Панин Л.Е., академик РАМН
На земном шаре северные районы занимают большую площадь на территории России, Канады, США (Аляска), Скандинавии и Дании (Гренландия). Самые обширные по площади районы находятся в России. Только Сибирский Север занимает территорию в 3,8 млн. кв. км. По климатическим условиям это самые экстремальные на Земле районы. Известно, что полюс холода (Оймякон) находится в Якутии. Здесь проживают малочисленные народы Сибири и Севера, ведётся обширная хозяйственная деятельность, связанная с разработкой природных минеральных ресурсов. На территории Сибири и Севера добывают нефть, газ, уголь, золото, алмазы, полиметаллические руды и т.д. С точки зрения перспективы добычи энергоресурсов (нефть, газ, газоконденсат) большой интерес представляют шельфы Северного Ледовитого океана. Это определяло и будет определять в дальнейшем миграцию сюда пришлого населения из других более мягких в климатическом отношении районов.
Адаптация человека к экстремальным экологическим условиям, состояние его здоровья и работоспособности тесно связаны. Всё это делало необходимым разработку нового направления в здравоохранении – приполярной медицины. Именно с этой целью в 1970г был создан в г. Новосибирске Сибирский филиал Академии медицинских наук. Его возглавил известный в стране учёный-клиницист В.П. Казначеев. Он же стал директором академического института – Института клинической и экспериментальной медицины.
Вклад коллектива института в развитие нового направления огромен. В результате интенсивной экспедиционной деятельности на территории Азиатского Севера и Антарктиды стали складываться совершенно новые представления об адаптации человека как процессе и адаптации как состоянии. Оказалось, что в экстремальных условиях высоких широт изменяются все виды обмена: белков, жиров, углеводов, витаминов, макро -и микроэлементов. Формируется полярный метаболический тип. Организм переходит на новый уровень гомеостаза, для которого характерны иные экологически обусловленные нормы состояния его внутренней среды (кровь, лимфа, межклеточная жидкость), иные критерии оценки функциональной активности органов и систем. Например, для энергетического обмена важную роль играет переключение его с углеводного типа на липидный. Это приводит к тому, что вклад углеводов в энергетический обмен организма становится ниже, а жиров (липидов) – выше. В крови увеличивается содержание транспортных форм жира -липопротеинов очень низкой (ЛПОНП) и низкой (ЛПНП) плотности, т.е. тех форм, которые относят к атерогенным. Однако на Севере это не приводит к развитию атеросклероза или ИБС. Высокая активность связанной с эндотелием сосудов липопротеиновой липазы (ЛПЛ) и печёночной триглицеридлипазы (ПТЛ) приводят к значительному увеличению содержания липопротеинов высокой плотности (ЛПВП), которые относят к антиатерогенной фракции ЛП. Баланс атерогенных и антиатерогенных форм ЛП в крови восстанавливается. Более того, он даже смещается в сторону антиатерогенных форм. Относительное содержание ЛПВП в крови может увеличиваться до 60%, а это благоприятное явление. Конечно, факторы риска сердечно - сосудистой патологии на Севере существуют и они те же, что и в других регионах мира. Это стресс (состояние тревожности), неправильное питание, гиподинамия, вредные привычки (курение, алкоголизм). На Севере они действуют значительно активнее.
ЛПОНП и ЛПНП являются также факторами риска для развития гипертензивных состояний и диабета. Нами впервые было показано, что аполипопротеин В (апо В), входящий в структуру атерогенных форм ЛП обладает контринсулярным действием и способствует развитию диабета 2 го типа. Диагноз диабет часто ставится по обнаружению сахара в моче. Однако на Севере у людей снижается почечный барьер для сахара и других низкомолекулярных соединений, например, таких как витамины. Появление сахара в моче сочетается с низким содержанием его в крови, содержание инсулина в крови также снижается. Такой диабет, экологически обусловленный, носит функциональный, транзиторный характер. Однако нужно помнить, что на Севере легко может развиться и диабет 2го типа. Если человек находится в состоянии хронического стресса, употребляет избыточное количество углеводов и для него характерно состояние гиподинамии, то вы имеете полный набор факторов риска для развития диабета 2го типа. Врач, работающий на Крайнем Севере об этих особенностях должен знать.
