Экология человека, адаптация и функция репродуктивной системы

Проблему адаптации человека, как  и здоровье отдельного индивидуума  и популяции в целом, надо рассматривать как динамический процесс во времени, зависящий от комплекса биосоциальных и экологических факторов. Известно, что целостный организм может существовать только при определенных фазовых соотношениях разных колебательных процессов в клетках, тканях, органах и функциональных системах, с одной стороны, и, с другой, при синхронизации их с условиями окружающей среды [Н. А. Агаджанян, М. М. Миррахимов, 1970; Н. М. Воронин, 1981; B. C. Новиков, H. P. Деряпа, 1992; Г. В. Булыгин и др., 1992; С. A. Zwingmann et al., 1983; J. C. Florez, J. S. Takahashi, 1995].

Успешная адаптация организма  к постоянно меняющимся условиям внешней среды может осуществляться при наличии достаточного диапазона  изменений функций различных  органов и систем. На воздействие  непредвиденных колебаний внешней среды организм должен реагировать оптимальным выбором тех характеристик функционирования, которые будут наиболее адекватны в сложившейся ситуации. Чтобы успешнее справиться с этой задачей, организм должен обладать широким диапазоном варьирования функций и быстро реализовывать эти варианты в масштабах, которые соответствуют предъявляемым требованиям.

Адаптивные возможности индивида и популяции в целом проявляются  лишь в реальных условиях жизни. Именно в конкретных естественных или искусственных условиях среды обитания можно глубоко исследовать резервные возможности организма, когда для выживания и сохранения жизнедеятельности требуются максимальная мобилизация и напряжение его потенциальных возможностей. Следовательно, свойство каждой живой системы адаптироваться к окружающим условиям есть, по существу, мера индивидуального здоровья. В современных условиях в связи с резко изменившейся экологической ситуацией особенно возросло «давление» на человека внешних факторов — специфических и неспецифических. Изучение физиологических механизмов адаптации к различным экстремальным условиям не может успешно проводиться без учета этих факторов. Одним из подходов, дающих возможность разрешить противоречия, возникающие при исследовании многофакторных проблем адаптации, является экологический. Известно, что для экологического подхода свойственно изучение отношений между организмами и всеми физиологическими и биологическими факторами, в совокупности воздействующими на организмы и находящимися под воздействием последних. Вся система экологических воздействий, или экосистема, представлена комплексом биотических, абиотических и социальных факторов, каждый из которых возникает в ходе эволюции: абиотические — в ходе физико-химической эволюции; биотические — биологической; социальные — культурной эволюции и общественно-исторического развития [Р. Левонтин, 1981; А. А. Налчаджян, 1988; А. Б. Георгиевский, 1989; Б. Небел, 1993]. Эволюционная экология основывается почти исключительно на оптимизационных моделях, игнорируя демографию [G. Volker et al., 1991].

Создавая искусственный мир, человечество под воздействием техносферы и «химической  агрессии» в то же время истребляет все природно прекрасное, включая  природные свойства и внутреннюю экологию человека. И все это оттого, что в условиях индустриальной цивилизации экология человека входит в противоречие и значительно расходится с экологией окружающей среды.

С появлением человека биоэкология, с  одной стороны, постепенно трансформировалась в нооэкологию, с другой — опираясь на силу своего разума, человечество открыло для освоения новые неограниченные ресурсы Вселенной — космосферу. Для овладения этими просторами необходимы не только мужество, но и интеграция интеллектуального и духовного арсенала всего человечества.

Очевидно, что все основные современные глобальные проблемы по своей сути экологические. Поэтому сейчас говорят не только об экологизации промышленности и сельского хозяйства, но и об экологическом мировоззрении и культуре или даже экологической фазе мирового прогресса.

Сегодня человек не всегда видит  свое единство с окружающим миром. Взаимное проникновение экологии и эволюции дает возможность рассмотреть различные  физиологические механизмы, развивающиеся  в ходе эволюции как ответ на требования внешней среды. Современному человеку приходится сталкиваться с такими воздействиями экологических факторов, к которым у него не выработалось адаптации в процессе эволюции. Известно, что вследствие адаптации организм следует за средой в экологическом и эволюционном масштабе времени. [Е. Пианка, 1981; Р. Левонтин, 1981; А. Б. Коган, 1990; Т. П. Мансурова и др. 1993; Н. А. Агаджанян и др., 1996]. По данным Всемирной организации здравоохранения, значительная часть болезней (80 %) является производной от экологического напряжения. Поэтому особый интерес приобретает изучение физиологических механизмов адаптации при воздействии новых факторов среды обитания, с которыми ранее человек в ходе своей биологической эволюции никогда не встречался и не контактировал. Реакция организма на новые экологические факторы может проявиться возникновением так называемых экогенетических патологических вариаций. Известно, что возникновение патологических реакций организма при экологическом стрессе, синдроме психоэмоционального напряжения является проявлением неспецифического синдрома адаптации. Они могут проявляться не только при стрессорных воздействиях среды у мигрантов, но и у местного населения при сверхсильных экологических воздействиях. Главное значение в формировании адаптивных реакций организма при воздействии экологических факторов имеют симпатико-адреналовая, эндокринная, кардиореспираторная и репродуктивная системы [Г. М. Данишевский, 1968; А. П. Авцын, 1974; Н. А. Агаджанян, 1981; Н. А. Агаджанян и др., 1996; С. Г. Суханов и др., 1990; Э. К. Айламазян, 1990; З. Д. Губкина, 1992; К. Р. Седов, 1993; Ф. З. Меерсон, 1993; В. М. Баранов, 1993]. В формировании адаптивного порога и дезадаптации большое значение придается морфофизиологическому и хронофизиологическому статусу [В. П. Казначеев, 1980; М. М. Будыко, 1980; И. В. Радыш, 1987; А. Н. Корнетов и др., 1988; В. Л. Ярославцев, 1993] и реальному времени адаптации в зависимости от метеоклиматических условий [Н. А. Агаджанян, М. М. Миррахимов, 1970; Т. И. Андронова и др., 1982; Н. И. Моисеева, Р. Е. Любицкий, 1986; Ю. В. Лупандин и др., 1990; В. И. Хаснулин, 1992]. Поэтому адаптация — это морфофизиологическое выражение взаимоотношений между организмом и средой, познаваемое в их временной динамике.

Из всех физиологических систем человека, для которых показаны частные закономерности развития адаптивных реакций, наиболее важной и наименее изученной является репродуктивная система. В контексте представлений об общем адаптационным синдроме принято считать, что изменения функций репродуктивной системы имеют вторичный характер. Изучение экологического своеобразия различных регионов дает основание полагать, что адаптивные изменения репродуктивной функции имеют свои особенности. Поэтому в качестве оценки показателя генетического здоровья населения при выявлении негативных последствий загрязнения окружающей среды в последнее время используются показатели репродуктивной функции. В отличие от специфической патологии репродукция в большей мере относится не только к биологическому, но и социальному процессу, и это имеет глубокое значение в оценке репродуктивного риска. Несмотря на организационную информацию о влиянии средовых факторов на репродукцию, имеющиеся данные указывают на то, что по сути дела каждый компонент репродуктивного процесса чувствителен к экзогенному агенту. Рассматривая многоаспектную ранимость репродуктивной системы к повреждающим агентам окружающей среды, исследователи зачастую не учитывают множественные специфические конечные точки воздействия. Чаще всего изучается одна специфическая детерминанта, и методические усилия направлены на оценку этого индивидуального исхода, в то время как репродуктивный риск охватывает целый спектр конечных точек: зачатие, детородность, здоровье матери и ребенка.

