Стрессорное воздействие экологически опасных и вредных факторов производственной среды и особенностей трудового процесса на центральную и вегетативную нервную систему работников
04.03.2021 10:26:00
Реакции организма человека на действие экологически опасных и вредных факторов определяются длительностью и интенсивностью оказываемого воздействия, исходным функциональным состоянием нервной системы, опосредованным влиянием других органов и систем, конституцией, возрастом и полом человека. Широкому спектру происходящих в организме изменений соответствует большое количество методик объктивизации различных показателей функционального состояния.
Стрессорное воздействие экологически опасных и вредных факторов производственной среды и особенностей трудового процесса на центральную и вегетативную нервную систему работников
Реакции организма человека на действие экологически опасных и вредных факторов определяются длительностью и интенсивностью оказываемого воздействия, исходным функциональным состоянием нервной системы, опосредованным влиянием других органов и систем, конституцией, возрастом и полом человека. Широкому спектру происходящих в организме изменений соответствует большое количество методик объктивизации различных показателей функционального состояния.
И специфические, и неспецифические, в первую очередь стрессорные, изменения нервной системы проявляются в ее разных сферах деятельности, а именно, психической, психофизиологической, регулирующей, физиологической. Указанные отклонения функций нервной системы могут быть зарегистрированы и объективно оценены. Такая оценка имеет особенно важное значение для тестирования психофизиологического утомления мозга как преморбидного состояния, которое в определенных ситуациях может привести к возникновению психо-соматических заболеваний. Ниже представлена характеристика психических, психо-физиолопических и физиологических отклонений, возникающих при действии опасных и вредных экологических факторов разного происхождения, и описаны методы идентификации на основании известных нормативов.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Экологически опасные и вредные факторы существенным образом перестраивают деятельность нервной системы, а это в свою очередь отражается на функции других физиологических систем. Изменение работы механизмов разных уровней нервной системы под влиянием данных агентов возникает двумя путями.
Первый путь — это прямое, непосредственное, действие опасных и вредных факторов среды обитания на нейроны, нервные волокна и синаптические связи. В этом случае характер расстройств функции нервной системы и особенности изменения регуляции органов и систем во многом зависят от природы воздействующего агента.
Второй путь — это непрямое, опосредованное, влияние опасного или вредного экологического фактора на нервную систему. В данном случае рассматриваемый фактор вызывает в организме какие-либо патологические изменения, а последние тем или иным способом перестраивают деятельность нервной системы (измененная афферентация, расстройства кровообращения, состава крови и т.п.).
При обоих путях воздействия опасный или вредный экологический фактор, помимо характерных для него специфических изменений, вызывает в организме общую неспецифическую реакцию напряжения, стресс. В первом случае стресс развивается как следствие повреждения определенных структур мозга, а во втором — изменения его деятельности под влиянием афферентных сигналов, изменения параметров внутренней среды организма или других патологических сдвигов.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТРЕССА И ЕГО ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ
Стресс — обобщенное понятие, отражающее реакцию напряжения организма в ответ на действие чрезмерно интенсивных биологически значимых факторов. При оценке роли нервной системы и ее вегетативного отдела в формировании стрессовой реакции организма на экологически опасные и вредные факторы представляет особый интерес, т.к. нервная система, наряду с эндокринной, играет решающую роль в возникновении стрессового состояния.
Стресс рассматривают как неспецифическую реакцию организма, формирующуюся под влиянием разнообразных опасных факторов и проявляющуюся фазным изменением защитно-приспособительных возможностей организма, состояния его физиологических систем и обмена веществ. Основатель концепции стресса Г. Селье (1982) совокупность приспособительных изменений, возникающих в экстремальных условиях, называл также общим адаптационным синдромом. Между тем стресс разного происхождения может вызывать не только приспособительные, но и грозные патологические изменения в разных системах и органах.
Как указывалось, стресс формируется под влиянием чрезвычайных экзогенных факторов или опасных для жизни изменений в организме, которые в конечном итоге, даже наследственные формы патологии, также возникают под влиянием внешних болезнетворных агентов, например, мутагенов. Стресс принято разделять на непсихогенный и психогенный (психоэмоциональный).
