Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,736

СПЕКТРАЛЬНАЯ СТРУКТУРА БИОРИТМОВ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА В ОНТОГЕНЕЗЕ ЧЕЛОВЕКА

Губин Г.Д. Губин Д.Г. Куликова С.В.
Одним из замечательных ароморфных достижений эволюции является гомойотермия - это способность организма сохранять температуру тела относительно постоянной, несмотря на изменения температуры окружающей среды. Организм человека и млекопитающих в целом состоит из двух частей: «ядра», в состав которого входят мозг, внутренние органы грудной клетки, брюшной и тазовой полости и оболочки, состоящей из кожи, подкожной клетчатки, поверхностных мышц. В настоящее время показано, что температура «ядра» в основном зависит от регуляции теплоотдачи. Одним из важнейших механизмов теплоотдачи является потоотделение, теплопроводность и теплоизлучение. Центральным звеном, ответственным за терморегуляцию, считают гипоталамус. Для дальнейшего продвижения в познании температурного гомеостаза, его границ, понимания экономичности, эффективности энергетических ресурсов важно знать не только количество образования энергетической валюты, но скорость ее образования, требующей определенного темпа притока богатых энергией соединений. Для этого абсолютно необходимо привлечение новых математических подходов, создание математических моделей терморегуляции.

Терморегуляцию следует считать не только физиологической, но и математической проблемой. К настоящему времени все больше обнаруживается хорошо аргументированных фактов, доказывающих, что энергетический гомеостаз организма человека и млекопитающих представляет колебательную ритмическую систему. Сегодня можно утверждать, что энергетическая пульсация и есть основа биоритмов, так как без затраты энергетических ресурсов биологические процессы не могут происходить, а они совершаются ритмично. За последнее время показано, что самый выраженный биоритм живых систем на нашей планете - это суточный, циркадианный ритм, эндогенный и обусловлен задающим генератором - генетическим механизмом клеток (биологическими часами). Имеется много данных в отечественной и зарубежной литературе по суточному ритму температуры тела человека и животных в норме, в условиях различных регионов труда, при различных заболеваниях. однако, температурный гомеостаз, также как и другие физиологические параметры имеет свои существенные особенности на различных этапах онтогенеза. Для того, чтобы четко представить себе нормативную хроноархитектонику температуры тела, нужно иметь представление о ее становлении на равных этапах онтогенеза и об изменениях, которые сопровождают хроноструктуру температурного гомеостаза на дальнейших этапах онтогенеза, особенно в процессе старения. В данной работе приводятся результаты наших исследований по спектральному анализу биоритмов температур тела человека в различных возрастных группах.

Цель исследования: проанализировать спектр температуры тела (инфрадианной и циркадианной области) у людей в следующих возрастных группах (18-39, 40-49, 60-74 и старше 75 лет). Исследования проведены в весеннее время года в условиях г. Тюмени. Температура тела измерялась ртутным термометром в левой подмышечной впадине (10мин). 7 раз в сутки (в 3, 8, 11, 14, 17, 20, 23 часа).

Предпримем попытку биологической оценки происходящих изменений спектрального состава биоритмов температуры тела в онтогенезе человека. Во-первых, динамика спектральных компонентов биоритмов температуры тела человека (и в первую очередь отношение процентного вклада циркадианного ритма к ациркадианным, т.е. к - ультра и инфрадианным компонентам) испытывает те же закономерности, которые нами ранее установлены для показателей сердечно-сосудистой системы (САД, ДАД, ЧСС). Изменение структуры биоритмов температуры тела человека в онтогенезе происходят в соответствии с нашей концепцией «волчка» согласно которой максимальная суточная (циркадианная) амплитуда в тех или иных биологических маркеров биопроцессов от клеточного до организменного уровня устанавливается к зрелому возрасту. Доля ациркадианной части спектра биоритмов температуры тела (прежде всего ультрадианного компонента) после 60 лет заметно возрастает. Таким образом, можно констатировать общебиологическую тенденцию в спектральной структуре биоритмов в онтогенезе человека не зависимо от изучаемых параметров физиологических функций. Где же искать причины для этой общей закономерности в динамике структуры фундаментального свойства живого - динамике компонентов хронома биологических функций во времени и в первую очередь отчетливо регистрируемого количественно спектра биоритмов в онтогенезе человека.

Основываясь на имеющихся данных, для многих функциональных показателей, в принципе, было бы возможно сформировать нормативные стандарты по вышеуказанным параметрам циркадианного ритма, которые в дальнейшем использовать в практических целях. Единственным лимитирующим моментом здесь является отсутствие общепринятых требований к хронодизайну исследования на этапе сбора данных. Существенные отличия в частоте и длительности сбора данных при исследовании зачастую сказываются на этапе анализа и проводят к неоднозначным выводам, получению разных цифр, прежде всего, по параметрам А и G, в меньшей степени затрагивая МЕЗОР и период. Хронобиологам следует на самом высоком уровне сформулировать резолюцию и прийти к единому унифицированному стандарту при разработке хронодизайна биоритмологических исследований.

