Физиологические механизмы влияния климата на организм
Влияние климата на организм человека складывается из разнообразных воздействий факторов внешней среды, составляющих весьма сложный климатический комплекс. На организм человека оказывают влияние метеорологические (атмосферные), радиационные (космические) и земные (теллурические) факторы. Организм реагирует как непосредственно на отдельные преобладающие элементы перечисленных групп факторов, так и на их сочетания, образующие различные варианты погодных cитуаций. Погода рассматривается как целостное образование природы, характеризуемое комплексом взаимосвязанных и взаимообусловленных метеорологических и иных элементов и явлений. Климат, как многолетний режим погоды в данной» местности, оказывает влияние на организм именно через погодные факторы. На организм человека влияют суточные и сезонные изменения, с которыми связаны определенные биологические ритмы; воздействует смена климатических районов при дальних поездках. Имеют значение микроклиматические условия, создаваемые жилищем, одеждой и т. д.
Особенность воздействия климатических факторов в отличие от многих других воздействий состоит в том, что эти факторы являются естественными раздражителями для организма человека. Они имеют общебиологическое значение. В процессе развития человек приспосабливался к воздействиям внешней среды, при этом в организме вырабатывались различные регуляторные механизмы, связанные с этими влияниями. Так, в ответ на воздействие холодового фактора развилась мощная терморегуляторная система, компенсирующая потерю тепла усиленной теплопродукцией (химическая терморегуляция) и поддерживающая тепловой баланс организма, предупреждая его переохлаждение, чреватое возможностью возникновения различных заболеваний. Воздействие солнечной радиации, в частности ее ультрафиолетовой части, способствовало развитию гуморального механизма регуляции ряда функций, связанного с выработкой гистамина. Только взаимодействуя с внешней средой, постоянно используя кислород воздуха, подвергаясь воздействию солнечной радиации, которая влияет на различные биохимические процессы организма, потребляя из окружающей среды необходимые вещества, приспосабливаясь к изменяющимися климатическим условиям, человек может нормально существовать и развиваться. Все сказанное позволяет придти к выводу, что использование климатических факторов с целью стимуляции жизнедеятельности организма является биологически обоснованным оздоровительным и лечебным мероприятием. В этом принципиальное отличие климатотерапии от других лечебных методов и в этом же заключаются большие возможности лечебного использования природных факторов как наиболее естественных для организма человека.
Климатические факторы обладают весьма сложной физико-химической структурой, которая включает в себя температурный компонент, давление, влажность, движение воздуха, электрическое и магнитное поле, лучистую энергию, химические вещества, выделяемые в воздух растениями и т. д. Такая сложная структура климатических факторов приводит к тому, что они влияют практически на все рецепторные приборы организма человека. Этим определяется обширность и генерализованность их действия, когда в реакцию вовлекаются самые различные уровни структурно-функциональной организации от циркулярных и клеточных до органов и всего организма — от периферических нервных приборов до психоэмоциональной сферы. Широкий адресат климатических воздействий ведет, с одной стороны, к развитию общих реакций, а с другой — к выявлению им на их фоне специфических сдвигов, характерных для отдельных климатических факторов. Эти две стороны климатических влияний (неспецифическая и специфическая) находятся в единстве и приводят к возникновению многообразных ответными реакций организма.
Прежде всего остановимся на общих неспецифических реакциях. К мысли о наличии неспецифического компонента в действии климатических факторов привели результаты наблюдений за реакциями больных на курортное лечение. Действительно, чем объяснить, что на одном и том же климатическом курорте положительный лечебный эффект наблюдается у больных, имеющих различные сердечно-сосудистые, легочные, нервные и другие заболевания? Очевидно, этот факт нельзя объясни нить без того, чтобы не признать наличия каких-то общих механизмов воздействия климатических факторов на организм. Анализ многообразных сдвигов, которые имеют место при климатолечении, позволил выделить ряд таких факторов. Во-первых, наблюдается одинаковая направленность сдвигов под влиянием одного и того же метода климатотерапии различных заболеваний. Во-вторых, отмечена идентичная направленность физиологических изменений при разных методах климатического лечения одного и того же заболевания. В-третьих, один и тот же климатический метод оказывает профилактическое действие при разных заболеваниях. Эти данные легли в основу представления о неспецифическом действии климатических факторов. Возникающие физиологические сдвиги способствуют повышению неспецифической резистентности организма, т. е. его устойчивости к неблагоприятным воздействиям внешней среды. В основе повышения неспецифической резистентности организма лежат разнообразные реакции, развивающиеся на различных уровнях.