Непсихогенный стресс формируется под влиянием разнообразных физических, в том числе механических, химических и биологических факторов или недостатке необходимых для жизни соединений (О2, Н2О, пища и т.п.), если степень этого дефицита опасна для жизни. Психоэмоциональный стресс возникает под влиянием негативных социальных факторов, значимость которых в жизни современного человека постоянно нарастает.
Разделение стресса на психогенный и непсихогенный является условным. Действительно, если организм не достигает какого-либо биологически важного результата или не может устранить неблагоприятное воздействие физической природы, то обычно развивается психо-эмоциональный стресс, нередко опасный возникновением различных форм патологии.
Развитие стресса и его исходы во многом зависят от свойств организма, его нервной, в том числе вегетативной, системы, эндокринных органов, особенно гипофиза и надпочечников, состояния иммунной системы, кровообращения, крови и др. Важное значение в развитии стресса имеет степень тренированности, т.е. долговременной адаптации, формирующейся при мнократном воздействии определенного стрессорного агента в оптимальном для этого режиме.
Известно, например, что высокотренированные спортсмены имеют повышенную устойчивость к физической перегрузке (физическому стрессу), а жители высокогорья или альпинисты — высокорезистентны к кислородному голоданию (гипоксическому стрессу). Наряду с этим, немаловажное значение в формировании устойчивости к стрессорным воздействиям имеет возраст, пол и конституция организма. В частности, новорожденные легко переносят гипоксию, а пожилые люди — имеют высокую чувствительность к инфекционно-токсическому стрессу. По сравнению с мужчинами женщины резистентны к кровопотере. Тип высшей нервной деятельности и психологический склад, играющие важную роль в формировании конституционных свойств личности, во многом определяют стрессорность негативных социальных ситуаций (ожидания неприятных событий, перемен в личной жизни, конфликтов по службе и т.п.).
Ранее указывалось, что стресс является неспецифической реакцией, и все же имеются определенные отличия в его пусковых и динамических механизмах, а также негативных последствиях, связанных с природой повреждающих факторов. Поскольку оценочные критерии стрессорных состояний основываются и на общих закономерностях, и на особенностях его развития, в дальнейшем в той же последовательности будут рассмотрены как первые, так и вторые.
СТАДИИ, ПРОЯВЛЕНИЯ И МЕХАНИЗМЫ СТРЕССА
При обычном варианте развития при стрессе наблюдаются три стадии, а именно, — реакция тревоги (аlаrm геасtion), резистентности (stage of resistance) и стадия истощения (stage of exhausion). Первая стадия характеризуется экстренной мобилизацией защитных сил организма, направленной на борьбу со стрессорным воздействием, т.е. на предупреждение его патогенного действия или устранение уже возникших негативных последствий.
В основе формирования данных адаптивных изменений лежит активизация гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, следствием чего является усиленный выход из передней доли гипофиза адрено-кортикотропного гормона (АКТГ), стимуляция стероидной функции надпочечников и накопление в крови человека, в первую очередь, глюкокортикоидного гормона кортизола. Не меньшее значение в развитии стресса вообще и его первой стадии имеет симпато-адреналовая система. Во время реакции тревоги наблюдается усиление высвобождения катехоламинов из мозгового слоя надпочечников и нейромедиатора норадреналина из симпатических нервных окончаний, следствием чего является возрастание их уровня в крови.
При стрессе кортикостероиды и катехоламины перестраивают обмен веществ и деятельность физиологических систем. Наблюдается усиление распада гликогена в печени и в мышцах (стимуляция гликогенолиза), мобилизация липидов и белков (стимуляция глюконеогенеза), возрастает уровень глюкозы, аминокислот и липидов в крови. Обычно усиливается функция кровообращения, происходит перераспределение крови в пользу мозга, сердца и усиленно работающих скелетных мышц, активируется внешнее дыхание и происходят другие изменения, отражающие характер стрессорного воздействия. Существенно, что в органах и системах, не участвующих в приспособлении, например при длительном гипоксическом или физическом стрессе, усиливается катаболизм, могут развиваться атрофические и язвенные процессы; функция таких органов и систем снижается (пищеварительная, иммунная, репродуктивная и др.) Это перераспределение функциональной и пластической активности способствует экономии энергозатрат организмом, но может стать одним из механизмов патогенного действия стресса.