Однако когда речь заходит об анализе и особенно интерпретации данных по хроноинфраструктуре хронома и его нормативах, приходится признавать, что указанная выше проблема стоит особенно остро и приобретает первостепенное значение. Мы на сегодняшний день не имеем проработанных единых требований к хронодизайну исследований, а имеющиеся по проблеме анализа ультра и тем более инфрадианных областей хронома немногочисленны. Кроме того, результаты хронобиологического анализа данных предстают в новом свете, если привлечь к их интерпретации оценку доли ритмов разной периодичности и неритмической (хаотической) вариабельности. Такие подходы порой дают нам четкие представления об общих принципах взаимоотношений и изменений МЕЗОРа, амплитуды и акрофазы ритмов разной периодичности в тех или иных естественных и экспериментальных условиях. Например, процентный вклад ритма может меняться при отсутствии изменений амплитуды ритма по трем причинам: 1) снижение межиндивидуальной и интраиндивидуальной фазовой стабильности в ряду последовательных циклов (при этом амплитуда ритма в отдельно взятом цикле остается неизменной), 2) при изменении общей вариабельности показателя, 3) на фоне повышения МЕЗОРа функции абсолютное значение амплитуды ритма может сохраняться, но процентный вклад ритма данной периодчности снижается либо за счет: а) частотной транспозиции ритма, либо б) за счет роста неритмической вариабельности. Рассмотрим следующие аспекты проблем:

1. Становление оптимальных мезоров и суточных амплитуд температуры тела в онтогенезе человека. оценивать уровень мезора без учета циркадианной амплитуды совершенно бесперспективно, так как он не дает никакой полезной информации. У новорожденных сравнительно высок уровень мезора температуры тела только потому, что у них практически отсутствует биоритм (суточная амплитуда на уровне 0,09+ 0,1С), а это значит, что нет моментов спада температурного гомеостаза в определенные часы суток. Оптимальная биоритмологическая структура температуры тел формируется в детском возрасте и вплоть до зрелого возраста II периода сохраняется в близких границах (как по мезору, так и по суточной амплитуде). Максимум суточных амплитуд температуры тела у человека достигает в молодом и зрелом возрасте. После 60 лет существенно снижается уровень в целом температуры тела и циркадианная амплитуда. Особенно эта тенденция выражена в старческом возрасте. В целом, начиная с пожилого возраста, резко изменяется хронодезм температурного гомеостаза у человека. Его границы в старческих возрастных группах достоверно опускаются вниз по температурной шкале. Точно такую же закономерность мы установили при анализе биоритмов ректальной температуры у крыс в 6-ти возрастных группах. Нами показаны вариация хронодезма от размаха температуры тела в 0,8 С в зрелом возрасте (границах от 38,0 С до 37,2 С, табл.1) до 0,4 С в старческом (в границах от 36,5 С до 36,1°С). Чем это обусловлено? По нашему мнению снижение уровня температурного гомеостаза и его суточного ритма обусловлено снижением энергетического потенциала в клетках организма в целом, а отклонение от энергетического оптимума организма несомненно ведет и к снижению неравновесности биосистемы в целом, за которым следует рост энтропии, изменение важнейшего показателя уровня жизнеспособности - амплитуды суточного ритма. Этот тезис подтверждается нашим экспериментом на лабораторных крысах по оценке среднесуточных показателей (мезоров) гомеостатических систем энергетического обмена (гликоген печени, содержание кислорода и углекислого газа в крови), а также анализом хронодезмов содержания кислорода и углекислого газа в плазме крови крысы, гликогена в печени. Кроме того, на этапах онтогенеза следующего за зрелым возрастом о снижении уровня обмена веществ свидетельствуют процессы ассимиляции и диссимиляции на основании биоритмологической оценки показателей пластического обмена (включение Н3-уридина в клетки гепатоцитов) и энергетического обмена (гликоген в печени). Снижение амплитуды суточного ритма интенсивности теплопродукции обусловлено не только уровнем траты энергии на синтез белков, углеводов и жиров, но и уровнем активности транспорта ионов через мембраны клеток, прежде всего от К/Nа насоса. Это в целом свидетельствует об уменьшении энергетических затрат на активный транспорт ионов. Вышеизложенное позволяет достаточно аргументировано утверждать, что температура тела испытывает суточный ритм синхронный по профилю и амплитуде в структуре суточного ритма показателей энергетического и пластического обмена веществ, установленных на клеточном и тканевом уровнях. Циркадианная временная организация жизнедеятельности является основой основ и обусловлена она в первую очередь колебательным ритмом энергетического гомеостаза. В ходе онтогенеза у человека происходит усиление тезауруса энергетического депо. В нашем понимании - это достигается максимальная суточная амплитуда энергетического потенциала, адекватного основным функциональным потребностям организма, т.е. это адекватно проявляется и в суточном ритме температуры тела, достигающей оптимального хронодезма в соответствии с функциональными адекватными колебаниями температуры ядра.