Одной из наиболее важных реакций организма на климатические воздействия является изменение термоадаптационных механизмов, их тренировка, лежащая в основе закаливания. Механизм термоадаптации, поддерживающий постоянство температуры тела и обеспечивающий оптимальные условия для обменных процессов, весьма сложен. Функциональная система, включает в себя механизмы теплоотдачи и теплопродукции. Первые регулируют тепловое состояние организма путем изменения условий для теплообмена, способствуя увеличению или уменьшению потери тепла (физическая терморегуляция). Основная роль в этом принадлежит сосудистой системе, реакцию которой можно зарегистрировать, в частности, по величине сдвигов кожной температуры. К реакциям физической терморегуляции относится и потоотделение, предупреждающее перегревание тела. Механизмы теплопродукции регулируют тепловое состояние организма путем изменения выработки количества тепла (химическая терморегуляция). Повышение теплопродукции может осуществляться как за счет терморегуляторного тонуса мышц и активной мышечной работы, так и за счет изменения механизмов образования тепла, связанного с разобщением окислительного фосфорилирования. В терморегуляции участвуют центральные нервные механизмы и гормоны (катехоламины, кортикостероиды).
Под влиянием условий внешней среды в каждом конкретном случае рефлекторно включаются определенные механизмы, вводящие в функциональную систему термоадаптации и направленные на поддержание гомойотермии. Очевидно, существенную роль играет и состояние воспринимающих приборов, их способность быстро и адекватно реагировать на изменение окружающей среды. В обычных условиях функция терморегуляции у человека ослаблена, так как он почти всю жизнь проводит в условиях «климата жилища» и «пододежного климата», в которых терморецепторы не подвергаются постоянным раздражениям факторами внешней среды. Способность организма реагировать на изменения этих факторов снижается и, таким образом, как бы нарушаются его биологические связи с внешней средой. Климатолечение ведет к восстановлению этих связей и позволяет достичь высоких степеней закаливания.
В последние годы получено много фактов, характеризующих тренировку термоадаптационных механизмов под влиянием климатолечения различных заболеваний. При изучении влияния аэротерапии на больных легочным туберкулезом методом кожной электротермометрии было выявлено уменьшение длительности восстановительного периода после прекращения действия холодового раздражителя у 79%, уменьшение расхождения кожных температур обычно открытых и закрытых участков тела (кисти и груди) — в 74,5% случаев. Число больных с нормальной длительностью восстановительного периода увеличилось почти в 6 раз, а число больных с нормальной разницей кожной температуры кисти и груди (до 5°С) — почти в 2 раза. В результате, если до лечения у всех больных состояние термоадаптационных механизмов было нарушено, то к концу лечения оно нормализовалось у 58,2% больных. В наших же исследованиях (больные с неспецифическими заболеваниями легких) было установлено, что в начале лечения число лиц, у которых под влиянием воздушной ванны в 25 ккал/м2 кожная температура снижалась более чем на 1 °С, составило 68,3%, тогда как к концу лечения под влиянием более сильного охлаждения — 45 ккал/м2 число таких больных составило лишь 27%. После курса воздушных ванн уменьшалась величина расхождения температур обычно открытых и закрытых участков тела с 2,2 до 1,3 °С, а после курса морских купаний —с 4,5 д0 2 ° С. Отмечено снижение теплопотери при приеме воздушных ванн у больных гипертонической болезнью. Положительные сдвиги адаптации сказываются на клиническом состоянии больных. В группе больных с улучшением термоадаптационных показателей простудные заболевания наблюдались в пять раз реже. Существенное значение имеет положительная динамика обменных процессов под влиянием