При классическом течении в случае успешности экстренной адаптации, несмотря на продолжающееся действие стрессорного агента, нейро-эндокринные отклонения исчезают, нормализуется обмен веществ и деятельность физиологических систем. Таким образом, организм вступает во вторую стадию стресса, для которой характерна повышенная устойчивость к экстремальному фактору. В эндокринных железах нормализуется запас адаптивных гормонов (АКГТ, глюкокортикоиды), а в тканях восстанавливается уровень гликогена и липидов, сниженных в первую стадию стресса.
В случае чрезмерно интенсивного или продолжительного действия стрессорного фактора, а также недостаточности регулирующих и исполнительных систем формируется третья стадия стресса — истощение. Гипофизарно-надпочечниковая и симпато-адреналовая системы угнетаются и уровень соответствующих гормонов в железах внутренней секреции падает, уменьшается количество катехоламинов в мозговом слое надпочечников, в тканях и крови. Довольно часто развиваются расстройства центрального кровообращения (аритмии, артериальная гипотония) и микроциркуляции (стаз, сладж, микротромбозы и геморрагии).
В последние годы установлено, что в формировании стресса принимают участие не только стрессорные, но и антистрессорные нейро-эндокринные механизмы. Более того, тяжесть стресса и его последствия зависят подчас не только от состояния гипофизарно-надпочечниковой и симпато-адреналовой системы, но и от способности антистрессорных механизмов обеспечивать адекватность реакции физиологических систем приспособления. В случае недостаточности антистрессорных механизмов стресс может стать настолько интенсивным, что в организме развиваются повреждения органов и систем.
Антистрессорные механизмы представлены на разных уровнях регуляции. В центральной нервной системе это ГАМК-ергические и серото-нинергические нейроны, которые ослабляют симпатические влияния и уменьшают высвобождение кортиколиберина. В периферических органах уменьшение высвобождения норадреналина и снижение эффективности его действия на адренорецепторы обусловлено нейромедиатором ацетилхолином, некоторыми классами простагландинов, аденозином и другими соединениями.
Значение стресса не является однозначным; в зависимости от конкретных условий он может иметь и позитивное, и негативное биологическое значение для организма. Стресс сформирован в эволюции как общебиологическая приспособительная реакция живых существ на опасные и вредные факторы, которая способствует выживанию. Кроме того, стресс является первым этапом развития долговременной адаптации организма, если стрессорный фактор действует продолжительное время в тренирующем режиме).
Длительное, особенно периодическое, действие разнообразных гипоксических факторов (дефицит О2, кровопотеря, цианиды), гипогликемии, ядов, физического напряжения, гипотермии, 2,4-динитрофенола и многих других факторов вызывает тренирующий эффект. В результате увеличивается мощность систем, участвующих в приспособлении, и развивается высокая устойчивость к данным стрессорным агентам. Таким образом, на смену экстренной приходит долговременная адаптация организма. Вместе с тем, в силу ряда причин, которые подробнее будут рассмотрены ниже, стресс может стать важным фактором развития в организме весьма опасных форм патологии. Именно поэтому параметризация состояния и функциональных возможностей узловых механизмов стресса, особенно формирующегося под влиянием опасных и вредных экологических факторов, в настоящее время рассматривается в качестве одной из наиболее важных проблем.
Объективным оценочным критерием наличия стресса, его степени и продолжительности является уровень адаптивных гормонов в крови человека (АКТГ и кортизола), а также содержание адреналина и норадреналина. Существенно, что в зависимости от характера стресса, особенно психо-эмоционального, в крови может увеличиваться преимущественно адреналин или же норадреналин. Помимо регуляторных, для оценки реакции тревоги обычно используют метаболические и функциональные критерии, например, степень гипергликемии, лактацидемии, тахикардии и артериальной гипертензии, как, например, при физическом стрессе. Наиболее объективным критерием развития стадии резистентности является способность организма переносить стрессорную нагрузку без проявлений активации гипофизарно-надпочечниковой и симпато-адреналовой систем и без метаболических и функиональных отклонений.
