Контраст колебаний температур воздуха в северных и центральных районах России выше, чем на юге, соответственно выше и его тонизирующее воздействие на организм. Особого внимания заслуживают реакции органов дыхания при холодовом воздействии.
В своих исследованиях этой проблемы ученые установили ряд интересных фактов. Известно, что микроциркуляторное кровеносное русло слизистой оболочки нашей воздухоносной системы состоит из структурно-функциональных участков, которые были названы функциональными модулями. С использованием инъекций тушь-желатиновой массы в слизистую дыхательной системы было показано, что эти модули объединены в микроучастки слизистой оболочки. Именно они создают необходимое для кровоснабжения количество капилляров, обеспечивающих нужную скорость притока и оттока крови при возрастании нагрузки на дыхательную систему. Модули отличаются в зависимости от их нахождения в хрящевых, мембранозных или лимфоэпителиальных микрорайонах слизистой оболочки трахеобронхиального дерева. Ранее учеными было установлено, что микроциркуляторные модули являются центральной частью функциональных элементов любого органа. В дыхательной системе человека границы такого модуля ограничены капиллярной сетью, синхронно работающей вместе с привносящей кровь артериолой и отводящей кровь венулой.
Микроциркуляторные модули очень точно приспособлены к обеспечению функций соответствующего участка органа, где они залегают. Они обеспечивают многочисленные связи между слизистой и окружающими тканями (клетками эпителия, элементами рыхлой соединительной ткани).
Тканевые компоненты слизистой оболочки ориентированы вокруг каждого модуля. Количество бокаловидных клеток слизистой, число рядов клеток эпителия, толщина собственной пластинки тем больше, чем большей мощностью обладает микроциркуляторный модуль. Микроциркуляторные органы и окружающие их ткани образуют соединительно-тканевые микрорайоны, обеспечивающие те или иные функциональные особенности прилежащего к ним участка органа или ткани. Вокруг хрящевых частей дыхательного горла и бронхов микроциркуляторные модули ориентированы вокруг хрящевых полуколец, а снабжаются артериолами, которые заходят в межхрящевые промежутки. При изменении нагрузки или условий терморегуляции модули срочно приспосабливаются изменением кровотока и других реакций (адаптируются к холоду) в течение первых десяти дней. Рассмотрим зависимость работы этого механизма от времени воздействия холода на тело человека.
На 1–3 день воздействия холода обнаруживаются значительные вариации диаметра и площади обменной поверхности микрососудов с преобладанием их расширения. В клетках эндотелия увеличивается количество мельчайших пузырьков с жидкостью (т. е. растет число пиноцитозных везикул), увеличивается число и величина клеточных цитоплазматических выпячиваний. В результате «магистрализации» капиллярного русла нарастает площадь обменной поверхности капилляров и улучшается снабжение организма кислородом.
С 1 по 10 день увеличиваются в размерах и усиливают свою функцию эпителиальные клетки бронхов, а в подлежащей собственной пластинке бронхов усиливается «пропотевание» жидкости из плазмы крови.
Примерно 15–20 дней при продолжении действия холода продолжается долговременная адаптация. При этом усиливаются восстановительные процессы в слизистой: увеличивается высота клеток эпителия, улучшается работа изгоняющих пыль клеточных ресничек, уменьшается обводнение тканей дыхательных путей.
С 15 дня к этому присоединяется усиленное раскрытие имеющихся и образование новых капилляров.
При продолжительности действия холодового фактора более 25–30 дней в модулях можно обнаружить явления нарушения адаптации. При этом отмечается нарушение микроциркуляции крови в слизистой оболочке мелких бронхов, уменьшается число раскрытых и активно пропускающих кровь капилляров, происходит расширение венул. В этот период может ощущаться нарушение кровотока в модулях. Кровоток в сосудах становится прерывистым из-за «слипания» (или сладжирования) отдельных клеток крови – эритроцитов, раскрываются микрососуды – анастамозы, соединяющие артериолы и венулы, наблюдается отек собственной пластинки и скопление вокруг нее лейкоцитов (лимфоцитов, нейтрофилов, эозинофилов). Мерцательный эпителий дыхательных путей «лысеет», теряя микроволоски – ворсинки, функция которых состоит в выталкивании попавшей в дыхательные пути пыли.