климатических воздействий. При этом отмечается как нормализация нарушенного обмена, так и повышение его при нормальном исходном уровне. Это ведет к тому, что обменные процессы устанавливаются на уровня наиболее благоприятном для жизнедеятельности организма. Прежде всего необходимо отметить активацию и нормализацию окислительных процессов в тканях. Такие данные были получены в последнее время на больных с легочными заболеваниями, Положительные сдвиги различных показателей окислительных процессов были выявлены нами в 26-62% случаев. При комплексной оценке, учитывающей изменения всех звеньев окислительных процессов, улучшение их отмечено у 48% больных. При этом более чем в 2 раза увеличилось число лиц с нормальным состоянием, окислительных процессов и почти в 2 раза снизилось количество больных с выраженными нарушениями, т. е. таких, у которых были нарушены почти все изучавшиеся показатели. Наиболее благоприятные сдвиги показателей окислительных процессов наблюдались при аэротерапии. При изучении состояния окислительно-восстановительных ферментов (пероксидазы) в клетках лейкоцитов выявлено увеличение их активности.
Приведенные данные дают основание рассматривать климатолечение как метод природной оксигенотерапии. Такое действие климатофакторов может быть связано с рядом причин. Во-первых, под влиянием аэротерапии и других методов климатолечения изменяется структура дыхательного акта, увеличивается дыхательный объем, что ведет к повышению альвеолярной вентиляции, увеличению напряжения кислорода в альвеолярном воздухе и, следовательно, к увеличению его поглощения кровью и повышенной доставке к тканям. Во-вторых, нельзя исключить, что ряд веществ, содержащихся в воздухе (терпены, озон и др.), повышают окисляющие свойства кислорода. В-третьих, в открытом свежем воздухе содержится больше кислорода, чем в воздухе помещений. Это дало основание В. Ф. Овчаровой (1978) ввести понятие внешней гипоксии, т. е. такой, которая возникает при снижении содержания кислорода в воздухе и ликвидируется при применении методов климатотерапии. Повышение потребления кислорода уменьшает гипоксию головного мозга, что ведет к улучшению его регулирующей функции и вторично влияет на нормализацию дыхания и окислительных процессов.
Важное значение при климатолечении имеет активация продукции кортикостероидных гормонов, стимулирование функции коры и мозгового слоя надпочечников. Под влиянием воздушных ванн наблюдается повышение секреции глюкокортикоидов и увеличение их потребления тканями [Емелькин В. И., 1975]. У больных с удовлетворительными резервами коры надпочечников уровень 17-ОКС в крови увеличивается. Включение в лечебный комплекс морских купаний и воздушных ванн приводит к увеличению 17-ОКС в крови. Очевидно, глюкокортикоидные гормоны участвуют в реализации благоприятного влияния климатофакторов на организм. Дополнительная секреция гормонов при холодовых климатопроцедурах способствует повышению реактивности организма, мобилизации его защитных сил.
Под влиянием климатолечения нормализуется белковый и липидный обмен. Важным является факт нормализации обменных процессов, связанных с функцией печени (усиление выделения гиппуровой кислоты, нормализация гликемической кривой), что указывает на повышение ее антитоксической и восстановление гликогенообразующей функции. Не случайно климатотерапевтические воздействия рекомендуются при заболеваниях диабетом. Следует отметить понижение интенсивности муколитических процессов, что указывает на восстановление обмена в соединительной ткани. Изменения метаболизма при климатолечении затрагивают и глубинные структуры. Определяется активация фермента пероксидазы в лейкоцитах, а также усиление ресинтеза гликогена. Наблюдается повышение включения фосфора в эритроциты под влиянием талассотерапии. Эти данные выявляют новые стороны механизма действия климатических факторов на субклеточном уровне.