Возникновение стадии истощения проявляется падением уровня кортикостероидов и катехоламинов в крови одновременно с наличием расстройств деятельности физиологических систем, в особенности системы кровообращения в форме аритмий и гипотонии. Одновременно обычно регистрируется снижение реактивности сердца и сосудов к регулирующим влияниям, в том числе, к симпатомимеческим препаратам.
ОСОБЕННОСТИ НЕПСИХОГЕННОГО СТРЕССА
Опасные и вредные экологические факторы и возникающие в организме изменения могут стать стрессорами. Среди физических воздействий наиболее часто стрессорными агентами становятся резкие колебания барометрического давления, выходящие за рамки физиологических возможностей организма, колебания температуры, магнитные аномалии, механическая травма, воздействие пыли разного состава, вызывающее поражение легких и дыхательную гипоксию, вибрация, электротравма, ионизирующее излучение и т.п.
Химические воздействия, нарушающие обмен веществ в тканях и вызывающие гипоксию, например, дефицит О2, воздействие СО, нитросоединений и др., является крайне опасными стрессорными факторами. Разнообразные биологические агенты — вирусы, риккетсии, микробы, паразиты, вызывая развитие инфекционного процесса, и лежащие в его основе воспаление и аллергия, на той или иной стадии также формируют стрессорное состояние организма. Большое значение в развитии стресса у человека имеет чрезмерное физическое напряжение, а также столь распространенное в настоящее время противоположное состояние — гиподинамия.
Хотя общепринято, что стресс — неспецифическая реакция организма на разнообразные чрезвычайные (опасные и вредные) воздействия, тем не менее, имеются особенности, которые определяются природой стрессорного фактора. Указанные особенности следует учитывать в гигиенических исследованиях при определении степени допустимых границ того или иного воздействия, а также при оценке состояния организма. Указанные сведения необходимы также при отборе лиц, планируемых для включения в группы работающих в экологически опасных и вредных условиях.
В частности, установлено, что реакция эндокринной и других систем на охлаждение, включающая активацию щитовидной железы и усиленный выход тиреоидных гормонов, отличается от реакции на гипоксию, при которой выработка тиреоидных гормонов ослабляется. В формировании стресса и долговременной адаптации при действии многих химических ядов существенное значение имеет антитоксическая функция печени и ее недостаточность приводит к быстрому срыву приспособительных реакций. При физическом стрессе ведущее значение имеет мощность симпато-адреналовой системы регуляции, а при вестибулярных перегрузках — парасимпатическая система регуляции. В случае соответствующих воздействий неустойчивость тонической активности одной из данных управляющих систем может стать основой нарушения течения стресса и развития разных форм патологии.
При действии непсихогенных экстремальных факторов возникновение различных форм патологии возможно на всех этапах формирования стрессорного состояния.
Во-первых, реакция тревоги, напряжения, может вообще не развиваться, если интенсивность вредного фактора настолько велика, что она превышает возможности систем приспособления организма. Так, при действии высокого дефицита О2, токсических концентраций СО, дефицита глюкозы в крови практически сразу без первых двух фаз стресса возникает фаза истощения в форме, соответственно, гипоксической и гипогликемической комы.
Аналогичная ситуация возникает при тяжелом облучении — лучевая кома, перегревании — тепловой удар, и т.п. Подобные же состояния возникают в том случае, если интенсивность действующего стрессорного фактора невелика, но имеется недостаточность систем регуляции, например недостаточность коры надпочечников или снижение возможностей симпато-адреналовой системы.
Во-вторых, возможна ослабленная или чрезмерная реакция напряжения и, соответственно, слабая или неадекватно сильная активация гипофизарно-надпочечниковой и симпато-адреналовой систем. При недостаточной активности нейро-эндокринных механизмов стресса, как и в первом случае, формируется быстрое истощение и развитие экстремальных состояний, обычно коллапса или комы. При избыточной активности указанных выше механизмов вследствие избытка катехоламинов могут развиваться некрозы миокарда, миокардиодистрофия, гипертензивные состояния, ишемические поражения почек, а в результате избытка кортикостероидов — язвенные поражения желудочно-кишечного тракта, иммунный дефицит со склонностью к инфекциям и ряд других расстройств.
