Adaptabilita člověka k extrémním podmínkám

Osídlení planety Země v roce 2012 http://www.worldometers.info/world-population/

Adaptace lidského organismu 1. Adaptace fyziologické (adaptace primární) Jedná se o změny struktur v závislosti na změnách okolního prostředí. Lidský organismus se fyziologicky přizpůsobuje podmínkám okolního prostředí. Geneticky zakódované (evoluční) – monogenně děděné, polygenně děděné Krátkodobé (individuální) – aklimace aklimatizace habituace 2. Adaptace kulturní (adaptace sekundární, adaptace útočná) Jedná se o změny okolního prostředí v důsledku působení lidské společnosti. Člověk se přizpůsobuje podmínkám okolního prostředí prostřednictvím kultury, tedy přetváří své okolí tak, aby mu k životu vyhovovalo. Základním cílem adaptace člověka na nehostinné podmínky okolního prostředí,které obývá je udržet organismus v homeostáze

Adaptace člověka k extrémním podmínkám Adaptace na teplo Adaptace na chlad Adaptace na vysokohorské prostředí Adaptace na pobyt ve vodě Adaptace na stav beztíže Adaptace na podvýživu

Termoregulace Tělesná teplota řízena z hypotalamu Tvorba tepla probíhá hlavně v játrech a svalech Zvýšení výdeje tepla: kožní vazodilatací, pocením, intenzivnějším dýcháním Snížení výdeje tepla: Nechutenstvím, apatií a nečinností Pocení – evaporace Hypertermie (přehřátí organismu)

Adaptace na teplo Dva druhy tepla – vlhké (pralesy) a suché (pouště) Ochlazování pocením Allenovo a Bergmannovo pravidlo Aklimatizace: menší míra pocení a ztrát minerálů, snížení bazálního metabolismu, i teploty kůže, redistribuce potních žláz v těle

Adaptace na chlad Adaptace na chlad: Typy chladu – noční, arktický Typy kontaktu s chladem – voda, vzduch, plocha Adaptace morfologické – „izolace“ Adaptace fyziologické - metabolismus

Adaptace na chlad Mechanismy aktivované chladem: Zvýšení produkce tepla: svalovým třesem, hladem, zvýšením volní aktivity, zvýšením sekrece noradrenalinu a adrenalinu Snížení ztrát tepla: kožní vazokonstrikcí, stočením se do klubíčka, zježením chlupů (piloerekce) Hypotermie (podchlazení)

Kontakt se studenou vodou Prvotní kontakt – šok, trénováním lze eliminovat Otužování Saunování Lovkyně perel Ama – až 6 hodin denně ve studené vodě Rybáři ze severní Evropy – výrazné prokrvení předloktí

Noční chlad Aboriginci a obyvatelé pouště Kalahari Rozdíly mezi denní a noční teplotou i 60 ºC Spí polonazí bez přikrývky Každou noc jsou ve stavu lehkého podchlazení

Dlouhodobý chlad Obyvatelé Sibiře, Grónska, Indiáni Tierra del Fuego Menší zavalitá postava (Alan – Berghamovo pravidlo) Aktivní bazální metabolismus, tučná strava, vyšší krevní tlak, méně volných lipidů v krevním séru

Genetické polymorfismy spojené s adaptací na chlad Geny zapojené do regulace metabolismu CPT1A, LRP 5, THADA Geny pro vasokonstrikci svaloviny PRKG1 Geny zahrnuté do přeměny tuků UCP 1, UCP2 Pozitivní selekční tlak

Adaptace k vysoké nadmořské výšce Ve vysokohorském prostředí atmosférický tlak klesá, stejně tak klesá i parciální tlak kyslíku (PO2). Nízký parciální tlak kyslíku nepříznivě ovlivňuje přechod kyslíku z alveol do kapilár malého krevního oběhu (difuzí) i transport kyslíku ke tkáním. Tím pádem dochází k nedostatku kyslíku ve tkáních – hypoxii.