В настоящее время рост населения  на планете является наиболее важной проблемой из всех взаимосвязанных проблем, с которыми столкнулось человечество. Масштаб прироста населения огромен. В 1786 г. население Земли составляло около 1 млрд. Спустя сто лет оно возросло до полутора миллиардов, еще через век достигло 4,8 млрд., а к 2050 году прогнозируется численность 10,5 млрд. человек, причем 90 % людей будут жить в развивающихся странах.

И все они должны нормально питаться и пить чистую воду, получить образование  и работу, чтобы качество жизни  в третьем тысячелетии не только не ухудшилось, но улучшилось. Росту численности населения способствуют также достижения медицинской науки. Благодаря открытиям бактериологов, паразитологов, эпидемиологов практически ликвидирован широкий набор ранее опасных инфекционных болезней.

По компьютерному расчету Дж. Форрестера (1978), который ввел в программу хронологически изменяющиеся величины, такие как рост населения, запасы сырья, степень загрязнения окружающей среды, уровень жизни, инвестиции капитала и другие показатели (всего 43), к 2030 году численность населения достигнет наивысшей точки, а затем в результате быстрого загрязнения окружающей среды и других негативных факторов сократится на одну шестую.

В результате антропогенного влияния: радионуклеотидного загрязнения, бесконтрольного применения пестицидов, минеральных удобрений, загрязнения почвы, воды, растительности тяжелыми металлами и канцерогенами из выбросов промышленных предприятий — увеличится рост экологически зависимых патологических изменений в репродуктивной системе.

Репродуктивное здоровье населения является индикатором экологического фона. Спектр поврежденности репродуктивной системы различными экологическими факторами находится в пределах от очень редких, таких как врожденные аномалии, до самых распространенных, таких как ранняя потеря беременности. Установлено, что наиболее важными показателями в оценке репродуктивного риска при воздействии факторов окружающей среды являются способность к оплодотворению и здоровье младенца [М. С. Hatch et al., 1990].

Контакт женщин и мужчин детородного возраста с токсическими металлами увеличивает вероятность возникновения мутаций в женских и мужских половых клетках. Наиболее отрицательное влияние на хромосомы и гены могут оказывать металлополютанты, растворимые в липидах, так как липиды яичников и семенников создают условия для накопления более высоких концентраций липофильных веществ. Понижение фертильности у мужчин и женщин связывают с воздействием тяжелых металлов. Это проявляется бесплодием, спонтанными абортами, мертворождением и рождением детей с врожденными дефектами. У мужчин наблюдается патология спермы: оли-госпермия, тератоспермия, астеноспермия. У женщин изменяется созревание половой системы, понижается сексуальная функция [I. Gerhard, В. Rurmebaum, 1992].

Наибольшей чувствительностью к действию химических агентов обладают эмбрион и плод, отклик зародыша и плода на воздействие металлополютантов как количественно, так и качественно отличается от взрослого. Различие объясняется либо более высоким порогом чувствительности у плода к воздействию химических агентов, либо перераспределением последних из организма матери к плоду во время беременности. Это может объясняться также и тем, что сам продукт зачатия является первичной мишенью для химических веществ при нарушении развития самого эмбриона или плаценты. Физиологические, анатомические и биохимические изменения в организме развивающегося плода приводят к изменению в нем содержания металлов. Эффект воздействия металла на клеточном уровне может проявляться пролиферацией, гибелью клеток, клеточной дифференциацией, биосинтезом, взаимодействием «клетка – клетка» либо «клетка – ткань». Механизм повреждения обуславливается этими взаимодействиями. Эмбриопатии, по мнению большинства авторов, могут возникать при отсутствии заметных патологических изменений со стороны материнского организма [А. Л. Кирющенков, 1978; С. Г. Коновалова, С. Г. Суханов, 1995; Л. А. Савельева, 1997; I. Gerhard, В. Runnebaum, 1992].

