Главная » Методы и системы оздоровления » Методики оздоровления, основанные на соблюдении биологических ритмов

Все живые существа на Земле, от растений до высших млекопитающих, подчиняются биологическим ритмам. Изучением этих процессов занимается наука о биоритмах – хронобиология. Эта наука исследует ритмические процессы на различных уровнях организации живого: бесклеточные системы, клетка, одноклеточные организмы, культуры клеток и тканей, многоклеточные животные и растения, популяции организмов. Известно, что биологические ритмы широко распространены в живой природе, имеют эндогенное происхождение и зависят от ритмических изменений во внешней среде (фото-, термо-, баропериодичность, колебания электромагнитного поля Земли и др.). Взаимодействие биологических ритмов друг с другом и с периодически изменяющимися условиями среды формирует временную организацию биологических систем, лежит в основе адаптации организмов и обеспечивает единство живой и неживой природы. Биологические ритмы независимо от длины периода и частоты их колебаний (суточные, лунные, сезонные, годичные и др.) отражают процессы регуляции функций организмов.

Еще в древние времена люди без труда замечали ритмические изменения, происходящие в природе: смену времен года; восход, движение солнца по небу каждый день и его заход; фазы луны; чередование приливов с отливами. Задолго до того, как люди узнали о вращении Земли и движении планет вокруг Солнца, они наблюдали эти изменения, задумывались об их смысле, устраивали в их честь церемонии и праздники, приурочивали к ним свою каждодневную деятельность.

Практически все древние цивилизации имели календарь в той или иной форме, а календарь отражает цикличность процессов на Земле. Различные культуры использовали подобные календари для расчетов и предсказаний процессов в окружающей природе или даже физиологических процессов конкретного человека. Из известных древних календарей наиболее адаптированным для медицинских целей является китайский календарь. Философия древнего Китая включала в единое целое математические законы, законы обращения планет, формирования музыкального ряда и медицинские знания. Например, двенадцатилетний цикл (каждому году было присвоено свое название, например, год «лошади»), однако, если в одном из этих циклов год проходил под символом «водяной лошади», то через 12 лет это будет другой год, например «деревянной лошади». Таким образом, циклы по 12 лет объединялись по пять в большие 60-ти летние циклы. Древнекитайский календарь, а также календарь Майя оперировали циклами Солнца (Джилберт Э., 2000). В Тибетской медицине все методы оздоровления построены на соблюдении ритмов активации основных начал (рлунг, мкхрис, бад-кан). Лечение конкретного органа необходимо было проводить в период активации доминирующнго в нем начала, например лечение печени во время активации мкхрис (желчи). Период активности мкхрис – весна, а время суток – с 23 до 3 часов ночи. А вот проводить профилактику и соблюдать наиболее щадящий режим, по мнению китайских и тибетских врачей, необходимо осенью, в период максимального ослабления печени.

Биологические ритмы были известны и в Древней Греции и Риме. Там даже высаживали растения, биологические ритмы которых позволяли определять время суток (Цветочные часы, 1984). Идеи о ритмичном характере процессов в природе и в организме человека выдвигались в трудах античных философов (Гераклит, Платон, Аристотель и др.), в средние века и эпоху Возрождения (Ф. Бэкон, Т. Браге, И. Кеплер и др.). В средневековой Европе были популярны «часословы», которые описывали различные виды сезонной и суточной активности и предлагали верующим для каждого случая специальные молитвы. 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». Каждый из «приливов» тканевой жидкости, по мнению Врена, длился шесть часов. Гуморальный цикл начинался в девять часов вечера выделением первой гуморы желчи «сhole» и продолжался до трех утра. Затем наступала фаза черной желчи «melancholy», за которой следовала флегма «phlegma», а затем и четвертая гумора «кровь» (Гриневич В., 2005).

Первое научное наблюдение биологических ритмов в 1729 году сделал французский астроном Жан-Жак де Меран (Mairan Jean Jaques d'Ortous de), заметив, что цветок гелиотропа раскрывается днем и закрывается ночью. Ученый решил проверить, обусловлено ли движение лепестков реакцией на свет и темноту. Он спрятал растение в темную комнату и начал наблюдать за ним. Оказалось, что цветок не только продолжал раскрываться и закрываться в отсутствие света, но его цикл в точности соответствовал смене дня и ночи. После этого Меран пришел к выводу, что ритмы растения контролируются каким-то внутренним механизмом (БСЭ, 2002). В 1920 американские учёные У.У. Гарнер и Х.А. Аллард открыли фотопериодизм у растений, механизмы которого, как было установлено позже, тесно связаны с биологическими ритмами.