Horská nemoc Snížená saturace (nasycení) hemoglobinu kyslíkem Hyperventilace v klidu i při zátěži, hlubší (zvýšení dechového objemu - DO), rychlejší dýchání (zvýšení dechové frekvence - DF) Zvýšení srdeční frekvence (SF) Postupně se snižuje objem krevní plazmy, což následně způsobuje zvýšení koncentrace erytrocytů, což dovoluje větší přenos kyslíku a tím částečně kompenzuje sníženou dodávku kyslíku

Akutní horská nemoc Bolest hlavy, porucha zažívání (nechutenství, nevolnost, zvracení) nebo únava a slabost, případně závratě, pocit na omdlení a v neposlední řadě porucha spánku Těžké formy dělíme na: mozkovou (výškový otok mozku) a plicní (výškový otok plic)

Adaptace na život ve vysoké nadmořské výšce Tibeťané Jihoameričané Etiopiané Přes 140 mil. lidí žije nad 2500 m. n. m. Nad 6000 m. n. m nejsou lidská obydlí

Genetické polymorfismy spojené s adaptací na vysokou nadmořskou výšku Zvětšené plíce, soudkovitý hrudník, zvětšený průměr kapilár, plicní tkáň schopna pojmout mnohem více plynů, zvýšený počet erytrocytů, odlišná schopnost vázat kyslík na hemoglobin – snadněji ho uvolňuje. Delší a pomalejší růst a vývoj, pokles fertility, větší procento vrozených vad, delší těhotenství, zvětšená placenta, silněji zásobená krví. Geny:

Adaptace na stav beztíže Syndrom adaptace na vesmír - forma mořské nemoci z nesouladu mezi visuálním, taktilními a gravitačními vjemy: začíná po hodině až dvou dnech letu, může přetrvávat až 4 dny asi u 50% astronautů nechutenství, pocení, nevolnost, závrať, bolest hlavy, poruchy soustředění, nausea, zvracení odeznívá spontánně Stav beztíže – přesun vody voda se přesunuje zdola nahoru (hlava, hrudník) každá noha ztrácí asi litr tekutiny - 10% objemu - během prvního dne otok obličeje, nosní kongesce (ucpaný nos), "rýma" po celou dobu beztíže větší objem krve v hrudníku zvyšuje tepový objem a srdeční výdej, ten ale posléze klesá protože neaktivní svaly ho méně potřebují objem plasmy tím rychle klesá o 10-20% a zůstává tak po celou dobu beztíže normalizuje se poměrně rychle po návratu, nejdřív ale bývá ortostatická intolerance (pokles tepového objemu ve stoje, protože snížený objem krve se přesunuje do nohou) dehydratace tkání Zvláštní forma anémie dehydratace vede nejdříve k relativnímu nadbytku erytrocytů, to zastaví erytropoézu krvinky jsou dokonce ne zcela jasným způsobem odbourávány hematokrit po návratu nejdříve dále klesá (protože se normalizuje objem plasmy), pak se během několika týdnů normalizuje Stav beztíže – kosti a svaly ztráta asi 1-1.5 % kostní hmoty osteolýza (zánik kostní tkáně) zvyšuje Ca2+ v plazmě, to zvyšuje riziko ledvinových kamenů svaly atrofují vlastnosti pomalých svalových vláken se mění a tyto typy svalových vláken začínají mít více vlastností jako rychlá svalová vlákna (na podporu váhy těla), ubývá myosinu, proteosyntéza klesá (přímý vliv beztíže - i jednotlivé svalové buňky v kultuře ve svalech ubývá cév a nervových zakončení

Adaptace na podvýživu Podvýživa (malnutrice) Kachexie Marasmus primární (nedostatečný přísun proteinů a energie) sekundární (provází onemocnění vedoucí k malnutrici) Kwashiorkor marasmus kwashiorkor

Adaptace na podvýživu

Hladovění Člověk vydrží bez jídla zhruba 60 dní a nepřežije ztrátu 40% své tělesné hmotnosti Zprvu dochází ke ztrátě vody a elektrolytů, poté vitamínů, postupně dochází ke zpomalení srdeční činnosti v klidu (bradykardie), třeba až na 37 tepů/min), hypotenze, snižuje se aktivita hypofýzy (pseudohypofysektomie) a tím pádem i závislých endokrinních žláz, méně tyroxinu, postupně se snižuje tělesná teplota (0,5-10°C) a zvyšuje citlivost na chlad. Při nadměrném spalování tuků začíná člověk vydechovat aceton - ketoacidóza a ketokoma Průběh hladovění: podráždění, latergie a fyzická slabost, zmatenost, vyčerpání, oslabení imunitního systému, halucinace, svalové křeče a srdce začíná tepat nepravidelně – selhání orgánů Faktory ovlivňující hladovění: počáteční zdravotní stav (fyzicky zdraví mají výhodu) množství svalů v těle množství tělesného tuku (každé kilo tuku obsahuje asi 3,6 kcal, což je asi 15 kJ) bazální metabolismus objem vykonané práce teplota prostředí (v teple tělo vydá více energie) hydratace