Следовательно, мелатонин принимает участие как в клеточном, так и в гуморальном звене иммунитета.) (Ф. И. Комаров с соавт., 2004 г.)

В рамках поддержания циркадианного ритма организма мелатонин поддерживает цикл сна-бодрствования (сам по себе он обладает снотворным действием. — Авт.), суточные изменения локомоторной активности и температуры тела. Показано, что циркадианные ритмы температуры у человека, достигающие максимума днем и минимума ночью, ассоциированы с особенностями биоэлектрической активности головного мозга и повышенным уровнем секреции мелатонина ночью. (Концентрация его в крови нарастает с наступлением темноты и достигает своего максимума за 1–2 часа до пробуждения. В это время сон человека — наиболее глубокий, а температура тела достигает своего минимума.)

Доказано, что нейрофизиологические свойства мелатонина состоят в обеспечении нормальной биоэлектрической активности головного мозга и ассоциированы с циркадными ритмами. (О. Малышева, 1999 г.)

Одним из наиболее важных биологических свойств мелатонина является его способность контролировать клеточное деление. Он способен ингибировать митоз клеток, вызывая задержку на стадии метафазы. Опубликованы сообщения, касающиеся ингибирующего действия мелатонина на рост клеток, зависимых от половых стероидных гормонов. Выдвинуто предположение о том, что мелатонин является природным онкостатическим нейрогормоном, способным предотвращать неопластический рост. Долго считалось, что мелатонин, который был обнаружен в эпифизе в конце 50-х годов ХХ века, только там и синтезируется. По мере того как расширялись знания о диапазоне влияния мелатонина на процессы жизнедеятельности организма, становилось ясно, что вырабатываемое железой количество этого гормона явно недостаточно. (В результате исследований клетки, продуцирующие мелатонин, были найдены в самых разнообразных органах — желудочно-кишечном тракте, дыхательных путях, поджелудочной железе, щитовидной железе, надпочечниках, мозжечке, мочеполовой системе и т. д. Таким образом, выяснено, что производить мелатонин могут не только эндокринные, но и некоторые другие клетки, а в наибольшем количестве он вырабатывается в желудочно-кишечном тракте.)

Открытие экстрапинеального синтеза мелатонина связано с концепцией о диффузной нейроэндокринной системе организма, объединяющей в себе нейроэндокринные клетки, рассеянные в различных органах и тканях, способных синтезировать биоактивные вещества, определяющие постоянство гомеостаза, как отдельных систем, так и организма в целом. Методами радиоиммунологии и иммуногистохимии обнаружено, что одни и те же биогенные амины и пептидные гормоны были идентифицированы в нейронах и эндокринных клетках. Это свидетельствует о координированном взаимодействии между эндокринной и нервной системами, основой которого является общий тип получения и переноса информации на субклеточном, клеточном и тканевом уровнях. В последние годы особое внимание сосредоточено на мелатонине. Обладая широким спектром биологического действия, он играет ключевую роль в контроле биологических ритмов, тем самым оказывая существенное влияние на нервную, эндокринную и иммунную системы, а также на весь организм в целом. Обнаружение мелатонина в энтерохромаффинных клетках желудочно-кишечного тракта и тот факт, что в энтерохромаффинных клетках содержится около 95% всего эндогенного серотонина — главного предшественника мелатонина — позволяет рассматривать их в качестве главного источника мелатонина в организме человека и животных. (Проведенный математический анализ показал, что общее количество этих клеток на всем протяжении желудочно-кишечного тракта значительно больше, чем возможное число мелатонинпродуцирующих клеток в эпифизе (примерно в 400 раз у птиц и млекопитающих.)

Таким образом, экстрапинеальная локализация мелатонина в организме выглядит следующим образом:

— эндокринные клетки, располагающиеся в желудочно-кишечном тракте, бронхоальвеолярном эпителии, печени, почках, надпочечниках, параганглиях, желчном пузыре, яичниках, эндометрии, плаценте, внутреннем ухе;

— неэндокринные клетки — тучные клетки, естественные киллеры, эозинофильные лейкоциты, тромбоциты, ацинарные клетки поджелудочной железы, ретикуло-эпителиальные клетки тимуса, некоторые эндотелиальные клетки.

(Присутствие мелатонина определено во всех отделах желудочно-кишечного тракта животных и человека от пищевода до прямой кишки, с максимумом в слизистом слое и меньшим количеством в подслизистом и мышечном слоях. В отличие от мелатонина, продуцируемого эпифизом, ритм продукции которого регулируется светопериодом, наиболее вероятным основным регулятором синтеза и секреции мелатонина тканями желудочнокишечного тракта является прием пищи и ее состав. Так, в работах, выполненных на животных и добровольцах, определено резкое повышение содержания мелатонина в кровотоке и в органах желудочно-кишечного тракта в ответ на прием пищи. Принято считать, что мелатонин, синтезируемый в органах желудочно-кишечного тракта, оказывает свое действие преимущественно паракринным путем, а эпифизарный мелатонин — гуморальным и нейрокринным. Основными эффектами мелатонина на органы желудочно-кишечного тракта, помимо общего биоритмологического, антиоксидантного и иммуномодулирующего, является влияние на моторику, микроциркуляцию и пролиферацию слизистой. В исследованиях «in vitro» продемонстрировано, что мелатонин нивелирует вызванное серотонином сокращение гладкой мускулатуры различных органов экспериментальных животных, что свидетельствует о существовании сбалансированной системы серотонин — мелатонин, существующей помимо ЦНС и в других системах (желудочно-кишечной и проч.). Следует учесть, однако, что около 90% мелатонина желудочно-кишечного тракта метаболизируется уже при первом пассаже через печень.)

Наличие циркадианной ритмики артериального и центрального венозного давления у людей свидетельствует об участии мелатонина в регуляции функций сердечно-сосудистой системы. (Сердце, как и все внутренние органы, тоже обладает собственной циркадианной активностью. В искусственных условиях оно проявляет значительные циркадианные колебания, что выражается в циклическом изменении его сократительной функции и уровня потребления кислорода. Биоритмы сердца совпадают с активностью «сердечных» часовых генов. В гипертрофированном сердце (в котором мышечная масса увеличена из-за разрастания клеток) колебания активности сердца и «сердечных» часовых генов исчезают. Поэтому не исключено и обратное: сбой в суточной активности клеток сердца может вызвать его гипертрофию с последующим развитием сердечной недостаточности. Так что нарушения режима дня и питания с большой вероятностью могут быть причиной сердечной патологии.) (В. Б. Гриневич, 2005 г.)