Экстремальные условия Севера и приполярных территорий человек, конечно, воспринимает как стрессовые. Но он не может, находится постоянно в состоянии стресса. Хорошо известно, что последний, сопровождается повышением в крови содержания стероидных гормонов. Однако на Севере у человека концентрация данных гормонов незначительно выше по сравнению с другими более мягкими климатическими районами страны. Оказалось, что организм использует ещё один дополнительный механизм реакции на стресс – снижает содержание инсулина в крови, который играет роль контргормона по отношению к глюкокортикоидам. Этот диабет мы назвали “диабетом напряжения “. Такой диабет наблюдал ещё Клод Бернар, когда у голодающих кроликов обнаружил сахар в моче при скармливании им моркови. Он назвал его “hungerdiabetis “- голодный диабет. “Это было в 80х годах 19 столетия. Позднее в своих работах мы воспроизвели эти результаты. Оказалось, что при голодании сахар в моче появляется при нормальном содержании его в крови. Механизм данного явления был раскрыт нами позднее. Оказалось, что он связан с контринсулярным эффектом апо В – содержащих ЛПНП и ЛПОНП. Именно такой диабет лежит в основе переключения энергетического обмена с углеводного типа на липидный в экстремальных условиях Крайнего Севера. В этих условиях основным источником углеводов, необходимых для мозга и других тканей становятся процессы гликонеогенеза – образование глюкозы из белков и частично жиров. Они протекают в печени. Это нами было экспериментально подтверждено.
Подобные изменения всех видов обмена веществ естественно предъявляют другие требования к характеру питания человека. На Севере снижается потребность в углеводах и повышается потребность в белках и жирах. Снижение интенсивности углеводного обмена уменьшает потребность организма в ряде водорастворимых витаминов, таких как В1, В2. Одновременное усиление жирового обмена повышает потребность в жирорастворимых витаминах, таких как А, Д, Е, играющих роль антиоксидантов по отношению к ненасыщенным жирным кислотам. Организм человека на Севере предъявляет особые требования к питанию и ведёт себя как тонкая самонастраивающаяся система.
На Севере большое значение также приобретает ещё одна проблема. Это низкая минерализация воды в местных реках. Снижение минерального состава воды связано с разбавлением стока местных рек в связи с активным таянием снега весной и летом. В этот период возникает проблема дефицита макро- и микроэлементов. Известно, что минеральные вещества играют важную роль в ассимиляции организмом витаминов. Использование в пищу низкоминерализованной воды приводит к развитию вторичных гиповитаминозов. Мы показали, что успешное решение этой проблемы на Севере связано с использованием витаминно-минеральных композиций. Сегодня мы знаем, что аналогичная задача решалась и в космической медицине. Нами на Севере широко использовались не только такие витаминно-минеральные композиции, но и естественные дополнительно витаминизированные продукты питания (соки, молоко, дрожжевой напиток). Оказалось, что они гораздо эффективнее решают проблему гиповитаминозов, чем аптечные поливитаминные препараты.