Холодовое воздействие способно стимулировать целый ряд компенсаторных изменений в гемоиммунной системе. Так, умеренное сгущение крови после воздействия холода приводит к увеличению числа клеток, активно транспортирующих кислород, – эритроцитов. В самих этих красных кровяных шариках увеличивается концентрация дыхательного пигмента – гемоглобина. Увеличивается скорость оседания эритроцитов. В периферической крови повышается уровень лейкоцитов – клеток, противостоящих внешней микробно-вирусной агрессии, в основном за счет фагоцитирующих микробы клеток – нейтрофильных лейкоцитов (так называемых микрофагоцитов) и моноцитов или макрофагов. При закаливающих процедурах эти изменения нестойки, и в течение нескольких часов они возвращаются к норме.
По данным российских ученых-медиков, перераспределительные процессы в клетках крови приводят к тому, что в организме человека осуществляется переход гемоиммунной реакции клеточного типа (ГИРКТ) на качественно новый уровень функционирования, позволяющий клеткам крови обеспечивать возросшие «запросы» организма в кислороде, питательных веществах, в борьбе с собственной и «пришлой» инфекцией.
В этой реакции определяется три уровня функционирования. При мобилизации защитных сил организма ГИРКТ переходит с отрицательного на граничный уровень, при котором клетки крови развивают свою наивысшую функциональную активность. При ее расчете по предложенному нами ранее морфологическому показателю реактивности лейкоцитарной формулы крови последний возрастает с 5–8 баллов до 13 баллов. Этот показатель используется медиками для контроля за «дозой» охлаждения.
Главный нейрохирург Первого военно-морского клинического госпиталя в Петербурге А.Ю. Чудаков, используя с прогностической целью этот показатель у людей, подвергшихся переохлаждению, установил следующее: в случае тяжелого переохлаждения наряду с повышением в крови концентрации гемоглобина до 160 г/л имеет место отсутствие «отклика» системы «белой крови» и морфологический показатель реактивности оставался низким (в пределах 5–8 баллов).
В экспериментах с теплокровными животными был отмечен также еще один интересный факт воздействия холодного «купания» на кровь. У белых крыс под воздействием холодной воды при температуре от +10 до +4 °C реакция организма на процедуру различалась в зависимости от времени охлаждения. При длительном охлаждении в периферической крови появлялись поврежденные эритроциты различной конфигурации (клетки, напоминающие подковы, серпы, мишени, шары и тому подобное).
При кратковременном воздействии в крови преобладали «полноценные» эритроциты дискоидной или тороидальной формы, а также небольшое число клеток, напоминавших по конфигурации ежиков (эхиноциты) или полуспущенные мячи (стоматоциты). При кратковременном охлаждении крыс с ожогами кожи последние заживали быстрее, чем в случаях, когда животных охлаждали длительное время.
Температурная тренировка стимулирует также обмен веществ, работу всех систем организма, в связи с чем совершенствуется его теплорегуляция. Во многих исследованиях показано, что обдувание кожи прохладным воздухом оказывает тренирующее действие на тактильные рецепторы, а через них регулируется мышечный тонус, кровоснабжение как внутренних, так и периферических органов.
Температурная тренировка стимулирует обмен веществ, работу всех систем организма
Учеными выяснена следующая закономерность: на уровне целостного организма человека его приспособление к воздействию холода захватывает все уровни функциональной организации – от молекулярного и клеточного до органного и системного. При этом организм стремится сохранить гомеостазис – постоянство внутренней среды, то есть функциональные, иммунологические и биохимические константы, которые испытывают на себе непривычное воздействие холода. Как установлено, организм вынужден мобилизовать определенные физиологические механизмы, объединяющиеся в функциональные системы, которые поддерживают его жизнедеятельность на необходимом уровне по принципу саморегуляции. Такие функциональные системы обеспечивают приспособление организма к холоду, закрепляя преобладание механизмов защиты над максимально возможными отклонениями каких-либо реакций или параметров организма под влиянием холода. Ученые установили, что в индивидуальном приспособлении организма человека к изменившимся условиям играют роль следующие факторы:
