Аллостатическая нагрузка — это «износ тела», который накапливается по мере того, как человек подвергается повторяющемуся или хроническому стрессу . Этот термин был придуман Брюсом МакИвеном и Элиотом Стелларом в 1993 году. Он отражает физиологические последствия хронического воздействия нестабильной или повышенной нервной или нейроэндокринной реакции , возникающей в результате повторяющегося или длительного хронического стресса .
Термин «аллостатическая нагрузка» означает «износ тела», который накапливается по мере того, как человек подвергается повторяющемуся или хроническому стрессу . [1] Он был придуман МакИвеном и Стелларом в 1993 году. [2]
Этот термин является частью регуляторной модели аллостаза , где мозгу приписывается прогнозирующая регуляция или стабилизация внутренних ощущений в ответ на раздражители. [3] Аллостаз включает в себя регулирование гомеостаза в организме для уменьшения физиологических последствий для организма. [4] [5] Прогнозирующая регуляция относится к способности мозга предвидеть потребности и готовиться к их удовлетворению до того, как они возникнут. [3]
Частью эффективного регулирования является снижение неопределенности. Люди, естественно, не любят чувствовать, будто сюрприз неизбежен. Из-за этого мы постоянно стремимся уменьшить неопределенность будущих результатов, и аллостаз помогает нам сделать это, предвидя потребности и заранее планируя способы их удовлетворения. [6] Но для этого требуется значительное количество энергии мозга, и если ему не удастся разрешить неопределенность, ситуация может стать хронической и привести к накоплению аллостатической нагрузки. [6]
Концепция аллостатической нагрузки предусматривает, что «нейроэндокринные, сердечно-сосудистые, нейроэнергетические и эмоциональные реакции становятся устойчиво активированными, так что турбулентность кровотока в коронарных и мозговых артериях, высокое кровяное давление, атерогенез, когнитивная дисфункция и депрессивное настроение ускоряют прогрессирование заболевания». [6] Все долговременные эффекты постоянно активированных стрессовых реакций называются аллостатической нагрузкой. Аллостатическая нагрузка может привести к необратимым изменениям архитектуры мозга и системной патофизиологии. [6] [7]
Аллостатическая нагрузка сводит к минимуму способность организма справляться с неопределенностью в будущем и уменьшать ее. [6]
МакИвен и Вингфилд предлагают два типа аллостатической нагрузки с разной этиологией и разными последствиями:
Аллостатическая нагрузка типа 1 возникает, когда спрос на энергию превышает предложение, что приводит к активации аварийной стадии жизненного цикла. Это служит для того, чтобы перевести животное с нормальных стадий жизненного цикла в режим выживания, который снижает аллостатическую нагрузку и восстанавливает положительный энергетический баланс. Нормальный жизненный цикл может возобновиться, когда возмущение пройдет. Типичными ситуациями, приводящими к аллостазу 1 типа, являются голодание , спячка и критическое заболевание . Следует отметить, что опасные для жизни последствия критического заболевания могут быть как причиной, так и следствием аллостатической нагрузки. [8] [9] [10]
Аллостатическая нагрузка 2-го типа возникает в результате достаточного или даже избыточного энергопотребления, сопровождающегося социальным конфликтом или другими видами социальных дисфункций. Последнее имеет место в человеческом обществе и в определенных ситуациях, затрагивающих животных в неволе. Во всех случаях секреция глюкокортикостероидов и активность других медиаторов аллостаза, таких как вегетативная нервная система, нейротрансмиттеры ЦНС и воспалительные цитокины, возрастают и ослабляются в зависимости от аллостатической нагрузки. Если аллостатическая нагрузка хронически высока, то возможно развитие патологий. Аллостатическая перегрузка 2-го типа не вызывает реакции бегства, и ей можно противодействовать только посредством обучения и изменений в социальной структуре. [11]
Хотя оба типа аллостатической нагрузки связаны с повышенным высвобождением кортизола и катехоламинов , они по-разному влияют на гомеостаз щитовидной железы : концентрации гормона щитовидной железы трийодтиронина снижаются при аллостазе 1 типа, но повышаются при аллостазе 2 типа. [10] Это может быть результатом взаимодействия аллостатической нагрузки 2-го типа с заданным значением функции щитовидной железы. [12]
Особые ситуации могут включать сочетание аллостатической нагрузки как 1-го, так и 2-го типа. Примеры включают изнурительные физические упражнения и адаптацию к антарктическим условиям. [10] [13]
Аллостатическую нагрузку обычно измеряют посредством сводного индекса показателей кумулятивной нагрузки на несколько органов и тканей, прежде всего биомаркеров, связанных с нейроэндокринной, сердечно-сосудистой, иммунной и метаболической системами. [14]
Индексы аллостатической нагрузки различаются в разных исследованиях и часто оцениваются по-разному с использованием разных биомаркеров и разных методов построения индекса аллостатической нагрузки. Аллостатическая нагрузка не является уникальной для человека и может использоваться для оценки физиологических эффектов хронического или частого стресса у приматов, кроме человека. [14] Показатель кумулятивной аллостатической нагрузки у крыс (rCALM) является маркером аллостатической нагрузки у грызунов . [15]
В эндокринной системе увеличение или повторяющийся уровень стресса приводит к повышению уровня гормона кортикотропин-рилизинг-фактора (CRH), который связан с активацией оси HPA. [5] Ось гипоталамо -гипофиз-надпочечники является центральной системой реакции на стресс, ответственной за модификацию воспалительных реакций во всем организме. Длительный уровень стресса может привести к снижению уровня кортизола утром и повышению во второй половине дня, что приводит к увеличению суточной выработки кортизола, что в долгосрочной перспективе повышает уровень сахара в крови.