В-третьих, при действии крайне интенсивных патогенных факторов среды обитания после более или менее выраженной реакции тревоги, проявляющейся общим возбуждением, фаза резистентности не развивается, а сразу возникает истощение систем регуляции и угнетение физиологических функций — торможение. Такая последовательность характерна для шоковых состояний, при которых ведущее значение в угнетении функции ЦНС, вегетативного отдела и эндокринной системы имеет чрезмерная афферентация, например, болевая (травматический, ожоговый шок).
В-четвертых, возможны ситуации, при которых в ответ на действие стрессорного фактора кора надпочечников усиленно высвобождает не глюкокортикоиды (кортизол, кортизон, кортикостерон), а минералокортикоиды (дезоксикортикостерон, альдостерон). Вероятно, это связано с нарушением биосинтеза кортикостероидов в коре надпочечников или же действием других, так называемых обуславливающих, факторов, например, изменением ионного баланса организма. В данном случае при повторяющихся стрессорных воздействиях возникает высокая склонность к развитию воспалительных и аллергических заболеваний, гипертензивных состояний, склеротических процессов в почках, вплоть до почечной недостаточности.
Не менее серьезные опасности возникают при длительном действии экологического стресса, даже если он целенаправленно используется в тренирующем режиме, но при этом не контролируется состояние регулирующих и исполнительных систем. Ранее указывалось, что тренировка и долговременная адаптация — важный индивидуальный фактор предупреждения стрессорных повреждений разных органов при действии опасных и вредных экологических агентов. Она позволяет осуществлять нормально сложные формы человеческой деятельности в таких экологически негативных условиях, которые для нетренированного организма часто несовместимы с жизнью. Наряду с этим, тренировка, повышая мощность одних систем (например, при гипоксической или физической тренировке — кровообращения, дыхания, крови, мыщц), снижает функциональные возможности других систем, не принимающих участие в развитии такой адаптации (например, пищеварения, выделения, иммунной и др.). Даже на высоте адаптации к одному опасному или вредному фактору это может привести к повышению чувствительности организма к другим факторам, например, действующих на иммунную, выделительную или пищеварительную систему. Это означает, что при длительном действии определенного стрессорного агента следует контролировать состояние систем, не только участвующих, но и не принимающих участие в развитии долговременной адаптации.
Возможны и другие ситуации, при которых долговременная адаптация к стрессорному фактору нарушается, и у высокотренированного ранее организма происходит резкое повышение чувствительности к этому агенту вплоть до развития экстремальных состояний. Подобное снижение устойчивости организма может возникать при чрезмерно длительном и интенсивном воздействии тренирующего фактора, что соответствует состоянию, которое обозначают как перетренировка.
Перетренировка приводит к истощению функциональных возможностей систем, принимающих участие в развитии адаптации к данному опасному или вредному экологическому фактору. При хроническом недостатке О2 или физическом напряжении может наблюдаться «изнашивание» миокарда, угрожающее развитием сердечной недостаточности. Временное снижение устойчивости тренированного организма может возникнуть также в том случае, если длительное действие стрессорного фактора прекращается не постепенно, а сразу (срочная деадаптация). У людей, адаптированных к высокогорью и проживающих там длительное время, при возвращении на равнину могут возникать обострения определенных заболеваний (сахарного диабета и др.) и повышается чувствительность к дефициту О2.
ПСИХО-ЭМОЦИОНАЛЬНЫЙ СТРЕСС
В соответствии с современными представлениями, основанными на системном подходе, психо-эмоциональный стресс возникает в том случае, если организм не может получить биологический или социальный полезный результат, т.е. удовлетворить доминирующую в данный момент мотивацию. В ряде случаев возникающий психо-эмоциональный стресс, стимулирующий ориентировочно-исследовательскую деятельность, мобилизует аппараты памяти, поднимая весь накопленный опыт организма, активирует физиологические системы и, в конечном итоге, организм достигает результата. Однако, это происходит далеко не всегда, и в случае частого безрезультативного возникновения психо-эмоциональный стресс приводит к развитию расстройств высшей нервной деятельности и возникновению психо-соматических заболеваний.