Весьма существенным является факт нормализации при климатолечении показателей неспецифической и специфической реактивности организма, прямо указывающий на повышение его защитных сил. У больных хронической пневмонией под влиянием климатолечения уменьшается не только частота нарушенных (сниженных) показателей клеточных защитных механизмов, но и их выраженность. Отмечено гипосенсибилизирующее действие солнечных лучей.
Санаторно-климатическое лечение способствует нормализации специфического микробного иммунитета, что проявляется снижением частоты выявления антител к гемолитическому стрептококку, стафилококку, кишечной палочке. Повышается неспецифический иммунитет среди наблюдаемых больных неспецифическими заболеваниями легких число лиц с высокими показателями комплемента увеличилось в три раза, а с низкими — уменьшилось в 4 раза (с 30,5 до 7,5%), увеличилось число больных с высокими показателями бета-лизинов с 39 да 65%. Выявлена нормализация соотношения иммуноглобулинов. В 2 раза уменьшилось число больных со сниженной функциональной способностью Т-лимфоцитов.
Следствием нормализации обменных процессов и реактивности организма являются восстановление и улучшение функций организма. Наиболее детальные данные получены в отношении динамики дыхательной функции. Ее улучшение при климатолечении представляется особенно важным, так как при этом нормализуется и повышается снабжение организма кислородом, что ведет к соответствующим положительным изменениям в состоянии окислительно-восстановительных процессов.
Анализ изменений функции внешнего дыхания под влиянием различных методов климатолечения у больных хронической пневмонией, бронхитом, пневмосклерозом, бронхоэктазией, туберкулезом легких показывает улучшение этой функции в 45-80% случаев. При этом увеличиваются функциональные дыхательные резервы, т. е. отмечаются такие изменения в аппарате внешнего дыхания, которые повышают возможности обеспечения нормального функционирования организма и развития наиболее экономичных функциональных систем. Увеличивается эффективность дыхательного акта в связи с изменением его структуры. Повышенный минутный объем дыхания снижается, что указывает на уменьшение напряженности дыхательного акта. Уменьшение объема вентиляции не ведет к снижению поглощения кислорода, так как увеличивается коэффициент его использования из единицы объема воздуха. Одновременно улучшается качество вентиляции, уменьшается степень ее неравномерности и нормализуется соотношение вентиляции и кровотока. Одной из важных причин указанных изменений является улучшение бронхиальной проходимости. В результате отмеченных изменений повышается напряжение кислорода в альвеолярном воздухе и, как следствие этого, увеличивается насыщение крови кислородом.
Приведенные данные свидетельствуют о снижении функционального напряжения в аппарате внешнего дыхания. Снабжение организма кислородом начинает осуществляться более экономными физиологическими механизмами (за счет увеличения дыхательного объема, улучшения равномерности вентиляции). Иначе говоря, происходит замена менее совершенных более совершенными и эффективными компенсаторными механизмам функциональной системы дыхания. В результате по комплексной оценке среди наблюдаемых больных в 2 раза увеличилось, число больных с нормальной функцией дыхания и в 1,5 раза уменьшилось число больных с выраженными нарушениями дыхания — дыхательной (вентиляционной) недостаточностью II-III степени.
Аналогичная перестройка компенсаторных реакций выявлена нами и в аппарате кровообращения. Совокупность наблюдающихся физиологических сдвигов позволяет говорить о повышении функционального уровня всей системы кровообращения. Детальный анализ показывает, что реакции сердечно-сосудистой системы под влиянием климатолечения выражаются, во-первых, в улучшении клинического состояния больных, исчезновении или уменьшении основных жалоб. Во-вторых, нормализуется пульс и артериальное давление. Так, у больных гипертонической болезнью под влиянием различных климатолечебных комплексов снижение артериального давления отмечено в 86-96% случаев. Отмечается улучшение функции сердца, обменных процессов в миокарде, улучшение кровоснабжения сердечной мышцы, на что указывает положительная динамика показателей электрокардиограммы.