Подтверждением этого влияния служат также выраженная антиоксидантная и прооксидантная активность мелатонина, его способность оказывать влияние на сосудистый тонус, частоту сердечных сокращений, ингибировать агрегацию тромбоцитов. В большом количестве исследований на животных «in vivo» и «in vitro» установлено, что в условиях повышенного тонуса артериальных сосудов значительный сосудорасширяющий эффект оказывает введение мелатонина, а пинеалэктомия, напротив, приводит к стойкому повышению артериального давления. В исследованиях на людях выяснено, что в целом влияние мелатонина на сосудистую систему неоднозначно и зависит от исходного состояния сосудов. Определенное в исследовании повышение продукции мелатонина у больных НЦД является свидетельством того, что на стадии функциональных расстройств происходит активизация компенсаторных механизмов, неотъемлемым компонентом которых является мелатониновая система, с последующим истощением резервных возможностей на стадии формирования соматического заболевания. (Показана терапевтическая эффективность мелатонина при лечении синдрома вегетативной дистонии с использованием комплексного нейроиммунологического подхода. Так, при применении мелатонина в дозе 40 мг/сут. в течение 21 дня у больных с вегетативной дистонией и признаками вторичного иммунодефицита (снижение ряда лабораторных показателей иммунной системы, наличие хронической с частыми обострениями соматической патологии) была показана его клинико-иммунологическая эффективность. Наибольший эффект курсовой терапии, проявившийся регрессией клинических признаков заболевания, отмечен при вагоинсулярной форме дистонии (80% больных), наименьший — при смешанной форме (30%). Выявлена положительная динамика иммунологических показателей.)[9]

Ночной прием мелатонина позволяет на длительное время снизить уровень артериального давления у мужчин с эссенциальной гипертонией. По-видимому, при эссенциальной гипертонии нарушается циркадианный ритм, предполагают д-р Frank A. J. L. Scheer и его коллеги (Гарвардская Школа Медицины, Бостон). Поскольку в ночное время мелатонин влияет на центральный водитель циркадных ритмов, не исключено, что он может и улучшать автономную регуляцию артериального давления.[10]

При изучении суточного ритма некоторых показателей обмена при ишемической болезни сердца (содержание в сыворотке крови бета-липопротеидов, количество фосфолипидов, неэтерифицированных жирных кислот, триглицеридов и т. п.), было замечено, что у здоровых людей минимум холестерина и неэтерифицированных кислот — в 2 часа, лецитина — в 12 часов, остальные же показатели стабильны. При стенокардии концентрация холестерина, липидов и триглицеридов, напротив, в это время повышалась, при остром инфаркте миокарда уровень холестерина снижался постоянно и несколько повышался лишь к утру, а суточный ритм содержания лецитина извращался полностью. При промежуточных формах ишемической болезни все упомянутые показатели оставались более или менее стабильными. (С. И. Раппорт, Н. К. Малиновская, В. Ораевский, 1997 г.)

Получены данные, свидетельствующие о абсолютно разнонаправленной реакции мелатониновой системы на состояние электромагнитного поля Земли у здоровых и больных с сердечно-сосудистой патологией. В контрольной группе здоровых людей повышение продукции мелатонина возникает только на слабые колебания электромагнитного поля Земли, а в периоды магнитных бурь секреция мелатонина у них практически идентична таковой в спокойной геомагнитной обстановке. У больных сердечнососудистой патологией как слабые, так и сильные колебания геомагнитного поля приводят к достоверному подавлению продукции мелатонина. (Ф. И. Комаров с соавт. в книге «Мелатонин в норме и патологии», 2004 г.)

По мере увеличения степени тяжести сердечно-сосудистого заболевания снижается не только продукция мелатонина в целом, но и резко нарушается ритмика его продукции с отсутствием достоверных различий между дневными и ночными уровнями. Полученные данные дают основание говорить об участии мелатонина в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний.

При многих изменениях секреции мелатонина возникают различные нарушения психики или даже психические заболевания, например эндогенная депрессия, а нарушение суточного ритма секреции мелатонина приводит к значительным изменениям высшей нервной деятельности: различным видам нарушения сна, дисфории, раздражительности, нарушению памяти и способности концентрировать внимание, к депрессивным расстройствам, а также к вегетативной дисфункции. Аномальная стойкость ритма обуславливает нарушение адаптации к смене часовых поясов (в то же время с потерей суточного ритма его секреции связывают нарушение адаптивных возможностей организма — синдром нейроциркуляторной астении). (Предполагается роль мелатонина в развитии социальных фобий на основании зарегистрированного у больных повышенного уровня серотонина и эффективности ингибиторов серотонина, бензодиазепинов и селективного ингибитора МАО — брофаромина. Выявлена роль мелатонина в развитии органических поражений ЦНС, сопровождающихся психическими нарушениями. Так, установлено, что пациенты с деменцией имели низкий уровень мелатонина по сравнению с больными без признаков деменции и со здоровыми лицами. Показана также прямая связь между низкими уровнями мелатонина в сыворотке и моче, высоким уровнем эндорфинов в цереброспинальной жидкости и идиопатической болью, депрессией. Установлены изменения ночного уровня секреции мелатонина у больных с острым церебральным кровоизлиянием. Предполагается, что повреждение мозга может играть большую роль в дисфункции секреции мелатонина, чем повреждение ретино-эпифизарно-неврального пути.)[11]

Показано, что при приеме мелатонина улучшается ночной сон (ускоряется засыпание, снижается число ночных пробуждений), улучшается самочувствие после утреннего пробуждения, сновидения становятся более яркими и эмоционально насыщенными. В результате этого настроение лиц, принимающих его, повышается, ликвидируется симптоматика стресса и повышается устойчивость к нему. Считается, что фотопериодичные животные с помощью оценки отклонения внутреннего циркадианного ритма от внешнего изменения освещенности могут определять, насколько меняется долгота местности при их перемещении. Также именно с помощью изменения секреции мелатонина в течение года возникают сезонные колебания активности человека. Таким образом, мелатонин — нейрогормон, выполняющий функции организации биологического ритма организма и защиты тканей от свободнорадикального повреждения. Мелатонин обуславливает многие возрастные изменения организма и появление ассоциированных с возрастом заболеваний. (Особенностью продукции мелатонина эпифизом является выраженная суточная цикличность с пиками в ночное время. По мере старения пики секреции мелатонина снижаются, что имеет многочисленные последствия для нейроэндокринной системы, главным образом в связи с репродуктивными функциями и реакциями на стресс, а также для иммунной системы, канцерогенеза и регуляции циркадных ритмов.)

Так как его синтез с возрастом закономерно снижается, регулярный прием мелатонина может оказаться эффективным в лечении и профилактике многих заболеваний, в том числе возрастных, а также тех, у которых на настоящий момент анатомический субстрат не обнаружен.

Принимая во внимание большое количество мелатонинпродуцирующих клеток во многих органах, широкий спектр биологической активности мелатонина (особенно его главное свойство универсального регулятора биологических ритмов), можно предположить, что мелатонин может играть ключевую роль в качестве паракринной сигнальной молекулы для локальной координации клеточных функций и межклеточных связей. Таким образом, результаты клинических исследований свидетельствуют о том, что мелатонин является адаптационным гормоном, который участвует в координации и синхронизации деятельности нервной системы. Нейроэндокринные и иммунные корреляты эмоциональных расстройств, хронические психогении и социальные стрессы, психические заболевания, деменция и старение могут быть тесно связаны с нейроэндокринноиммунологическими механизмами влияния мелатонина. Нарушение продукции мелатонина и ассоциированные изменения секреции опиоидов могут быть этиопатогенетической причиной развития ряда неврологических заболеваний.

Участие мелатонина в сезонных перестройках живых организмов до последнего времени изучалось у животных в связи с их строгой сезонной ритмикой размножений, миграций, смены меха и зимней спячки. С позиций клинициста основополагающая роль мелатонина всезонных перестройках человека чрезвычайно важна для понимания причин и механизмов сезонных обострений хронически протекающих заболеваний внутренних органов, хотя не подлежит сомнению тот факт, что наличие сезонной ритмики продукции мелатонина является необходимым условием здоровья человеческого организма. Подтверждением этому являются факты учащения депрессивных состояний и алкоголизма у лиц с нарушенной сезонной ритмикой секреции мелатонина, вследствие их перемещения из средних широт на работу в условия Крайнего Севера. (Ф. И. Комаров с соавт. в книге «Мелатонин в норме и патологии», 2004 г.)