Неспособность организма достичь полезного результата может быть связана с разными механизмами, среди которых главными являются те, которые принимают участие в принятии решения (формировании программы поведения), реализации данной программы в действие и оценке достигнутого результата. С развитием цивилизации и усложнением социальной жизни человека в возникновении психо-эмоционального стресса огромное значение приобрели информационные факторы, играющие решающую роль в формировании программы поведения человека.
Затруднение создания программы поведения с целью получения полезного результата возникает в том случае, если человек не получает адекватной информации. При этом возможны три варианта: поступление избытка информации, наличие ее дефицита и противоречивость информации. При избытке информации требуются высокие энергозатраты для ее обработки и выявления полезных в данный момент сигналов. Если время для принятия решения и выполнения действия ограничено, то вероятность достижения результата резко снижается. Помимо этого, постоянный избыток информации, например обусловленный необходимостью сохранения своего социального благополучия, увеличением числа и усложнением контактов между людьми, количество которых в определенных регионах нарастает (урбанизация), истощает высшую нервную деятельность и затрудняет принятие решения.
В современном обществе все чаще возникают ситуации, при которых имеет место длительный дефицит крайне важной для принятия решения информации, как это наблюдается во время пребывания некоторой группы людей в малодоступных районах Земли или в Космосе. Недостаток высокозначимой информации при крайне высокой мотивации, например, сохранение жизни людей, и невозможность достижения цели становится причиной тяжелого психо-эмоционального стресса.
Психо-эмоциональное напряжение возникает также в случае поступления противоречивой информации («взаимоисключающих» сигналов) при необходимости принятия срочного решения и выполнения биологически значимого действия, от которого часто зависит жизнь не одного человека, а большого числа людей (работа летчиков, операторов атомных электростанций, водителей железнодорожных и других составов). Следует еще раз подчеркнуть, что в современных условиях жизни принятие крайне важных решений, выполнение действий и получение результатов происходит в условиях высокого дефицита времени и наличия жизненно важной мотивации. Именно эти факторы определяют тяжесть стресса, который нередко повторяется многократно. Формирование правильных программ поведения затрудняется в результате действия таких истощающих высшую нервную деятельность факторов, как постоянное нарушение биологических ритмов, вынужденная смена места жительства и т.д.
Нарушение использования имеющегося опыта, заложенного в аппаратах памяти, может стать следствием информационных расстройств, рассмотренных выше, действия многих лекарственных препаратов, алкоголя, наркотиков и других факторов. Сложность ситуации состоит в том, что частое возникновение психо-эмоционального стресса вызывает стремление устранить его с помощью подобных химических соединений, а последние усугубляют нарушения и снижают способность человека формировать адекватные программы.
Психоэмоциональный стресс может формироваться также при нарушениях в каналах реализации программы и состояния исполнительного аппарата, т.к. и в этом случае, даже при сформированной программе поведения, возникают затруднения в достижении полезного эффекта. Подобные расстройства могут иметь место при нарушениях конечных нейронов, регулирующих те или другие органы, а также при разнообразной патологии последних. Полезный результат может быть достигнут, но нарушена его оценка в акцепторе результата, что также становится причиной психо-эмоционального стресса. Эти довольно сложные по механизмам расстройства, вероятно, имеют место при некоторых неврологических и психических заболеваниях.
Ранее указывалось, что психо-эмоциональный стресс, особенно повторяющийся длительное время, приводит к понижению функциональных возможностей центральной нервной системы и клинически проявляется развитием различных форм неврозов — неврастения, невроз навязчивых состояний, истерия. Психо-эмоциональный стресс по тем же причинам рассматривается как важнейший фактор риска возникновения гипертонической и гипотонической болезни, атеросклероза, ишемической болезни сердца, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, нейрогенных заболеваний кожи и многих других.
Хитров Н.К.
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ИСТОЧНИК:
Воздействие на организм человека опасных и вредных экологических факторов. Метрологические аспекты. В 2-х томах. Под ред. Исаева Л.К. Том 1. — М., ПАИМС, 1997.
БЕСПЛАТНАЯ ПОДПИСКА НА ЕЖЕНЕДЕЛЬНЫЙ ОБЗОР
КЛИНСКОГО ИНСТИТУТА ОХРАНЫ И УСЛОВИЙ ТРУДА
Отборная и актуальная информация на электронную почту
Все публикации