Важными являются данные об изменении различных показателей, характеризующих гемодинамику. К концу климатолечения увеличивалось число больных, у которых отмечено физиологическое соответствие между минутным объемом сердца и удельным периферическим сопротивлением сосудов. У больных гипертонической болезнью нормализовалось удельное сосудистое сопротивление как периферических сосудов, так и сосудов почек, а также величины сердечного индекса. В результате к концу лечения число больных с эукинетическим типом гемодинамики (нормальным сердечным индексом) увеличилось, а с гиперкинетическим — уменьшилось. Отмечена нормализация взаимоотношения состояния центральной нервной системы, центральной и почечной гемодинамики. Это указывает на то, что климатические воздействия способствуют нормализации регулирующих механизмов.
Весьма важными являются факты улучшения функционального состояния центральной нервной системы. Под влиянием климатолечения у 60-70% больных, имевших нарушение биоэлектрической активности головного мозга, отмечено улучшение [Черфус И. С., 1978].
Приведенные данные позволяют сделать вывод о физиологических механизмах восстановления нарушенных функций при климатолечении. Под влиянием климатолечения функции дыхания и кровообращения восстанавливаются путем стимулирования более совершенных механизмов компенсации. Уже смена менее совершенных компенсаторных реакций на более совершенные — положительный показатель воздействия климатолечения. При этом конечный физиологический результат может еще и не улучшаться, но он будет достигаться более эффективным путем. Энергетически более высокие затраты при компенсации (например, путем повышенной вентиляции) заменяются энергетически более экономичными механизмами (например, за счет улучшения утилизации кислорода при снижении вентиляции).
Следовательно, общие физиологические механизмы восстановления нарушенных функций заключаются в повышении функциональных резервов, перестройке механизмов компенсации — стимуляции и развертывании наиболее совершенных компенсаторных реакций, снижении напряженности функционирования физиологических систем, уменьшении объема использования компенсаторных механизмов. В рамках общих физиологических закономерностей под влиянием различных лечебных комплексов мобилизуются физиологические механизмы в разнообразных сочетаниях, в зависимости от потребностей организма и активности воздействующих агентов. Иначе говоря, выявляется развитие определенных функциональных систем, включающих различные физиологические механизмы и направленных на обеспечение организма кислородом наиболее эффективным и экономным путем (т. е. на получение полезного peзультата).
Полученные данные дают возможность рассматривать климатолечение как один из методов восстановительной терапии. Несомненно, что функциональное восстановление организма является физиологической основой реабилитации.
В ответных реакциях организма на климатические воздействия проявляются общие физиологические закономерности реагирования организма: количественная зависимость силы раздражителя и ответной реакции организма, развитие адаптации к раздражителю, эффект суммации раздражителей, возможность возникновения запредельного торможения, эффект последействия.
Наряду с общими неспецифическими реакциями под влиянием климатических факторов возникают и специфические сдвиги в организме. А. Н. Обросов (1970) отмечает, что физические факторы являются не просто факторами неспецифического действия, но и вызывают на общем фоне специфические для каждого фактора или группы сходных по свойствам факторов ответные реакции.
Общий конечный неспецифический эффект для различных климатических воздействий проявляется на уровне целостного организма. При климатических воздействиях на первый план может выдвигаться реакция определенной физиологической системы в зависимости от особенностей раздражителя, системы термоадаптации (при аэротерапии), системы нейрогуморальной регуляции (при гелиотерапии).
Климатотерапию следует применять при нарушениях функции дыхания, кровообращения и других систем с целью их восстановления. Данные об улучшении функционального состояния организма обосновывают применение климатотерапии как метода восстановления трудоспособности больных, более быстрой их подготовки к труду после длительных заболеваний, хирургических операций.
Последнее положение можно иллюстрировать такими фактами. Число дней нетрудоспособности за год после климатолечения по сравнению с годом до лечения сократилось в различных группах больных хроническими неспецифическими заболеваниями легких в 2-6 раз. Каждый последующий курс лечения на курорте закрепляет результаты, достигнутые при предыдущем курсе, и повышает эффект трудовой реабилитации вследствие увеличения устойчивости скомпенсированного организма.