Таким образом, мелатонин представляет собой гормон, обладающий уникальными адаптивными возможностями. Нарушение его продукции, как количественно, так и ее ритма, является пусковым моментом, приводящим на начальных этапах к десинхронозу, за которым следует возникновение органической патологии (видимо, определенное генетически. — Авт.). Следовательно, сам факт нарушения продукции мелатонина может явиться причиной возникновения различных заболеваний. С биоритмологических позиций сезонные обострения хронически протекающих заболеваний внутренних органов представляют собой клиническую реализацию нарушения адаптации организма в условиях, требующих повышенной активности адаптационной системы организма при изменении условий окружающей среды. В отличие от многих гормонов действие мелатонина на клеточные структуры зависит как от его концентрации в кровотоке или в околоклеточном пространстве, так и от исходного состояния клетки, на которую осуществляется воздействие. Эти факты позволяют считать мелатонин универсальным эндогенным адаптогеном, поддерживающим адаптацию организма на определенном уровне и корригирующим изменения в гомеостазе в соответствии с изменениями внешней среды и локальными воздействиями на организм. Исследования биоритмологов позволили определить, что он является не только мессенджером основного эндогенного ритма, генерируемого супрахиазматическими ядрами гипоталамуса, но также и корректором этого ритма относительно ритмов окружающей среды. Следовательно, любые изменения его продукции, выходящие за рамки нормальных физиологических колебаний, способны привести к рассогласованию как собственно биологических ритмов организма между собой, так и ритмов организма с ритмами окружающей среды. Многочисленные исследования позволили установить, что мелатонин является одним из наиболее мощных эндогенных антиоксидантов, причем его присутствие определено во всех клеточных структурах, включая ядро. Мелатонин принимает участие в регуляции функций иммунной системы, о чем свидетельствует присутствие рецепторов к мелатонину на периферических иммунокомпетентных клетках и стимуляция им выработки цитокинов иммунокомпетентными клетками. Он также регулирует деятельность ЖКТ (моторику) — «болезнь путешественников». (Н. К. Малиновская, 2002 г.)

В работах Б. Н. Белинцева было показано, что с момента активизации жизнедеятельности, уже на стадии оплодотворенной яйцеклетки вокруг развивающегося зародыша возникает и удерживается стойкий автоволновой процесс. (Б. Н. Белинцев, 1991 г.) Энергетической основой для этого процесса, по мнению В. П. Скулачева, вероятно, является так называемый протонный шунт — поток активированных ионов водорода, идущий на восстановление окисленных форм основных коферментов метаболизма НАД и НАДФ. Последовательно развивающиеся в процессе эмбриогенеза органы добавляют свое многофакторное воздействие в первичный автоволновой процесс, создавая морфогенетическое поле взрослого организма, под влиянием которого все органы и ткани удерживают в пространстве структуру нормы или патологии (от структуры в данном случае зависит функция). (В. П. Скулачев, 1985 г.)

Нельзя также не учитывать влияния на динамику обострений заболеваний различных экологических факторов, в том числе гелиофизических и климатических. Еще в 1933 году основатель гелиобиологии А. Чижевский высказал идею о сезонных обострениях. Исследуя динамику общей смертности, учёный вполне логично рассматривал больной организм как систему, выведенную из состояния устойчивого равновесия. Для подобной системы порой достаточно незначительного внешнего импульса (к примеру, изменение физических факторов внешней среды), чтобы эта неустойчивость резко возросла вплоть до гибели организма. «Однако было бы совершенно неверно предполагать, — писал Чижевский, — что заболевания или смертные случаи вызываются космическими или атмосферно-теллурическими явлениями. Этого, конечно, допускать нельзя. Речь может идти о том толчке со стороны указанных внешних факторов, который, падая на подготовленный организм, приводит его к гибели».[12]

Считается, что биоритмы играют ведущую роль в процессах адаптации к внешним условиям, в том числе и метеорологическим. Освоение человеком новых районов земного шара, верхних слоев атмосферы и космического пространства увеличивает возможность воздействия на организм экстремальных метеофакторов. Современный технический прогресс со сложными видами трудовой деятельности сопровождается постоянными сбоями «привычного» ритма жизни человека, предъявляя особенно серьезные требования к его нервно-психической сфере. Нервно-эмоциональные нагрузки, обусловленные темпами современной жизни, ведут к существенным нарушениям регуляции функций организма человека. Рассогласованность биологических ритмов — десинхроноз способен, по мнению Д. Рыжакова с соавт., превратить гармонично функционирующие ритмические системы жизненных процессов в хаотическое нагромождение не связанных между собой процессов. Ритмичность функционирования организма лежит в основе обеспечения нормальной жизнедеятельности человека. Сбой биоритмов, будь это на протяжении суток или года, приводит к развитию десинхроноза. Фундаментальные исследования в области классической биоритмологии показали, что любое заболевание сопровождается десинхронозом. (Д. И. Рыжаков, О. Н. Шевантаева, В. А. Журавлев, 2002 г.)

Ритмической активностью обладают и космические объекты нашей солнечной системы. Планеты имеют период обращения (вращения) вокруг собственной оси и периоды движения по замкнутым эллипсоидным траекториям. Солнце имеет собственный период вращения вокруг оси (от 27 суток на экваторе, до 32 суток у полюсов). Интенсивность плазменных процессов на Солнце (появление солнечных пятен, вспышек, протуберанцев) также подвержена изменениям с отчетливой периодичностью (9и 11-летние периоды). (Очень важную роль для жизнедеятельности человека имеют многогодовые — 3-летние и 11-летние ритмы, связанные с солнечной активностью и геомагнитной возмущенностью Земли.) Каждая из планет нашей Солнечной системы со строгой периодичностью обращается вокруг Солнца. Один календарный год Земли, равный 365,2425 суток в соответствии с Григорианским летоисчислением, вбирает в себя 4 чередующихся с неизменным постоянством времени года. Одни сутки — 24 часа включают в себя малый циклический ритм «день-ночь». При этом ритм «день-ночь» обязан своим происхождением вращением Земли вокруг собственной оси, а сезонный ритм — обращению Земли вокруг Солнца. Огромный вклад в изучение влияния космоса на процессы в живой природе внес наш великий соотечественник А. Л. Чижевский (1897—1964), который установил зависимость между циклами активности Солнца и впервые высказал идею о влиянии солнечной активности, назвав её «космической погодой», на неживой мир, биосферу и социальные процессы. (Впервые свои взгляды Чижевский обнародовал, выступив осенью 1915 г. в Московском археологическом институте с докладом: «Периодическое влияние Солнца на биосферу Земли». В мае 1917 г. он защитил докторскую диссертацию на тему: «Физические факторы исторического процесса». В ней, проанализировав важнейшие исторические события, начиная с 5 в. до н. э. и кончая 1917 г., Чижевский показал, что значительные исторические события имеют хорошо выраженную тенденцию повторяться примерно через каждые 100 лет, а внутри каждого столетия отчетливо вырисовывались ровно девять периодов максимальных напряжений человеческой деятельности, когда Землю потрясали мятежи, войны и революции.

Таким образом, за минимальную естественную единицу отсчета исторического времени, принят 11-летний цикл (историометрический цикл). В 1942 г. Чижевский был осужден, попал в лагерь, а затем в ссылку. Только в 1958 г. он был реабилитирован и вернулся в Москву, где продолжил научную карьеру.)

О том, что «на Солнце есть пятна» и они могут существовать по несколько месяцев, науке достоверно известно со времен Галилео Галилея. С тех пор и поныне пятна постоянно наблюдают и исследуют. (Несмотря на то что случаи наблюдения отдельных больших пятен известны с античных времен, их «официальное» открытие датируется 1611 годом, когда изобретение телескопа позволило начать постоянные исследования. В середине XIX века немецкий ученый Рудольф Вольф, собрав практически все известные упоминания о пятнах, обнаружил примерно 11-летнюю периодичность их появления, что совпадает с открытым Чижевским историометрическим циклом. С тех пор количество пятен, посчитанное по особой формуле, — число Вольфа — служит основной характеристикой солнечной активности. В годы спокойного Солнца — в солнечный минимум — пятен практически нет, а во время максимума солнечной активности число пятен может достигать нескольких десятков.)