В нервной системе структурные и функциональные нарушения являются следствием хронического длительного стресса. Увеличение уровня стресса вызывает укорочение дендритов нейрона. Следовательно, укорочение дендритов вызывает снижение внимания. [5] Хронический стресс также вызывает более сильную реакцию нервной системы на страх перед необученными людьми и обусловленность страхом. [16]
В иммунной системе повышение уровня хронического стресса приводит к усилению воспаления. Увеличение уровня воспаления вызвано продолжающейся активацией симпатической нервной системы. [5] Нарушение приобретенного клеточно-опосредованного иммунитета также является фактором, приводящим к повреждению иммунной системы из-за хронического стресса. [5]
Пакет R pscore [17] предоставляет функции для упрощенного и автоматизированного расчета и статистической оценки физиологических компонентов шкалы симптомов метаболического синдрома (MSSS) и аллостатической нагрузки.
Наибольший вклад в аллостатическую нагрузку вносит воздействие стресса на мозг. Аллостаз – это система, способствующая достижению гомеостаза. [18] Гомеостаз – это регуляция физиологических процессов, при которой системы организма реагируют на состояние организма и на внешнюю среду. [18] Взаимосвязь между аллостазом и аллостатической нагрузкой представляет собой концепцию антиципации. Ожидание может стимулировать результативность посредников. Примеры медиаторов включают гормоны и кортизол. Избыточное количество таких медиаторов приведет к увеличению аллостатической нагрузки, способствуя тревоге и предвкушению. [18]
Аллостаз и аллостатическая нагрузка связаны с количеством моделей поведения, способствующих укреплению здоровья, и вредных для здоровья, таких как, например, курение сигарет, употребление алкоголя, неправильное питание и отсутствие физической активности. [18]
Три физиологических процесса вызывают увеличение аллостатической нагрузки:
Важность гомеостаза заключается в регулировании уровня стресса, возникающего в организме, для снижения аллостатической нагрузки.
Дисфункциональный аллостаз вызывает увеличение аллостатической нагрузки, что со временем может привести к заболеванию, иногда с декомпенсацией проблемы, контролируемой аллостазом. Эффекты аллостатической нагрузки можно измерить в организме. При составлении таблицы в виде индексов аллостатической нагрузки с использованием сложных аналитических методов она дает представление о кумулятивном воздействии всех типов стресса на организм в течение всей жизни. [19]
Аллостатическая нагрузка типа 1 представляет собой адаптивную реакцию на абсолютную нехватку энергии, глутатиона и некоторых макронутриентов . Сюда также входят прогностические реакции (например, гибернация , инфекция и депрессия ). [8] [9] [10]
Аллостатическая нагрузка типа 2 возникает в результате ожидаемого несоответствия спроса и предложения энергии. Его провоцируют психосоциальные стрессоры, такие как низкий социально-экономический статус, важные жизненные события и стрессоры окружающей среды. [19] Эта связь объясняет повышенный риск сердечно-сосудистых заболеваний и хронических состояний, таких как ожирение, диабет, гипертония и психотические состояния, у субъектов, которые подверглись психосоциальной травме, социальному неблагополучию и дискриминации. [3] [20] Социо-культурные механизмы имеют тенденцию усиливать эту связь, закрепляя неравенство даже в качестве медицинской помощи, которая, как правило, уступает социально незащищенным слоям населения. [21] [22]
Когда накопление стрессовых переживаний приводит к хроническому воздействию колебаний нейронных или нейроэндокринных реакций, которые превосходят возможности человека справиться с ситуацией, результат считается аллостатической нагрузкой. [23] [24] Факторы, вызывающие аллостатическую нагрузку, включают следующее: постоянное физиологическое возбуждение из-за хронического стресса, неадекватные механизмы преодоления стресса, реакция на стресс, продолжающаяся после завершения действия стрессора, и недостаточная аллостатическая реакция на стрессор. [25] Типичная аллостатическая реакция инициируется стрессором и затем продолжается в течение всего времени действия стрессора, а затем отключается по мере прекращения действия стрессора. Аллостатическая нагрузка – это накопление стрессоров и дезадаптивных реакций, которые могут привести к экстремальному состоянию, при котором реакция на стресс не прекращается. [26]