В изучение биологических ритмов значительный вклад внесли русские и советские учёные. Над проблемой восприятия времени животными и человеком работали И.М. Сеченов, И.П. Павлов, В.М. Бехтерев (см Бехтерев В.М., 1991). Н.Е. Введенский и А.А. Ухтомский дали научное объяснение закономерностям ритмических воздействий на клетку и явлению «усвоения» клеткой внешнего ритма. В.И. Вернадский впервые рассмотрел биосферу как систему, организованную не только в пространстве, но и во времени (Вернадский В.И., 2002). Цикл исследований биологических ритмов у человека и животных был проведён К.М. Быковым. Основатель гелиобиологии А.Л. Чижевский изучал влияние солнечных ритмов на биологические объекты (Чижевский А.Л., 1976). Роль биологических ритмов в регуляции функций организма и их изменениях в условиях космического полёта освещены в работах В.В. Ларина (Бабийчук А.Н., 1979).

В настоящее время экспериментально изучено большое количество периодических процессов в биосистемах: фотосинтез, биохимические реакции, гликолиз, численность видов и др. Но в данном разделе нас интересуют только физиологические биоритмы человека, которые являются частным случаем биоритмов и подразумевают колебания параметров функциональных систем организма и отдельных клеток. В настоящее время известно, что «физиологические ритмы составляют основу жизни. Одни ритмы поддерживаются в течение всей жизни, и даже кратковременное их прерывание приводит к смерти. Другие появляются в определенные периоды жизни индивидуума, причем часть из них находится под контролем сознания, а часть протекает независимо от него» (Л. Гласе и М. Мэки, 1991). Основная классификация биоритмов основывается на их периодичности (Halberg F, 1964):

• ритмы высокой частоты (от долей секунды до 30 минут);
• ритмы средней частоты: ультрадианные (от 0.5 до 20 часов); циркадианные ритмы (20-28 часов); инфрадианные ритмы (от 28 часов до 2,5 дней);
• ритмы низкой частоты: циркасептанные (около 7 суток); циркавигинтанные (от 20 суток до нескольких лет); мегаритмы с периодом в десятки и сотни лет.
• Ритмы высокой частоты (от доли секунды до 30 мин) протекают на молекулярном уровне, проявляются на ЭЭГ, ЭКГ, регистрируются при дыхании, перистальтике кишечника и др.)

Средневолновые ритмы, периодичность которых составляют минуты или часы, протекают на органов и систем органов. Наиболее изученными из ритмов средней частоты являются циркадианные (циркадные) ритмы. Понятие об околосуточных или циркадных ритмах сформулировал Halberg F. (США) в 1959 г., он же дал представление о временной координации физиологических функций организма (http://www.medplus.org/civ-pics/frans.htm). Циркадные ритмы напрямую связаны с циклической сменой освещенности, то есть с вращением Земли вокруг своей оси. Они есть у всех живых существ на Земле: растений, микроорганизмов, беспозвоночных и позвоночных животных, вплоть до высших млекопитающих и человека. В 1959 году Ашофф обнаружил закономерность, которую потом назвали «правилом Ашоффа». Оно 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». Действительно, 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 циркадные колебания организма.

В основе циркадного ритма лежит физиологический процесс выработки гормона мелатонина эпифизом. Мелатонин вырабатывается только в темное время суток, время его присутствия в крови прямо пропорционально длительности световой ночи. В ряде случаев бессонница у пожилых людей связана с недостаточностью секреции мелатонина эпифизом, поэтому в качестве снотворного используются даже препараты мелатонина. Этот гормон вызывает снижение температуры тела, регулирует продолжительность и смену фаз сна. Так, например, медленноволновая и парадоксальная фазы сна сменяют одна другую 4-5 раз за ночь, что полностью совпадает с изменением концентрации мелатонина в крови. Циркадные ритмы определяют активность метаболических процессов в организме. Днем повышаются энергетические процессы (при которых происходит расщепление веществ и получение энергии), а в ночное время увеличивается синтетическая активность (накопление питательных веществ). Не зря говорят: «Дети растут во сне». Эти процессы также определяются гормональными изменениями. Наступление световой ночи сопровождается повышением выработки гипофизом СТГ, а выработка АКТГ снижается. Известно, что СТГ стимулирует анаболические процессы, а АКТГ вызывает выброс в кровь адреналина и других глюкокортикоидов из коры надпочечников, обладающих катаболической активностью.