В науке есть такое понятие как “обусловливающий фактор“. Занимаясь проблемой адаптации человека на Севере мы пришли к выводу, что здесь важную роль играет “метаболическое обусловливание“. Известно, что макрофаг занимает ключевые позиции в обмене липопротеинов крови: ЛПВП, ЛПНП и ЛПОНП. На Севере у человека обмен липопротеинов значительно выше. Это ложится большой нагрузкой на макрофаги, особенно их печёночный пул. Однако макрофаг отвечает и за многие другие функции. Известно, что макрофаг - ключевая клетка системы иммунитета. Переключение макрофагов на другие функции снижает их роль в формировании иммунного ответа. Например, на Севере это приводит к “прорыву“ антигенов кишечной микрофлоры в лимфоидную систему организма с последующим усилением иммунного ответа. По данным Д.Н. Маянского (1981) у северян выявлены высокие титры антител к общей аллергеноактивной фракции энтеробактерий. Это наиболее ярко проявляется первые 10 лет проживания на Севере. Угнетение работы “макрофагального фильтра“ в отношении бактериально-вирусной инфекции определяет б¢ольшую подверженность человека на Севере инфекционным заболеваниям. Похожая ситуация складывается и в отношении течения воспалительных процессов.
Нами впервые было показано, что макрофаг отвечает за процессы клеточной регенерации в патологическом очаге любой этиологии. Усиление экспрессии генов и синтеза белка в клетках в очаге воспаления происходит под влиянием кооперативного механизма действия продуктов деградации клеток, стероидных гормонов и ЛПВП. Он реализуется в макрофагах и проводит к образованию биологически активного комплекса восстановленные формы стероидных гормонов (тетрагидросоединения) – апоА-1. Последний запускает процессы регенерации. Угнетение фагоцитарной активности макрофагов подавляет действие этого механизма, что способствует хронизации воспалительной патологии у человека на Севере. С этим явлением врачи постоянно сталкиваются.
Воспаление и иммунитет тесно связаны друг с другом. ”Воспаление, - писал И.И. Мечников, - является важнейшим проявлением иммунитета организма“. Эту же мысль в своих работах развивал И.В. Давыдовский. Он писал: “Можно говорить о принципиальной близости иммунитета к воспалению – всё равно, будет ли стоять вопрос о значении иммунитета для воспаления или, наоборот, о значении воспаления для иммунитета“. На Севере легко убеждаешься, что это действительно так.
Север – это холод. Человек, адаптированный к холоду, предпочтительнее окисляет жирные кислоты, что и было нами показано. Часть энергии окисления тратится на обогрев организма, а часть – на выполнение химической или физической работы. На Севере теплопродукция выше, что приводит к снижению КПД физической работы. Отсюда следует: чтобы нормально выполнять физическую работу на Севере суточная калорийность пищевого рациона человека должна быть выше на 10%, чем это необходимо в регионах с умеренным климатом.
Интересно, что адаптированный к холоду человек, старается снизить свои теплопотери. Средневзвешенная температура кожи у него снижается. Снижаться может даже температура ядра тела, хотя и незначительно. Мы говорим, что система терморегуляции переходит на другой уровень гомеостаза. Однако , на Севере могут быть и исключения из общего правила. Люди, стремящиеся носить тёплую одежду, утрачивают эти особенности адаптации к холоду. Именно у них нередки случаи обморожения и даже замерзания, что наблюдается часто в состоянии алкогольного опьянения.
Выявлены особенности использования фармакологических препаратов для лечения различных заболеваний на Севере. Они связаны с повышенным окислением их в системе метаболизма ксенобиотиков организма и с активным клиренсом. Данная проблема нуждается в дальнейшем изучении.
Проживая в средних и низких широтах, мы все привыкаем к закономерной и неизбежной смене дня и ночи. Это формирует в организме циркадные (околосуточные) ритмы. Ритмичной становится активность всех функциональных систем организма. На Севере светопериодика совсем другая. Полярный день сменяется полярной ночью, а между ними действует более естественная для нас смена дня и ночи, определяющая привычную продолжительность суток. Внутрисистемные и многочисленные межсистемные связи в организме нарушаются. Возникают десинхронозы, которые лежат в основе формирования хронопатологии у человека на Севере. Клинически это проявляется в снижении умственной и физической работоспособности, нарушении сна, эмоциональной нестабильности, непредсказуемости поведения человека и т.д.