Экспериментальные исследования с особями женского пола свидетельствуют  о том, что если хотя бы небольшое количество попавшего в организм матери свинца достигает предимплантационного эмбриона, это вызывает его гибель. По-видимому, плацента не препятствует транспорту свинца от матери к плоду. Считают, что определение содержания свинца в крови матери может быть полезным для оценки риска интоксикации им плода [R. A. Romero et al., 1990]. У женщин, подвергшихся комбинированному воздействию металло-полюантов, в которые входит свинец, чаще отмечаются спонтанные аборты [M. Z. Zindbohm et. al., 1992].

Некоторые авторы наблюдали  тенденцию к повышению риска  самопроизвольного прерывания беременности у женщин, мужья которых подверглись  воздействию свинца [R. Zass, J. Zombeck, 1992].

По данным ВОЗ (1989), спонтанные аборты занимают лидирующее место среди патологии репродуктивной системы и рассматриваются некоторыми авторами как универсальное приспособление природы к исправлению собственных «ошибок», которые объясняются накоплением вредных мутаций. Установлено, что различные виды мутаций (генные, хромосомные, геномные) могут индуцироваться многими антропогенными факторами, вследствие чего возникает радиационный и химический мутагенез. Многочисленными исследованиями выявлено, что около 12 % активных химических соединений обладают мутагенной и канцерогенной активностью и представляют серьезную опасность для нынешнего и будущих поколений. Доля хромосомных аномалий у погибших плодов зависит от срока беременности, достигая максимума (примерно 50 %) при сроках 8-12 недель и затем уменьшаясь (примерно 7 %) к 22-недельному сроку. При рождении доля хромосомных аномалий составляет 0,65 %.

Известно, что реакция  эмбриона и плода человека на неблагоприятные  экзогенные воздействия (химические агенты, ионизирующая Радиация и др.) в значительной степени определяется стадией внутриутробного развития в момент воздействия этих факторов. Поражение эмбрионов может быть связано как с избытком некоторых химических элементов, так и с их дефицитом. При дефиците Zn, Cu, Fe, Se поражения плода имеют исключительное значение с позиции органов и гистогенеза, так как они являются как бы следствием эксперимента, поставленного природой. Например, при дефиците селена у новорожденных описано развитие кардиомиопатии (болезнь Keshan) со смертельным исходом, а также деформирующей артропатии, карликового роста (болезнь Keshan-Beck). В странах Африки описано развитие гемолитической анемии и дефицита иммунитета при комбинации дефицита селена и белка у грудных детей, а избыток селена угнетает процессы тканевого дыхания и окислительно-восстановительные ферменты [Л. Ван Миддлсворг, 1992; J. Neve, 1990]. При дефиците Zn выявлены удлинение сроков беременности и увеличение частоты преждевременных родов, анемии, задержка роста плода, увеличение риска развития анэнцефалии. Кроме того, при дефиците Zn возможно потенциирование тератогенного эффекта некоторых медикаментов [A. Favier, M. Favier, 1990]. При дефиците железа у беременных возникает не только железодефицитная анемия, но и другие нарушения. Так, вследствие снижения синтеза миоглобина развивается быстрая утомляемость, из-за нарушений активности миелопероксидаз лейкоцитов возникают нарушения иммунитета, особенно клеточного. Нарушение активности ферментов (цитохрома митохондрий, катализ пероксидаз) может привести к изменению кожи и слизистых оболочек. Дефицит Fe у беременных способствует увеличению риска преждевременных родов и гипотрофии плода. Особо следует подчеркнуть, что беременность облегчает диффузию химических агентов в ткани, вследствие чего явления интоксикации могут иметь более выраженный характер [В. И. Кулаков и др., 1993; Н. А. Агаджанян и др., 1994; О. А. Атаниязова, 1996; S. Hercberg, R. Galan, 1990: L. La Grange, et al., 1995].