Siegel J.M. et al (1983) из Исследовательского центра сна (Sleep Research Center) Станфордского университета в Калифорнии установили, что деление людей на «жаворонков» и «сов» совершенно справедливо. У «жаворонков» максимум выброса кортизола в системный кровоток происходит рано (в 4-5 часов утра). Поэтому «жаворонки» более активны в утренние часы, но они быстрее утомляются к вечеру, т.к мелатонин поступает в кровь задолго до полуночи. У «сов», наоборот, мелатонин выделяется 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.

По мнению ряда авторов, синтез белка и динамика концентрации гликогена, колебания скорости синтеза ферментов (Белкина Н.В., 1994) лежат в основе суточного ритма обмена веществ. Эксперименты показали, что механизм биологических часов сопряжен с циклическими изменениями АТФ в цитоплазме клеток (Jones PC., 1970). Отмечены суточные колебания работоспособности (Cornelissen G, 1980). Предполагается, что они отражают циркадианные ритмы психических процессов, например, люди утреннего и вечернего типов имеют разный порог возбудимости, «жаворонки» являются экстравертами, а «совы» интровертами (Colquhoun WP., 1970). Зарегистрированы суточные колебания мышечной силы, интеллектуальной продуктивности, внимания, кратковременной памяти (Buck L, 1977), порога зрительного восприятия, сенсомоторных реакций (Aschoff J. et al., 1970).

Ученые выяснили, что основным органом «циркадианной активности» в организме человека и животных является супрахиазматическое ядро головного мозга. Даже если удалить его (например из мозга грызунов) и имитировать физиологические условия, то несколько месяцев в нейронах ядра будут циклически меняться частота и амплитуда поляризации мембраны, а также уровень выработки нейротрансмиттеров. Уникальность супрахиазматического ядра еще и в том, что в его клетках работают так называемые «часовые гены». Продукты этих генов образуют в цитоплазме нейронов комплексы, которые проникают в ядро и подавляют активацию «часовых генов». В результате концентрация белковых комплексов в цитоплазме снижается, что снова активирует гены для производства новой порции белков. Таким образом осуществляется цикличность процессов в супрахиазматическом ядре, из него сигналы передаются в нейроэндокринные железы (гипофиз), которые посредством гормонов (например, АКТГ) воздействуют на внутренние органы. Однако, и 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 (Ko CH, 2006).

Циклично функционирующие органы довольно легко вывести из-под контроля супрахиазмати ческого ядра. В экспериментах ночных грызунов кормили только в светлое время суток. Для мышей это так же противоестественно, как для человека, которому давали бы возможность есть только ночью. В результате циркадная активность часовых генов во внутренних органах животных полностью перестроилась и перестала совпадать с циркадной ритмикой супрахиазматического ядра. Возвращение же к нормальным синхронным биоритмам происходило сразу после начала их кормления в обычное для них время бодрствования, то есть ночное время суток. Механизмы этого феномена пока неизвестны, но  точно ясно, что вывести все тело из-под контроля супрахиазматического ядра просто - надо лишь кардинально изменить режим питания, начав обедать по ночам. Эти исследования показывают, что здоровье человека зависит не только от его образа жизни, но и организации образа жизни во времени! Это можно продемонстрировать на примере сердца. В искусственных условиях оно проявляет значительные циркадные колебания, что выражается в циклическом изменении его сократительной функции и уровня потребления кислорода. Биоритмы сердца совпадают с активностью «сердечных» часовых генов. В гипертрофированном сердце колебания его активности 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 (Гриневич В., 2005). Существование циркадианных ритмов в сердце подтверждается также клиническими наблюдениями. По данным Muller JE et al (1987), пик количества сердечных приступов приходится на временной промежуток с 7 до 11 часов утра. Это связано с циркадной активацией сердечно-сосудистой системы и концентрации гормонов в крови.