В период полярной ночи возникают признаки сенсорной депривации, развиваются депрессивные состояния, иногда порождающие суицидные поступки. В период полярного дня доминируют повышенная возбудимость ЦНС, раздражительность, нарушение сна, различные вегетативные расстройства, в первую очередь, кардиогенного характера и т.д. Всё это нуждается в правильной психотропной терапии, грамотном поведении врача – невропатолога и психиатра.
В развитии психосоматической патологии на Севере важную роль играет “синдром психоэмоционального напряжения“. Ведущим его признаком является развитие тревожности. Тревожность – это эмоциональная окраска состояния, которое характеризуется ожиданием непредсказуемой угрозы и опережающей мобилизацией энергетических ресурсов и резервных возможностей организма. Функционально близким понятием к нему является дистресс по Селье (1960). Клинически она сопровождается повышением внутренней напряжённости, раздражительности и при нарастании тревожной симптоматики может переходить в невроз или депрессию. Такие состояния хорошо снимаются транквилизаторами бензодиазепинового ряда (седуксен, элениум), которые подавляют активность моноаминоэргических систем мозга. Отсюда следует, что тревожность формируется на фоне повышения активности центральных моноаминергических систем: норадренергической, дофаминергический и серотонинергической. Доминирующую роль играет все-таки норадренергическая система. Выход в психосоматическую патологию здесь определяется индивидуальными особенностями ВНД. У интровертов – это развитие ишемической болезни сердца, у экстравертов – гипертонической болезни. Однако могут быть и другие проявления психосоматической патологии: заболевания нервной системы, язвенная болезнь желудка и 12-перстной кишки. Увеличивается также процент инфекционных и простудных заболеваний.
На Крайнем Севере мы столкнулись с более высокой зависимостью человека от алкоголя. Формирование такой зависимости здесь идёт быстрее, чем в умеренных широтах (~ на 5 лет раньше). Оказалось, что у северян в различных клетках снижается скорость гликолиза, метаболическим ответвлением которого является образование эндогенного (собственного) этанола (ЭЭ). Снижение образования ЭЭ, участвующего в образовании гормонов позитивного настроения, приводит к потребности повысить его содержание в крови за счет алкогольных напитков. Постепенно это формирует метаболическую зависимость от алкоголя. В дальнейшем уже в условиях эксперимента нами была разработана пропись антиалкогольного препарата РL – алко и получено разрешение на его применение для коррекции отмеченных выше нарушений обмена веществ у человека. Препарат оказался весьма эффективным.
Таким образом, приполярная медицина – это новое направление в здравоохранении, опирающееся на знание механизмов адаптации. Однако в короткой статье о проблемах приполярной медицины можно говорить только конспективно и заинтересованного читателя я адресую к специальной дополнительной литературе (см. список).
Северная фармакология и приполярная медицина ещё не стали достоянием практикующего врача. Они нуждаются в дальнейшем развитии. Однако краеугольные камни в эти направления уже заложены работами Института клинической и экспериментальной медицины, Института биохимии, Института физиологии и др.
Возвращаясь к проблеме адаптации человека к различным климатогеографическим условиям, существенно отличающимся друг от друга, следует сказать следующее. В организме человека и животных функционирует большое количество гомеостатических систем: энергетический гомеостаз, антигенно-структурный гомеостаз, водно-солевой гомеостаз, температурный гомеостаз и др. В различных экологических условиях они изменяют характер своей работы, естественно, разные системы в разной степени. Мы говорим, что в новых экологических условиях организм переходит на новый уровень гомеостаза (или гомеостазиса). В данном случае это определяет адаптацию как состояние. А сам процесс перехода с одного уровня гомеостаза на другой обозначается термином - гомеорезис. Он определяет адаптацию как процесс. При наличии дефектов в работе каких-либо гомеостатических систем можно говорить о незавершённой адаптации. В таких случаях возможно включение компенсаторных механизмов за счёт других гомеостатических систем. Если этого оказывается недостаточно, развивается предпатологическое состояние, которое затем переходит в патологию.