Кроме 11-летнего цикла открыты еще и более короткие, и более длинные солнечные циклы (от месяца до многих десятилетий). (Поток энергии Солнца, питаемый термоядерной реакцией в его центре, исключительно стабилен. Большая его часть испускается тонким поверхностным слоем Солнца — фотосферой — в виде электромагнитных волн видимого и инфракрасного диапазона. Солнечная постоянная (величина потока солнечной энергии на орбите Земли) равна 1370 Вт/м2.

Над фотосферой расположена корона Солнца — зона, видимая с Земли только во время солнечных затмений и заполненная разреженной и горячей плазмой с температурой в миллионы градусов. Это самая нестабильная оболочка Солнца, в которой зарождаются основные проявления солнечной активности, влияющие на Землю. Косматый вид короны Солнца — демонстрация структуры его магнитного поля — светящиеся сгустки плазмы вытянуты вдоль силовых линий. Горячая плазма, истекающая из короны, формирует солнечный ветер — поток ионов (состоящий на 96% из ядер водорода — протонов и на 4% из ядер гелия — альфа-частиц) и электронов, разгоняющийся в межпланетное пространство со скоростью 400—800 км/с.

Солнечные вспышки вызваны резкими и существенными изменениями в магнитных полях на поверхности Солнца. Согласно теории, изложенной в Physical Review Letters 29 ноября 2005 г., вспышка на Солнце имеет место, когда линии магнитного поля сжимаются выше критической точки, за которой пробуждаются новые физические процессы, что может приводить к выбросу огромных количеств энергии за короткое время; — в течение нескольких минут может быть высвобождена энергия 10 миллионов вулканов. Моделирование на суперкомпьютере подтверждает этот эффект, который также может иметь место в магнитном поле Земли, а также в экспериментальных термоядерных реакторах. В период минимума активности конфигурация солнечного магнитного поля близка к дипольной и похожа на форму магнитного поля Земли. При приближении к максимуму активности структура магнитного поля по не вполне понятным причинам усложняется.

Одна из наиболее красивых гипотез гласит, что при вращении Солнца магнитное поле как бы навивается на него, постепенно погружаясь под фотосферу. Со временем, в течение как раз солнечного цикла, магнитный поток, накопленный под поверхностью, становится таким большим, что жгуты силовых линий начинают выталкиваться наружу. Места выхода силовых линий образуют пятна на фотосфере и магнитные петли в короне, видимые как области повышенного свечения плазмы на рентгеновских изображениях Солнца. Величина поля внутри солнечных пятен достигает 0,01 тесла, в сто раз больше, чем поле спокойного Солнца.)

При подходе к солнечному максимуму накопленная в магнитном поле Солнца огромная энергия начинает периодически взрывным образом высвобождаться, расходуясь на ускорение и разогрев частиц солнечной короны. Резкие интенсивные всплески коротковолнового электромагнитного излучения Солнца, сопровождающие этот процесс, и носят название солнечных вспышек.

На поверхности Земли вспышки регистрируются в видимом диапазоне как небольшие увеличения яркости отдельных участков солнечной поверхности. Однако уже первые измерения, выполненные на борту космических аппаратов, показали, что наиболее заметным эффектом вспышек оказывается значительное (до сотен раз) увеличение потока солнечного рентгеновского излучения и энергетических заряженных частиц — солнечных космических лучей. Во время некоторых вспышек происходят также выбросы значительного количества плазмы и магнитного поля в солнечный ветер — так называемых магнитных облаков, которые начинают быстро расширяться в межпланетное пространство, сохраняя форму магнитной петли с концами, опирающимися на Солнце.

Плотность плазмы и величина магнитного поля внутри облака в десятки раз превосходят типичные для спокойного времени значения этих параметров в солнечном ветре. С каждой вспышкой на Солнце происходит выброс энергии колоссальной мощности, и микроструктуры частиц видимого и невидимого излучения со сверхзвуковой скоростью летят в космическое пространство. Этот «солнечный ветер» своей огромной силой прижимает, сплющивает защитное магнитное поле Земли с обращенной к Солнцу стороны. С противоположной, «ночной» стороны нашей планеты магнитное поле по закону аэродинамики вытягивается в длину вплоть до разрывов. Такова в общих чертах картина магнитной бури. (Ещё в Средние века мореплаватели обратили внимание, что в определённые дни стрелка компаса вдруг начинает беспорядочно колебаться. Это продолжается несколько часов или даже суток, и компас делается непригодным для навигационных расчётов. Такие явления стали называть магнитными бурями.)

В XVIII в. шотландский астроном и геофизик Иоганн Ламопт заметил, что интенсивность и частота магнитных бурь тем выше, чем больше на Солнце пятен. Так была открыта связь земных явлений с солнечной активностью. Лишь в XIX веке было замечено, что после появления солнечных пятен на Земле усиливаются полярные сияния и регистрируются колебания геомагнитного поля — магнитные бури.

В результате магнитной бури на организм человека действует несколько факторов:

— инфразвук очень низкой частоты, возникающий во время полярных сияний в высоких широтах и распространяющийся на все широты;

— микропульсации магнитного поля Земли как короткопериодические колебания магнитного поля с частотой от нескольких Гц и до нескольких КГц;

— изменения интенсивности ультрафиолетового излучения, в связи с изменениями озонового слоя в высоких широтах под действием заряженных частиц.

По мнению В. Аристархова с соавт., наиболее часто магнитобиологические эффекты сводятся к 5 группам явлений (В. М. Аристархов, В. П. Лырузян, В. П. Цыбышев, 1978 г.):

1. Повышение количества свободных радикалов в биосредах, воздействующих с магнитным полем.

2. Изменение скорости и механизма процесса диффузии через клеточные мембраны.

3. Полупроводниковые эффекты в молекулах ДНК и белков в магнитном поле.

4. Изменения ротационной поляризации молекул, обладающих активным центром.

5. Изменения валентных углов связи в парамагнитных молекулах.

В качестве альтернативного механизма воздействия магнитных бурь на человеческий организм рассматривают и инфразвуковые колебания — звуковые волны с частотами менее одного герца, близкими к собственной частоте многих внутренних органов. Акустическое поле организма — динамическая система акустических полей, генерируемых его органами и физиологическими системами в процессе функционирования, а также при взаимодействии их с физико-химическими факторами внешней среды. Хорошо наблюдаемые периодические колебания объемов клеток, митохондрий, ядер, макромолекул белков могут приводить к генерации акустических волн в среде. Предварительная теоретическая оценка дает следующие диапазоны излучений: для ферментов — от 10 -3 до 3 *10 6 Гц, для эритроцитов человека от 0,2 до 30 Гц. Предполагают, что эндогенные акустические колебания клеток и тканей могут участвовать в процессах передачи межклеточной информации, транспорте воды и других веществ, синхронизации биохимических процессов в тканях организма. (Биофизические характеристики тканей человека. — 1990 г.)

Инфразвук, излучаемый активной ионосферой, может, по мнению А. Петруковича, воздействовать на сердечно-сосудистую систему человека путем резонанса. (А. Петрукович, 2001 г.) (Человеческий слух генетически настроен на определенные природные шумы. С этим также может быть связана, по мнению сотрудников Института проблем эволюции и экологии им. Северцова, возможность человека к адаптации. Народности расселялись по Земле не хаотично, а выбирая то место, звуки которого в наибольшей степени совпадали с их вибрационными характеристиками. Поэтому смена комфортных звуковых условий на чужеродные — огромная встряска для организма. При этом необходимо учитывать нынешнее резко возросшее воздействие звукового фона, особенно на горожан. По своим физиологическим последствиям в ряде случаев вредное воздействие шума может быть значительнее, чем химическое загрязнение.)