Среди низкочастотных биоритмов (с периодами больше трех суток) есть циркасептанные (7±3 суток), циркадисептанные (14±3 суток), циркавигинтанные (21±3 суток), циркатригинтанные (30±5 суток) и даже цирканнуальные (1 год±2 месяца). В эту же группу некоторые исследователи включают и макроритмы, связанные с циклами солнечной активности, которые, в свою очередь, тоже весьма различны - их периоды длятся от двух до 35 лет. В данный диапазон входят следующие физиологические ритмы, описанные учеными: околонедельная ритмика артериального давления, концентрации лейкоцитов и эритроцитов, гемоглобина (Анна-Гельдыева А.Г., 1968), заболеваемость инфарктом миокарда (Заславская Р.М., 1989), недельные циклы интеллектуальной активности, 17 сексуальных побуждений и тематических сновидений (Пэрна Н.Я., 1925), 2-х недельный прирост массы детей (Яцык Г.В., 2002), трехнедельные колебания температуры тела у мужчин, околомесячные эндокринные и метаболические циклы (Н.А. Агаджанян, 1989) и т.д

К месячным и сезонным ритмам относятся, например, менструальный цикл у женщин равный в среднем 29,5 суток. На протяжении этого цикла в организме происходит целый ряд изменений - колеблется температура тела, меняется содержание сахара в крови, масса тела, снижаются общие адаптационные способности. Характерны и психологические изменения: эмоциональная лабильность, напряженность, утомляемость (Ашофф Ю., 1984). К данному диапазону относят также циклы адаптационных, иммунных и двигательных возможностей, периоды которых находятся в непосредственной близости друг от друга - 1, 8, 12 -ые месяцы от даты рождения (Шапошникова В.И., 1975).

Помимо окологодичных колебаний к группе ритмов низкой частоты относятся многолетние ритмы (мегаритмы). Например, ритмы физиологических и психических показателей организма человека с периодами около 3, 5-7 лет, например, при обследовании 3000 детей выявлено, что наименьший прирост силы происходит в 9, 12, 17 лет у мальчиков; у девочек - после 12, 14, 16 лет, то есть выделены трехгодичные ритмы у мужчин и двухгодичные - у женщин (В.И. Шапошникова, 1980). Вообще, к настоящему моменту описано около 500 биологических ритмов в организме человека.

Изучение биологических ритмов важно для современной науки и медицины, по крайней мере, по двум причинам. Во-первых, знание физиологических ритмов позволяет прогнозировать процессы, происходящие в организме человека, строить график индивидуальной работоспособности, предсказывать критические периоды для развития заболеваний и т.д. Во-вторых, знания о физиологических ритмах лежат в основе хронотерапии, хронофармакологии и др.

В.И. Шапошниковой (1975) была выдвинута гипотеза, согласно которой генетическая программа годового эндогенного цикла начинается у человека от даты зачатия и заканчивается через три месяца после его рождения. Доказано существование в годовом эндогенном цикле «зон риска», в которые у человека снижаются адаптационные возможности и жизнестойкость организма (Шапошникова В.И., 1984). Некоторые исследователи рассчитывают индивидуальный год не от даты зачатия, а от даты рождения. Знание «зон риска индивидуального» года человека позволит избежать отклонений в состоянии здоровья, перенапряжений нервно-мышечной системы, сердца и опорно-двигательного аппарата. Можно сказать, что в эти периоды ухудшаются внимание, психологическое состояние человека, возможны ошибки и травмы.

Планирование «индивидуального года» широко используется в спортивной медицине для планирования режима тренировок и соревнований. Этот метод особенно важен для восстановительной медицины, особенно при занятиях оздоровительным спортом, так как тренировки часто подбираются для людей, имеющих ту или иную патологию. Например, многие люди старшего возраста, занимаясь оздоровительным бегом не контролируют свое артериальное давление. У людей с гипертонической болезнью эластическое сопротивление и упругость левого желудочка в среднем в три раза меньше, чем у здоровых людей. При стрессе или значительной физической нагрузке усиливается нейрогуморальное влияние и может повышаться давление в аорте с последующим нарушением синхронного хода сокращения и расслабления миокарда. При низкой скорости его расслабления у больных гипертонией может возникать инфаркт миокарда и даже внезапная смерть. Шапошникова В.И. с соавт. (2003) показали, что во второй половине индивидуального года отмечается увеличение количества случаев дистрофии миокарда и нарушения процесса реполяризации сердца. Таким образом, в этот период необходимо особенно внимательно следить за состоянием пациента (или спортсмена) и не увеличивать нагрузки. Также для людей с высоким или периодически поднимающимся АД зонами риска являются 1-й, 2-й и 12-й месяцы индивидуального года. Именно в эти месяцы отмечено наибольшее количество случаев внезапной смерти людей, болевших гипертонией.