2. Проблема «количества» здоровья в свете спектра биологических ритмов. Сегодня мы можем обсуждать вопрос о пространственно-временной организации процессов жизнедеятельности не только в рамках параметров циркадианных ритмов (мезор, акрофаза, амплитуда), но и с учетом организации всего хронома, всего спектра составляющих биоритмов, а именно ультрадианных, УД, циркадианного, ЦД, и инфрадианных, ИД. Сопоставление мощности составляющих этих компонентов в течение онтогенеза показало, что доля ЦД и ациркадианных (аЦД) ритмических гармоник изменяется также, как для показателей сердечно-сосудистой системы. Согласно нашим последним данным есть основание считать, что усиление в хроноархитектонике биологических ритмов ациркадианной периодики является знаком некоторой подвижки биосистемы к уменьшению ее неравновесности, переходом в состояние напряжения или повреждения или постарения, так как отодвигает биосистему в сторону возрастания энтропии, увеличения показателей хаоса. Это в случае, если биосистема уже находилась в пространственно-временном оптимуме. Если же идет процесс становления биосистемы в онтогенезе, то вероятно, чтобы достичь оптимальной, пространственно-временной организации биосистема должна пройти этапы снижения энтропии, формирование максимальной упорядоченности биопроцессов во времени. Это означает, что в это время также будут занимать должное место ациркадианные гармоники биопроцессов, а также колебания функции негармонического характера (область хаоса в структуре хронома) на фоне становления пространственно-временнойциркадианнойорганизации. По нашему мнению, соотношения циркадианных и ациркадианных гармоник, а также негармонических колебаний биопроцессов могут служить маркером уровня здоровья, его количества, а также тестом и биологического возраста людей. Поскольку мы подошли к характеристике соотношения циркадианных и ациркадианных ритмов в спектре биоритмов, а определенное соотношение качественных различий, взятых как единое целое в конечном счете и определяет гармонию (Гегель), то мы невольно (vollens nollens) подошли к дефиниции «здоровье» через оценку гармонии циркадианных ритмов. Мы исходим из постулата, что циркадианные ритмы - это прежде всего проявление порядка, а ациркадианные - проявление в определенной степени хаоса, роста энтропии. Кроме того, мы в качестве рабочей гипотезы допускаем, что целостная самоорганизующая система стремится в своей сруктурной организации к Золотому сечению. Мы провели расчет среднесовокупного вклада доли амплитуд биоритмов в % температуры тела человека в разных возрастных группах в спектре циркадианных и ациркадианных ритмов (инфрадианных (более 28 часов) и ультрадианных (менее 20 часов). Эти данные представлены в таблице.

Таблица 1. Среднесовокупный вклад (%) доли амплитуд спектра биоритмов температуры тела человека в онтогенезе

Возраст

Ультрадианный

ритм

Циркадианный

ритм

Инфрадианный

ритм

Отношение доли циркадианного ритма к ациркадианным

До 40 лет

19,7

63,9

16,4

1,77

40-59

18,1

58,6

23,3

1,45

60-74

24,5

54,5

21,0

1,18

Старше 75

30,6

50,0

19,4

1,00

Из таблицы видно, что в процессе онтогенеза человека по мере удаления от зрелого возраста 1 период закономерно и однозначно (см. последний столбец). Доля амплитуды суточного (циркадианного ритма) к доле амплитуд биоритмов других спектров (ультрадианных и инфрадианных) уменьшается, т.е. удаляется от Золотого сечения (1,77 и 1,0) в сторону уменьшения порядка и роста доли хаотичности в спектральном составе биоритмов тела. Полученные данные представляют интерес для поиска тестов в оценке биологического возраста человека в соотношении циркадианных и ациркадианных компонентов в спектральном составе хронома. Из табл. 2 видно, что цифра - 1,77 - отношение доли амплитуды циркадианного ритма к доле амплитуд циркадианных ритмов в возрастном диапазоне от 16 до 40 лет приближается, но не является той цифрой 1,612 из знаменитого Золотого сечения. Это вполне понятно, так как взятые отношения в спектральном составе биоритмов не исчерпывают всех показателей ритмического компонента и доли шумов. Однако, динамика этих отношений в разных возрастных периодах человека убедительно позволяет констатировать в отношениях вклада разных ритмов в спектральном составе пространственно-временной организации температурного гомеостаза, либо тенденции в сторону ее гармонии или, напротив, в сторону роста энтропии и усиления компонентов хаоса.


Библиографическая ссылка

Губин Г.Д., Губин Д.Г., Куликова С.В. СПЕКТРАЛЬНАЯ СТРУКТУРА БИОРИТМОВ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА В ОНТОГЕНЕЗЕ ЧЕЛОВЕКА // Успехи современного естествознания. – 2006. – № 12. – С. 48-51;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=13035 (дата обращения: 08.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074