Таким образом, магнитные бури непосредственно связаны с попаданием Земли в зоны аномально интенсивного солнечного ветра и в межпланетные магнитные облака. (Величина поля в магнитном облаке у орбиты Земли возрастает до 50—100 нанотесла (1нТл = 10—9 Тл), а скорость солнечного ветра — до 1000 км/с.)

Понятно, что степень воздействия на магнитное поле зависит от силы несущегося к Земле потока солнечного вещества, а та, естественно, — от мощности выбросов на самом светиле. Каждые два часа исследователи замеряют мощность этого потока, а по истечении суток на основании расчетов ему присваивают определенную величину. Специальнаяшкала, разбитаяна 9 баллов, показывает степень возрастания геомагнитных изменений: 2 балла — слабовозмущенное поле, 5 — малая магнитная буря, 8 — очень большая, 9 баллов — чрезвычайно большая магнитная буря, или экстремальная ситуация. Обычно скорость «солнечного ветра» составляет 200—300 км в секунду, а самая большая зафиксированная приборами скорость достигала 1600 км в секунду. Но даже такой фантастически скоростной поток доходит до Земли не ранее чем через двое-трое суток, в редких исключениях — за 36 часов. Вот этот краткий период в два-три дня и есть срок, на который можно реально спрогнозировать магнитную бурю и то лишь с поправкой на 15%, потому что скорость потока может быть ослаблена разными факторами. (Говорить серьёзно о прогнозах на месяц или на год не приходится. Публикуемые прогнозы «благоприятных» и «неблагоприятных» дней — это чисто астрологические предположения, не подкрепленные элементарным научным обоснованием. Они подтверждаются лишь на 12—16%, что практически не отличается от числа случайных совпадений. Земля по сравнению с Солнцем и устремленным к нам потоком его излучения так мала, что расстояния между частями света никакого значения не имеют. Исключения составляют лишь полюса Земли, где воздействие солнечного потока может быть сильнее.[13]

В 30-х гг. XX столетия во Франции, в городе Ницце случайно было замечено, что число инфарктов миокарда и инсультов у пожилых людей резко возрастало в те же самые дни, когда на местной телефонной станции наблюдались сильные нарушения связи вплоть до полного её прекращения. Как впоследствии выяснилось, нарушения телефонной связи были вызваны магнитными бурями. Учеными было отмечено сходство преобладающих частот электромагнитных колебаний мозга и низкочастотных пульсаций геомагнитного поля Земли. Эти пульсации варьируют в пределах 0,1–100 Гц, но наибольшая их амплитуда приходится на диапазон 8–16 Гц, т. е. диапазон альфа-ритма ЭЭГ человека. Возможно, при формировании мозговой деятельности в процессе эволюции использовались ритмы внешней среды для создания внутренних ритмов. Увеличение частоты колебаний магнитного поля Земли сразу начинает влиять на нервную систему человека (низших организмов — еще в большей степени), что приводит к усилению компенсаторных процессов, призванных понизить влияние внешнего раздражителя. В моменты пика магнитных бурь у человека могут случиться кратковременные психозы, наблюдаются провалы в памяти, люди начинают писать с ошибками, ссорятся и т. д. Но касается это и вегетативной системы.

А. Чижевский также отмечал, что в период магнитной бури наблюдается резкое ухудшение состояния кожных заболеваний. По мере усложнения организации биосистем уменьшается степень специфичности их реакций на магнитное поле и увеличивается, соответственно, феномен неспецифических реакций. Это отчетливо видно при переходе от клеточного к более высокому уровню. У человека геомагнитные возмущения не вызывают специфических заболеваний, но из-за разбалансирования систем регуляции функций организма отягощают имеющиеся функциональные нарушения.)

Замечено, что нередко метеопатические реакции возникают за несколько дней до изменения погоды. Это объясняется тем, что изменению погоды предшествуют сдвиги электромагнитной и магнитной напряженности Земли. Именно они и вызывают метеопатические реакции. Работами Гневышева М. Н. установлено, что электромагнитные волны влияют на организм человека сильнее, чем изменения погоды. Кроме того, электромагнитные изменения наступают внезапно и поэтому возможностей для полноценной адаптации у организма меньше. (М. Н. Гневышев, 1978 г.)

Жизнь землян проходит в магнитной среде. Она порождается магнитным полем Земли, магнитными полями околоземного и межпланетного пространства. Магнитное поле нашей планеты генерируется электрическими токами в земном ядре. Это поле имеет определенную величину в каждом данном месте земной поверхности (зависит от географической широты) и мало изменяется на протяжении небольших промежутков времени. (Форма магнитного поля Земли похожа на магнитное поле заряженного бруска с двумя полюсами — северным и южным. Такое магнитное поле называется полем диполя, т. е. полем с двумя полюсами. Южный магнитный полюс земного диполя находится в Северном полушарии (в Арктике), а северный — в Южном (в Антарктике). Время от времени под влиянием солнечной активности магнитное поле Земли начинает меняться, смещаться или «возмущаться».

Кроме активности Солнца, на силу и направленность магнитной бури на Земле влияет и положение Луны (приливы и отливы).

Чтобы ощутить гравитационное влияние Луны на Землю, нужно измерить разницу лунного притяжения в разных точках Земли. Она невелика: ближайшая к Луне точка земного шара притягивается к ней на 6% сильнее, чем наиболее удаленная. Эта разница сил растягивает нашу планету вдоль направления Земля — Луна. А поскольку Земля вращается относительно этого направления с периодом около 25 часов, по нашей планете с таким же периодом пробегает двойная приливная волна — два «горба» в направлении растягивания и две «долины» между ними. В твердом теле планеты и в открытом океане высота этих «горбов» невелика, всего около полуметра. Поэтому мы не замечаем приливов ни в океане, ни на суше. И только на узкой береговой полосе можно заметить приливы и отливы благодаря подвижности океанской воды, которая, набегая приливной волной на берег (скорость-то немалая, сотни метров в секунду!), может по инерции подняться на высоту до 16 метров. Гравитационные аномалии, которые возникают в такие моменты, оказывают особое действие на атмосферу Земли и на все живые организмы.

Источник колебаний магнитного поля спрятан в центре Земли. Исследования минералов показывают, что магнитное поле Земли за 4—5 млрд. лет существования планеты меняло свою ориентацию с севера на юг и обратно сотни раз. Однако в течение последних 780 тыс. лет ничего подобного не происходило, несмотря на то что средний период смены магнитных полюсов — 250 тыс. лет. Кроме того, геомагнитное поле ослабло почти на 10% с тех пор, как оно впервые было измерено в 30-х гг. XIX в. (т. е. почти в 20 раз быстрее, чем, если бы, лишившись источника энергии, оно снизило свою силу естественным путем).

Наша планета, подобно другим телам Солнечной системы, создает свое магнитное поле с помощью внутреннего генератора, принцип работы которого такой же, как и обычного электрического, преобразующего кинетическую энергию своих движущихся частиц в электромагнитное поле. В электрогенераторе движение происходит в витках катушки, а внутри планеты или звезды — в проводящей жидкой субстанции. Огромная масса расплавленного железа объемом в 5 раз больше Луны циркулирует в сердцевине Земли, образуя так называемое геодинамо. К 40-м гг. прошлого столетия физики признавали три необходимых условия образования магнитного поля планеты, и последующие научные построения исходили из данных положений.