Индивидуальный год взаимодействует и с сезонами календарного года. В исследованиях показано, что условия зимних месяцев (более, чем все другие) отрицательно влияют на организм человека: увеличивается минутный объем кровообращения, ухудшаются условия восстановления после нагрузки, снижается гипоксическая устойчивость. Следовательно, у лыжников и конькобежцев, родившихся осенью или в начале зимы, первые, более благоприятные, месяцы индивидуального года позволяют лучше противостоять неблагоприятным условиям среды и проявлять свои физические возможности. Последние три месяца перед днем рождения характеризуются наибольшим уровнем личностной тревожности, отражающей склонность к психоэмоциональному стрессу (Барабаш Н.А., 2000).
Таким образом, планирование индивидуального года может увеличить эффективность тренировок спортсменов и людей, занимающихся оздоровительным спортом, а также снизить вероятность неблагоприятных эффектов тренировок.

Другой областью применения биологических ритмов, как мы уже говорили выше, является хронотерапия, или хронофармакология. Эта наука изучает влияние лекарственных веществ на биоритмы организма и их эффективность в зависимости от времени введения. В хронотерапии используются различные методы, например, при имитационном методе назначения лекарственных препаратов подражают ритмам обменных процессов в организме (выделение гормонов). При применении профилактического метода сначала определяют акрофазу (максимальную амплитуду) патологических процессов в организме, а затем именно на это время, или за несколько часов до акрофазы, назначают необходимые лекарства. Например, при бронхиальной астме сопротивление бронхов минимальное в 12 часов дня, и максимальное - в полночь. Поэтому для профилактики приступов удушья рекомендуется принимать бронхорасширяющие лекарства на ночь (в 20-22 часа). Метод навязывания ритмов одновременно блокирует патологические ритмы (десинхронозы), а применение лекарственных препаратов формирует ритмы, близкие к нормальным.

Хронотерапия нашла широкое применение в клинической практике и постоянно развивается. Назначение лекарственных препаратов в зависимости от физиологических ритмов описано в психиатрии (Nagayama H., 1999). Соблюдение биологических ритмов позволяет снизить их дозировки и частоту побочных эффектов. Например, сонливость и вялость являются побочными реакциями психотропных препаратов при дневном их приеме, но их удается избежать, если принимать препараты на ночь. Кроме того, описаны различные ритмы в выделении нейромедиаторов, поэтому согласование нейротропных препаратов с этими ритмами может значительно повысить эффективность лечения.

Также представляют интерес исследования в области онкологии (Levi F., 2002). Многочисленные исследования показали, что цитотоксичность более 30 препаратов, применяемых в химиотерапии, варьировала более чем на 50% в зависимости от времени их назначения. Например, назначение 5-фторурацила, лейковорина и оксалиплатина больным с неоперабельными метастазами колоректального рака в соответствии с биологическими ритмами, позволило увеличить 3-х летнюю выживаемость >20%. Важно отметить, что в настоящее время задача хронологического введения препаратов облегчается созданием компьютерной мульти-емкостной помпы (computer-programmed multi-reservoir pump) (Levi F., 1999). Исследование показали эффективность хронофармакологии гипертонической болезни. Так, при назначении лекарственных препаратов рекомендуется учитывать естественные повышение АД утром, а также ночную гипотензию. Это также помогает контролировать течение стенокардии, т.к. риск ишемии возрастает в утренние часы (Smolensky MH, 1999).

В заключение можно отметить, что:

1. Биологические ритмы свойственны всем живым существам на Земле.
2. Биологические ритмы изучаются разделом биологии – хронобиологией. Они подразделяются на ритмы высокой частоты (от долей секунды до 30 минут), ритмы средней частоты (ультрадианные, циркадианные ритмы, инфрадианные), ритмы низкой частоты (циркасептанные, циркавигинтанные, мегаритмы).
3. Биологические ритмы растений, животных и человека обусловлены физическими процессами, происходящими в окружающей среде.
4. Наиболее изученными являются циркадианные ритмы, которые обусловлены сменой светового дня. Циркадианные ритмы оказывают огромное влияние на организм человека. В зависимости от времени суток циклически меняются физиологическое состояние, интеллектуальные возможности и даже настроение. Такие циклические изменения обусловлены гормональными колебаниями, циркадианные процессы уже обнаружены на генетическом уровне.
5. На знаниях хронобиологии основаны активно развивающаяся наука - хронофармакология, а в спортивной медицине - прогнозирование физиологического года человека.