Было показано, что долгосрочное воздействие невзгод в детстве (например, жестокое обращение, пренебрежение) имеет долгосрочные последствия, включая повышенный риск аллостатической нагрузки во взрослом возрасте. [27] Независимо от типа была обнаружена связь между дискриминацией и аллостатической нагрузкой во взрослом возрасте. [28] Поведение, связанное с риском для здоровья, такое как неправильное питание и ожирение, отсутствие физической активности, употребление психоактивных веществ и лишение сна, также считаются факторами риска аллостатической нагрузки. [29]
Расширенная активация гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы (ГГН), а также вегетативной нервной системы может привести к негативным последствиям для биологического здоровья. Аналогичным образом, когда структурное ремоделирование (например, клеточные и молекулярные процессы от ядра клетки к поверхности клетки) нейронной архитектуры, которое является ключевым результатом стресса, продолжается и после прекращения действия стрессора, организм не восстанавливается. более длительное поддержание статуса гомеостаза, а расширенная реакция на стресс имеет негативные последствия. [26] Организм человека регулирует себя, чтобы поддерживать состояние гомеостаза, используя аллостатические механизмы, но когда возникают расширенные реакции на стресс, которые продолжаются после окончания действия стрессора, это приводит к сбою этих систем. [29] [26]
Повышенная аллостатическая нагрузка представляет значительную опасность для здоровья. В нескольких исследованиях была зафиксирована сильная связь аллостатической нагрузки с заболеваемостью ишемической болезнью сердца [ 30] с суррогатными маркерами сердечно-сосудистого здоровья [31] [32] [33] [34] и с жесткими конечными точками, включая причины, специфичные и всеобщие. вызвать смертность . [35] [36] Медиаторы, связывающие аллостатическую нагрузку с заболеваемостью и смертностью, включают функцию вегетативной нервной системы , [37] цитокины и гормоны стресса (например, катехоламины , [38] [39] кортизол , [40] [41] [42] [43] и гормоны щитовидной железы ). [44] Биологические последствия аллостатической нагрузки включают воздействие как на когнитивные, так и на физические функции, при этом префронтальная кора, гиппокамп и миндалевидное тело являются областями, на которые она может особенно влиять. [45]
Чтобы снизить и контролировать высокую аллостатическую нагрузку, человеку следует обращать внимание на структурные (например, социальную среду, доступ к медицинской помощи) и поведенческие факторы (например, диета, физическое здоровье и курение табака, которое может привести к хроническому заболеванию). [4]
Низкий социально-экономический статус (СЭС) влияет на аллостатическую нагрузку, и поэтому сосредоточение внимания на причинах низкого СЭС может снизить уровень аллостатической нагрузки. Снижение социальной поляризации, материальных лишений и психологических требований к здоровью помогает справиться с аллостатической нагрузкой. [46] Поддержка со стороны общества и социальной среды позволяет справиться с высокой аллостатической нагрузкой. [46] Кроме того, здоровый образ жизни, который включает в себя широкий спектр изменений образа жизни, включая здоровое питание и регулярные физические упражнения, может снизить аллостатическую нагрузку. [47] Расширение возможностей финансовой помощи со стороны правительства позволяет людям получить контроль и улучшить свое психологическое здоровье. [46] Улучшение неравенства в отношении здоровья снижает уровень стресса и улучшает здоровье за счет снижения высокой аллостатической нагрузки на организм. [46]
Вмешательства могут включать улучшение качества и количества сна, социальную поддержку, самооценку и благополучие, улучшение питания, отказ от употребления алкоголя или наркотиков и участие в физической активности. [48] Обеспечение более чистой и безопасной среды, а также стимула к получению высшего образования снизит вероятность стресса и значительно улучшит психическое здоровье, тем самым уменьшая возникновение высокой аллостатической нагрузки. [48]
Аллостатическая нагрузка различается в зависимости от пола, возраста и социального статуса человека. Защитные факторы могут быть реализованы в различные периоды жизни человека для снижения стресса и, в конечном итоге, устранения возникновения аллостатической нагрузки. [4] Защитные факторы включают родительские связи, образование, социальную поддержку, здоровые рабочие места, ощущение смысла жизни и принимаемого выбора, [48] и позитивные чувства в целом. [4]