Первое условие — большой объем электропроводящей жидкой массы, насыщенной железом, образующей внешнее ядро Земли. Под ним расположено внутреннее ядро Земли, состоящее почти из чистого железа, а над ним — 2900 км твердых пород плотной мантии и тонкой земной коры, образующей континенты и ложе океана. Давление на ядро, создаваемое земной корой и мантией, в 2 млн. раз выше, чем на поверхности Земли. Температура ядра также крайне высока — около 50000 по Цельсию, как и температура поверхности Солнца. Внутренняя энергия отчасти термального, отчасти химического происхождения создает внутри ядра условия выталкивания. Ядро больше разогревается внизу, чем наверху. (Высокие температуры «замурованы» внутри него со времен образования Земли.) Это означает, что более разогретая, менее плотная металлическая составляющая ядра стремится вверх.

Когда жидкая масса достигает верхних слоев, она теряет часть своего тепла, отдавая его вышележащей мантии. Затем жидкое железо остывает, становясь плотнее, чем окружающая масса, и опускается. Процесс перемещения тепла путем поднятия и опускания жидкой массы получил название тепловой конвекции и служит вторым условием. Третье необходимое условие поддержания магнитного поля — вращение Земли. Возникающая при этом сила Кориолиса отклоняет движение поднимающейся жидкой массы внутри Земли так же, как она поворачивает океанические течения, тропические циклоны и вихри, перемещения которых видны на космических снимках. В центре Земли сила Кориолиса закручивает поднимающуюся жидкую массу в штопор или спираль, подобно оторвавшейся пружине.) (Гэри Глацмайер, Питер Олсон, 2005 г.)

Описаны также магнитные поля Земли, вызванные технической (индустриальной) деятельностью самих людей. Техногенное магнитное поле возникает при работе различных сооружений, транспорта, промышленной и бытовой аппаратуры. Иными словами, это искусственные магнитные поля, порожденные бесчисленными творениями рук человека — от электропоездов или железных мостов до телефонных трубок. В крупнейших городах мира искусственные магнитные поля нередко оказываются всего лишь в несколько раз меньше, чем собственное магнитное поле Земли. (В экспериментах на животных показано, что колебания слабых электромагнитных полей подавляют активность эпифизарной N-ацетилтрансферазы, являющейся лимитирующим ферментом в цепи реакций трансформации серотонина, снижают электрическую активность пинеалоцитов и содержание в них цАМФ и ингибируют синтез мелатонина. Другим, не менее важным фактом, логически вытекающим из изменения функции эпифиза в ответ на колебания слабых электромагнитных полей, является феномен изменения циркадианных ритмов физиологических функций животных в результате колебаний искусственных электромагнитных полей, аналогичных по силе электромагнитным полям Земли.)

Это позволило предположить, что колебания электромагнитных полей Земли могут являться дополнительным внешним синхронизирующим фактором (помимо фотопериода) эндогенных ритмов живых организмов. У людей в условиях Крайнего Севера выявлено изменение суточной ритмики продукции мелатонина в периоды геомагнитных возмущений и бурь. Это подтверждает предположение о том, что помимо фотопериода в механизмах ритмической продукции мелатонина принимают участие колебания электромагнитного поля Земли. (H. A. Welker, P. Semm, R. P. Willing, 1983 г.)

Магнитные поля солнечных корпускулярных потоков, взаимодействуя с магнитным полем Земли, приводят к колебаниям (иногда весьма значительным) общего магнитного поля, то есть к магнитным бурям. (Существуют два класса явлений, способных вызвать магнитную бурю на Земле: высокоскоростные потоки солнечного ветра и крупномасштабные выбросы солнечного вещества. Увеличению геомагнитной возмущенности обычно предшествуют или прохождение через центр солнечного диска коронарной дыры (источника высокоскоростного потока), или эруптивные явления (вспышки, исчезновение волокон) в центральной зоне Солнца. Наиболее сильные магнитные бури приходятся на период роста и спада солнечной активности. При этом частота магнитных бурь зависит также от времени года и имеет тенденцию к увеличению в периоды равноденствий.)

Магнитную оболочку Земли (ее магнитосферу) формируют электрические заряженные частицы (корпускулы). Источник этих частиц — Солнце, которое не только излучает электромагнитные волны (двигаясь со скоростью света, электромагнитная волна через 8,3 мин. достигает Земли), но и непрерывно посылает в межпланетное пространство корпускулы. От Солнца постоянно как бы дует «солнечный ветер». Временами возникают порывы солнечного ветра и образуются целые потоки корпускул. Поток солнечного ветра обтекает Землю, формируя магнитосферу, а межпланетное магнитное поле играет роль ключа, открывающего ее и соединяющего геомагнитное поле с солнечным магнитным полем. Таким образом, Земля фактически находится в середине исполинской электроустановки. (Впервые о существовании солнечного ветра догадались при изучении комет. Если бы на кометы действовало только световое давление Солнца, то их хвосты были бы направлены точно от Солнца. Американский ученый Людвиг Бирман в 1951 году обнаружил, что хвосты комет отклонены в среднем на 4 градуса от этого направления. Такое отклонение можно объяснить только наличием потока ионов и электронов — «ветра», «дующего» от Солнца со скоростью около 400 км/с. Позднее данные, полученные первыми советскими космическими аппаратами «Луна» в 1959 году, позволили сотруднику Института космических исследований К. И. Грингаузу с коллегами впервые экспериментально обнаружить солнечный ветер.)

Солнечный ветер растягивает и уносит с собой солнечное магнитное поле. Это происходит потому, что энергия направленного движения плазмы во внешней короне больше, чем энергия магнитного поля, и принцип вмороженности увлекает поле за плазмой. Комбинация такого радиального истечения с вращением Солнца (а магнитное поле «прикреплено» и к его поверхности) приводит к образованию спиральной структуры. межпланетного магнитного поля — так называемой спирали Паркера. Солнечный ветер и магнитное поле заполняют всю Солнечную систему, и, таким образом, Земля и все другие планеты фактически находятся в короне Солнца, испытывая воздействие не только электромагнитного излучения, но еще и солнечного ветра и солнечного магнитного поля. (Солнечный ветер у орбиты Земли сильно разрежен и непостоянен — средняя концентрация частиц в нем составляет около 1—10 см-3, скорость — 250—1000 км/с, величина межпланетного магнитного поля — (1—10) х10—9 тесла. Так как заряженные частицы неохотно меняют силовые линии магнитного поля, поток солнечного ветра не смешивается с геомагнитным полем и околоземным плазменным населением, а обтекает их, образуя геомагнитную полость — магнитосферу Земли. Граница магнитосферы — магнитопауза — проходит там, где давление солнечного ветра уравнивается давлением геомагнитного поля. В подсолнечной точке она находится в среднем на расстоянии девяти радиусов Земли (5560 тысяч километров) от ее центра. Со стороны Солнца (дневной стороны) магнитосфера сплющивается, а с противоположной — ночной — вытягивается, образуя магнитный хвост, тянущийся на сотни радиусов Земли, более миллиона километров. А поскольку поток солнечного ветра сверхзвуковой, то перед магнитосферой, как перед сверхзвуковым самолетом, образуется ударная волна. В целом влияние солнечного ветра на магнитосферу достаточно сильно, но ее форма искаженного диполя всегда сохраняется.)

От потока солнечных космических лучей и солнечного ветра Землю защищает её магнитное поле. Хотя эту оболочку невозможно увидеть, люди издавна пользовались земным магнитным полем для определения направления при помощи компаса.