Приведенные данные со всей очевидностью обосновывают необходимость применения курортно-климатических воздействий в этапном лечении больных. Оказывая многогранное влияние на организм, нормализуя его реактивность и функциональное состояние, тренируя защитные силы, оказывая гипосенсибилизирующее действие, климатические факторы повышают эффективность других методов лечения. Облегчая процесс функционального восстановления, климатотерапия является методом реабилитации организма, способствующим восстановлению трудоспособности больных. Курорты и санатории, где имеются возможности наиболее широкого использования климатических воздействий, должны стать своеобразными центрами реабилитации больных с различными заболеваниями. В результате курортология оказывается тесно связанной с проблемой реабилитации. Необходимо только правильно использовать особенности климатических условий курортов. Расположенные в разных климатогеографических зонах, они оказывают различное влияние на организм и создают тот климатический фон, на котором наиболее эффективно действуют специальные климатические и другие лечебные курортные процедуры. Физиологическая характеристика климата определяется влиянием ведущего климатического фактора или совокупностью ряда таких факторов, создающих своеобразие погодных условий. Этим определяется и показанность данного климатического курорта для того или иного контингента больных.
Для приморского климата характерны повышенная влажность, наличие в воздухе морских солей в виде аэрозолей, благодаря чему приморский климат средиземноморского типа (южный берег Крыма) характеризуется отсутствием резких суточных и годовых колебаний метеоэлементов, что создает устойчивые (щадящие) погодные условия, предъявляющие меньше требований к адаптационным механизмам организма. В течение длительного времени здесь возможны морские купания. Воздействие УФ-радиации создает условия для полноценной гелиотерапии и борьбы со световым голоданием. Устойчивые погоды дают возможность проведения аэротерапии почти в течение всего года. Такие климатические условия являются показанными для лечения здесь больных (взрослых и детей) с хрони
ческими туберкулезными и неспецифическими заболеваниями легких, бронхиальной астмой, артериальной гипертонией, ишемической болезнью сердца, ревматическими пороками сердца, обменными нарушениями и др.
В условиях влажных субтропиков (Черноморское побережье Кавказа) при сочетании с бальнеолечением успешно лечатся заболевания сердечно-сосудистой системы (перечисленные выше), опорно-двигательного аппарата, эндокринной и нервной системы. Повышенная влажность в сочетанию с высокой температурой создают менее благоприятные, чем в Крыму, условия для лечения легочных больных. В жаркое время года сюда не рекомендуется направлять больных с выраженным атеросклерозом, нарушением коронарного и мозгового кровообращения, климактерическим неврозом, заболеваниями почек.
В приморском климате Прибалтики, где преобладают элементы тренировки и закаливания, связанные с ветрами, резкими сменами температуры, частым изменением погоды, показано климатолечение компенсированных больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями, с функциональными болезнями нервной системы, с нерезкими эндокринными нарушениями.
Горный климат со сниженным парциальным давлением кислорода в воздухе, повышенным радиационным режимом и ионизацией, значительными суточными колебаниями температур оказывает тренирующее влияние, стимулирyeт общий обмен веществ и используется преимущественно для климатотерапии больных туберкулезными и и неспецифическими заболеваниями легких без легочно-сердечной недостаточности. Климат пустынь и полупустынь с длинным жарким летом и устойчивой погодой показан преимущественно почечным больным (хронические нефриты, нефрозы с достаточной функцией почек, особенно концентрационной, без нарушения кровообращения).
Пребывание на климатическом курорте может возмещать недостаток природно-климатических факторов (естественной УФ-радиации, аэроинов, природного кислорода), тем самым предупреждая, сглаживая и ликвидируя патологические состояния, зависящие от дефицита этих факторов (рахит и другие заболевания, связанные с D-витаминной недостаточностью, различные проявления кислородной недостаточности и т. д.).