После догадки жившего в XVI веке английского физика Уильяма Гильберта, что Земля — огромный магнит, стало понятно, что геомагнитное поле существует и в околоземном пространстве. Если на ее поверхности величина магнитного поля составляет (3—5) х 10—5 тесла, в зависимости от широты места измерения, то с удалением от Земли магнитное поле ослабевает пропорционально третьей степени расстояния и скоро становится достаточно слабым, чтобы ощущать воздействие межпланетной среды. Если основной поток солнечного излучения в видимом и инфракрасном диапазоне необходим для существования биосферы, то солнечное рентгеновское и ультрафиолетовое излучение губительно для живой материи. К счастью, практически все оно поглощается еще в атмосфере Земли при ионизации ее верхних слоев. Образующаяся в результате этого на высотах от 80 до нескольких сотен километров оболочка, в которой плазма соседствует с нейтральными атомами и молекулами, называется ионосферой. (Ионосфера — ближайший к поверхности Земли слой, проводящий электричество, который лежит на изоляторе — нейтральной атмосфере.)

Магнитное поле спасает земную жизнь от разрушительного солнечного ветра, но за надежную защиту приходится расплачиваться: вокруг планеты то и дело бушуют геомагнитные штормы, будоража ее атмосферу. (Так называемая «космическая непогода» нарушает передачу радиосигналов и энергии на далекие расстояния, калечит спутники. Исследователи все больше интересуются событиями, происходящими в сотнях километров над поверхностью Земли. Магнитосфера Земли отклоняет большинство частиц солнечного ветра, и они уносятся в космическое пространство. Однако некоторые из них сталкиваются с частицами атмосферы, в том числе и с молекулами кислорода, превращая их в ионы. Солнечные вспышки умножают силу ветра, и энергия ионов кислорода в верхних слоях ионосферы (на высоте около 1000 километров) становится в сто тысяч раз больше обычной. Каждая солнечная вспышка уносит около ста тонн кислорода из ионосферы Земли. От земной гравитации убегает большинство ионов кислорода, но остальные попадают в ловушку магнитного поля Земли. Они перетекают с дневной стороны земного шара на ночную, образуя своеобразный хвост планеты. После наблюдений ученые решили, что именно эти ионы, а не солнечные частицы производят сильные электрические токи и запускают геомагнитные бури.)[14]

Время подтвердило правоту слов А. Л. Чижевского о том, что Земля находится в «объятиях Солнца». (Земля удалена от Солнца только на 107 земных диаметров, или 149,5 млн. км, а диаметр Солнца равен 1392 тыс. км. — Авт.) Земля и ее обитатели остро чувствуют изменения солнечной активности, проявляющиеся в настоящее время главным образом в виде 11-летних циклов. После вспышки на Солнце электромагнитное излучение, обусловленное частицами высоких энергий, достигает Земли через 8 минут (нарушения связи, полярное сияние), а облако солнечной плазмы, которое сжимает магнитную оболочку Земли и, собственно, вызывает магнитную бурю, — через 24—25 часов. Частицы, выброшенные при очень сильных солнечных вспышках, обладают высокой энергией. Они приходят к Земле через десятки минут после вспышки или чуть позже. (Выявлено снижение синтетической активности лимфоцитов при повышении солнечной активности, что, возможно, является одной из причин возникновения эпидемий в периоды повышенной активности Солнца, и это обстоятельство следует учитывать ввиду исключительно важной роли иммунной системы в обеспечении устойчивости организмов к действию различных неблагоприятных условий окружающей среды. Исследования С. Чибисова в 1922 году показали, что магнитная буря в ее начальной и главной стадиях сопровождается падением сократительной силы миокарда, деградацией и деструкцией митохондрий кардиомиоцитов и потерей ими ионов калия, нарушением клеточного метаболизма, изменением реакции сердца на адреналин. Приступы ИБС в 2 раза чаще происходят в дни магнитных бурь. В эти же дни наблюдается и наибольшее снижение толерантности к физической нагрузке, повышается смертность от инфаркта миокарда.)

По мнению президента Международного общества хронобиологов Франца Халберга (Franz Halberg): «Магнитные бури приводят к нарушению хроноструктуры биоритмов сердца, среди которых амплитудные изменения наиболее выражены, что в итоге приводит к морфофункциональным изменениям в деятельности сердечной мышцы».[15]

Радиационным балансом Земли называют соотношение прихода к Земле и удаления от нее потоков лучистой энергии Солнца и тепловой энергии самой Земли. Известно, что из общего количества энергии Солнца, падающей на Землю, непосредственно земной атмосферой поглощается примерно 16%. Примерно 44% радиации поглощается земной поверхностью. Остальная часть отражается и рассеивается Землей и атмосферой. Глобальные и регионарные условия радиационного режима во многом определяют циркуляционные процессы в атмосфере. Среди природных факторов большое значение имеет погода, к изменениям которой чувствительны в среднем 30—40% населения, в старших возрастных группах — 80—90% и от 10 до 61% детей с различными хроническими заболеваниями. Наиболее чувствительны к изменениям погоды лица с избыточной массой тела, пьющие, курящие, нарушающие режим питания и ведущие малоподвижный образ жизни. (Алкоголь является очень сильным десинхронизирующим фактором, способным наносить по биологическим часам мощные удары. Под его воздействием одни ритмы изменяют профиль, другие амплитуду, третьи совершенно сглаживаются, четвертые трансформируются в беспорядочные колебания.

Изучено около 100 показателей, характеризующих суточные ритмы биологических процессов в организме в обычных условиях и после приема алкоголя, причём последействие алкоголя было прослежено на протяжении трех полных суточных циклов. Оказалось, что алкоголь вызывает разлад в работе ансамбля суточных ритмов. К примеру, влияние алкоголя на содержание в крови двух веществ, играющих важную роль в энергетическом обмене клетки, — лактата и пирувата, то есть молочной и пировиноградной кислот, представляющих собой конечные продукты анаэробного расщепления глюкозы — гликолиза. У здоровых людей наблюдается отчетливая согласованная суточная ритмика содержания лактата и пирувата. В течение первых суток после употребления алкоголя ритмы лактата и пирувата заметно извращены и рассогласованы, причём они продолжают оставаться рассогласованными и искаженными и на вторые сутки, и только на третьбиоритмы более или менее восстанавливаются.

В целом можно считать установленным, что ночное образование мелатонина нарушается избытком алкоголя. У многих людей спиртные напитки вызывают сонливость, и они выпивают на ночь, чтобы уснуть. Однако через несколько часов они просыпаются и затем не могут уснуть до утра. Это происходит потому, что алкоголь подавляет ночной пик выработки мелатонина. Исследования позволили установить очень важный факт: вызываемые алкоголем нарушения сохраняются и после полного выведения его из организма. Окисление алкоголя при приеме в 18 часов указанной выше дозы — 400–500 мл водки — завершается, как правило, за ночь, и в 7–9 часов утра этиловый спирт не определяется в выдыхаемом воздухе не только индикаторными трубками, но и таким точным методом, как газовая хроматография. Но это ни в коей мере не свидетельствует о восстановлении нормального, здорового состояния и о возможности допуска человека к работе. Существенное ухудшение психофизиологических реакций наблюдается в течение суток после употребления спиртного, около двух суток снижена общая физическая работоспособность и только на третьи сутки восстанавливаются разрушенные алкоголем суточные биоритмы.) (В. П. Латенков, 1982 г.)

Основы отечественной медицинской метеопатологии были заложены П. Г. Мезерницким, который в 1937 году впервые разработал схему, отражающую основные пути влияния климатических факторов на организм. Существует отчетливая связь частоты острых сердечнососудистых расстройств у соответствующих больных при метеорологических изменениях. Расстройства наиболее часты при прохождении теплого или холодного фронта одновременно с падением атмосферного давления и повышением температуры воздуха. Они проявляются за 1—2 дня до или в день резких изменений погоды.

У больных с сердечно-сосудистой патологией метеолабильность выражается не только в функциональных, но и в морфологических и биохимических нарушениях: колебаниях холестерина крови, повышении свертываемости крови, снижении мелкодисперсных и повышении крупнодисперсных фракций белка в плазме. В настоящий момент отсутствует достаточная физиологическая база для истолкования механизма воздействия метеофакторов на организм. Так, не описаны, например, специфические рецепторы, которые воспринимали бы изменения барометрического давления, влажность, воздействие ветра, электромагнитных влияний. Имеются указания на сдвиги эндокринной и нервной (симпатической и парасимпатической) регуляции под воздействием погодных факторов, изменения показателей внешнего дыхания и т. д. Однако эти расстройства носят неспецифический характер и непосредственная связь их с изменениями погоды не установлена.

Тем не менее доказано что колебания магнитного поля в течение 24 — 48 часов повышают экскрецию кетостероидов. (Джордж Киршвинк, в 1989 году исследовавший остаточную намагниченность надпочечников, обнаружил в них ферромагнитный материал. Ферромагнетики — вещества, в которых собственная намагниченность в сотни и тысячи раз превосходит индукцию вызвавшего ее внешнего магнитного поля. Ферромагнетическими свойствами обладает природный магнетик — Fe3O4. Именно этот ферромагнетик и был обнаружен в надпочечниках. Предполагается, что микрокристаллы магнетита имеют эндогенное происхождение. Бейкер и Бейли в 1989году предположили, что магниторецептор человека расположен немного ниже линии, соединяющей глаза, и отстоит от поверхности лица на 3—4 см. т. е. там, где к клиновидной кости присоединяется мозг, обонятельный и зрительный нервы, поскольку там был обнаружен слой толщиной в 2 мкм с намагниченностью выше фоновой.) (Биофизические характеристики тканей человека. — 1990 г.)

Не проясняет вопроса и обращение к генетическим аспектам метеотропности, хотя описаны факторы внешней среды, определяющие погодные явления и параллельно вызывающие мутации клеток. Имеются также данные о том, что некоторые мутации и нарушения регуляции генома могут вызвать нарушения биоритмов. (В связи с этим была выдвинута концепция хронона. Хронон — это достаточно длинный участок ДНК, с которого в одном направлении линейно и последовательно происходит снятие информации с периодом около 24 часов. Такая циклически повторяющаяся транскрипция приводит к возникновению биологических ритмов. Однако выяснено, что в возникновении биоритмов имеет значение не только ядро, но и цитоплазма клеток, поскольку после удаления ядра некоторые биоритмы в клетке сохраняются. Определенную роль в этом играют мембраны. Генерирование колебаний может быть связано с периодическими изменениями потока ионов через мембраны клеток. Это перемещение ионов носит характер автоколебаний и зависит от воздействия света.)

Полагают, что большую роль в механизме воздействия электромагнитной бури на человека играет также и явление резонанса.

Эффект резонанса в механике (физике) означает существенное возрастание амплитуды вынужденных колебаний системы при совпадении внешней частоты с частотой собственных колебаний. При определенном ряде событий (разрушение мостов, пластов горной породы) это может приводить к потере исходной структуры, хотя чаще всего эффект резонанса используется в деятельности человека при условии сохранения структуры системы (пружинный маятник, камертон, радиоприемник, анализатор частот, скрипка и т. д.). (Раскачивать систему можно, но если мы не хотим пустить ее вразнос, не стоит приближаться к её резонансной частоте. Поэтому, например, когда строй солдат вступает на мост, команда «в ногу!» решительно отменяется уставом, в котором мудро предусмотрена опасная возможность совпадения частоты солдатского шага с собственной частотой колебаний моста. Есть много случаев, когда резонанс, наоборот, полезен. Скажем, легче вытащить увязший автомобиль, если не толкать его с постоянной силой, а раскачивать, подталкивая с периодом, равным периоду его собственных колебаний в той яме, куда он попал.)

В химии под резонансным состоянием понимают реальное существование определенного вещества в виде нескольких структурных форм, отличающихся способом распределения электронных пар между ядрами. Сообщение энергии электрозаряженным структурным элементам молекулы способствует стабилизации основного состояния молекулы или иона, что приводит к изменению свойств функциональных групп и, в итоге, к необычному реагированию с окружающими химическими веществами.

Под термином «биологический резонанс» подразумевается навязывание конкретному уровню структурно-функциональной организации организма такой частоты внешнего воздействия, при которой соответствующие ткани перестают подчиняться имеющейся стереотипной (патологической и/или физиологической) информации и начинают функционировать под влиянием заданного извне режима. Существуют ли резонансы в биологических системах? Несмотря на то что в принципе это выглядит почти очевидным, вероятность обнаружить их отнюдь не стопроцентная. (Можно провести эксперимент над собой. Погасите свет ненадолго и снова включите. Увеличивайте частоту включений — выключений. Уже при частоте один — три раза в секунду вам станет нехорошо. Если же с помощью специально го устройства создать мелькания пять — семь раз в секунду, дискомфортные ощу щения усилятся. Вывод: с ростом часто ты световых пульсаций реакция организма меняется. Но пульсации освещенности с гораздо большей частотой (50 Гц — как в осветительной сети) мы уже не чувствуем. Ясно, что при увеличении частоты от 5 до 50 Гц реакция организма проходит через максимум. Это очень похоже на резонанс. Какая-то из подсистем организма, видимо, имеет такую собственную частоту, и мы заставляем организм очень сильно реагировать на внешнее воздействие с этой частотой.)

Чтобы система, выведенная из основного состояния, совершала свободные колебания, необходима возвращающая сила, стремящаяся вернуть систему в исходное состояние, что называется отрицательной обратной связью. Один из общих законов биологии — закон постоянства внутренней среды организма (сохранения гомеостаза) предполагает отрицательную обратную связь.

Стремление организма сохранить гомеостаз — основное состояние — при внешних возмущениях приводит в действие возвращающие силы, разумеется, различные для разных подсистем организма и при разных воздействиях на него. Фиологические системы могут адаптироваться, то есть менять свое основное состояние под действием внешних факторов. Для этого необходимо определенное время. И если период собственных колебаний системы Т1 меньше характерного времени адаптации, то при ее возмущении с периодом Т должен возникать вынужденный колебательный процесс, а при совпадении периодов Т и Т1 произойдет резонансное усиление колебаний. (Во-первых, может быть обнаружен резонанс по крайней мере двух типов: силовой — как при подталкивании маятника, или параметрический — как при раскачивании на качелях, когда, приседая и распрямляясь, вы периодически меняете длину маятника — параметр, влияющий на частоту колебаний. Последний вид резонанса, правда, можно наблюдать только в том случае, если интенсивность внешнего воздействия превышает определенный порог, но именно это и встречается в биологических системах. Во-вторых, с ростом силы воздействия реакция организма сначала нарастает, достигая максимума, затем падает почти до нуля (область стресса), а при очень больших воздействиях снова растет. Поэтому в поисках биорезонансов придется исследовать не только частотные зависимости реакции, но и амплитудные.)

Многочисленные, но не систематизированные факты, похоже, свидетельствуют о существовании резонансных возбуждений в биологических системах. Есть, в частности, сведения о том, что малые постоянные магнитные поля слабо влияют на организм, а переменные (с частотой, близкой к геомагнитным частотам) — гораздо сильнее; модулированные низкой частотой СВЧ-излучени

...