Реакция на холодовой шок - это серия сердечно-респираторных реакций, вызванных внезапным погружением в холодную воду.
При погружении в холодную воду реакция на холодный шок, возможно, является наиболее частой причиной смерти [1], например, при падении сквозь тонкий лед. Непосредственный шок от холода вызывает непроизвольное вдыхание, которое под водой может привести к утоплению . Холодная вода также может вызвать сердечный приступ из-за сужения сосудов ; [2] сердце должно работать больше, чтобы перекачивать такой же объем крови по всему телу. У людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями дополнительная нагрузка может привести к остановке сердца . Вдыхание воды (и, как следствие, утопление) может быть результатом гипервентиляции.. Некоторым людям гораздо легче выжить, купаясь в очень холодной воде, благодаря физическим или психологическим условиям. [1]
Физиологический ответ
Физиологическая реакция приводит к временной одышке и сужению сосудов.
Кондиционирование от холодового шока
Можно пройти физиологическую подготовку, чтобы уменьшить реакцию на холодовой шок, и некоторые люди, естественно, лучше подходят для плавания в очень холодной воде. Адаптации включают следующее:
- наличие изолирующего слоя телесного жира, покрывающего конечности и туловище без лишнего веса; [1]
- способность испытывать погружение без непроизвольного физического шока или психической паники; [1]
- способность противостоять дрожи; [1]
- способность повышать обмен веществ (а в некоторых случаях повышать температуру крови немного выше нормы); [ необходима цитата ]
- общая задержка остановки обмена веществ (включая бессознательное состояние) по мере падения центральной и периферической температуры тела. [ необходима цитата ]
Таким образом, зимние пловцы могут пережить как первоначальный шок, так и длительное пребывание в воде. Тем не менее, человеческий организм не приспособлен к замораживанию воды: борьба за поддержание температуры крови (плаванием или условным метаболическим ответом) вызывает сильную усталость через тридцать минут или меньше. [3]
Кондиционирование против реакции на холодовой шок - эффективный и экономичный способ предотвратить утопление. [4] Наибольшую пользу от привыкания к реакции холодового шока получают спортсмены, солдаты и те, кто подвержен риску погружения в холодную воду. [4]
Реакция на холодовой шок у бактерий
Холодовой шок - это когда бактерии подвергаются значительному снижению температуры, вероятно, из-за понижения температуры окружающей среды. Для того чтобы стать холодным шоком, снижение температуры должно быть как значительным, например, с 37 ° C до 20 ° C, так и происходить в течение короткого периода времени, обычно менее 24 часов. [5] И прокариотические, и эукариотические клетки способны выдерживать реакцию холодового шока. [6] Эффекты холодового шока у бактерий включают: [7]
- Снижение текучести клеточной мембраны
- Снижение активности ферментов
- Снижение эффективности транскрипции и перевода
- Снижение эффективности сворачивания белка
- Снижение функции рибосом
Бактерии используют цитоплазматическую мембрану, РНК / ДНК и рибосомы в качестве датчиков холода в клетке, заставляя их следить за температурой клетки. [6] Как только эти датчики посылают сигнал о возникновении холодового шока, бактерии приостанавливают синтез большей части белка, чтобы перенаправить свое внимание на производство так называемых белков холодового шока (Csp). [8] Объем производимых белков холодового шока будет зависеть от степени снижения температуры. [9] Функция этих белков холодного шока заключается в том, чтобы помочь клетке адаптироваться к резкому изменению температуры, позволяя ей поддерживать максимально близкий к нормальному уровень функционирования. [6]
Считается, что белки холодового шока действуют как шапероны нуклеиновых кислот. Эти белки холодового шока будут блокировать образование вторичных структур в мРНК во время холодового шока, оставляя бактерии только с однонитевой РНК. [7] Однонить - наиболее эффективная форма РНК для облегчения транскрипции и трансляции. Это поможет противодействовать снижению эффективности транскрипции и трансляции, вызванному холодовым шоком. [9] Белки холодового шока также влияют на формирование шпилечных структур в РНК, блокируя их образование. Функция этих шпилечных структур заключается в замедлении или уменьшении транскрипции РНК. Таким образом, их удаление также поможет повысить эффективность транскрипции и перевода. [9]
После того, как первоначальный шок снижения температуры преодолен, выработка белков холодового шока постепенно снижается. [7] Вместо этого на их месте синтезируются другие белки, поскольку клетка продолжает расти при этой новой более низкой температуре. Однако скорость роста этих бактериальных клеток при более низких температурах часто ниже, чем скорость роста, которую они демонстрируют при более высоких температурах. [5]
Реакция на холодовой шок у человека
У людей температура, вызывающая реакцию холодового шока, начинается с <15 ° C (59 ° F). [10] В течение первых трех минут погружения в холодную воду кожа начинает остывать. [10] В течение тридцати минут человеческое тело начинает испытывать нервно-мышечное охлаждение, а затем, через тридцать минут, человеческое тело испытывает переохлаждение. [10]
Преимущества холодового шока
Тактика погружения в холодную воду часто используется спортсменами для снижения вероятности теплового заболевания, а также для ускорения восстановления мышц и уменьшения болезненности. [10]
Смотрите также
- Рефлекс ныряния - физиологические реакции на погружение в воду позвоночных, дышащих воздухом.
- Гипотермия - внутренняя температура человеческого тела ниже 35,0 ° C.
Рекомендации
- ^ a b c d e «Упражнения на холоду: Часть II - Физиологическое путешествие через воздействие холодной воды» . Наука о спорте . www.sportsscientists.com. 29 января 2008 . Проверено 23 апреля 2010 .
- ^ Персонал. «4 фазы погружения в холодную воду» . Учебный лагерь «За пределами холодной воды» . Канадский совет по безопасному катанию на лодках. Архивировано из оригинала 3 декабря 2013 года . Проверено 8 ноября 2013 года .
- ^ Janský, L .; Janáková, H .; Ulicný, B .; Srámek, P .; Hosek, V .; Heller, J .; Parízková, J. (1996). «Изменение теплового гомеостаза у человека в результате многократных погружений в холодную воду». Pflügers Archiv: Европейский журнал физиологии . 432 (3): 368–372. DOI : 10.1007 / s004240050146 . PMID 8765994 . S2CID 21614210 .
- ^ а б Эглин, Клэр М; Батт, Джордж; Хауден, Стивен; Нэш, Томас; Костелло, Джозеф (14 сентября 2015 г.). «Быстрое привыкание к реакции холодового шока» . Экстремальная физиология и медицина . 4 (S1): A38, 2046–7648–4-S1-A38. DOI : 10.1186 / 2046-7648-4-S1-A38 . ISSN 2046-7648 .
- ^ а б Shires, K .; Стейн, Л. (2001). «Стрессовая реакция на холодовой шок у Mycobacterium smegmatis вызывает экспрессию гистоноподобного белка» . Молекулярная микробиология . 39 (4): 994–1009. DOI : 10.1046 / j.1365-2958.2001.02291.x . ISSN 1365-2958 . PMID 11251819 .
- ^ a b c Phadtare, S., Alsina, J., & Inouye, M. (1999). «Реакция холодового шока и белки холодового шока». Текущее мнение в микробиологии. 2 (2), 175-180. DOI: 10.1016 / S1369-5274 (99) 80031-9
- ^ а б в Phadtare, Sangita (2004). «Последние разработки в области бактериальной реакции холодового шока» . Актуальные проблемы молекулярной биологии . 6 (2): 125–136. ISSN 1467-3037 . PMID 15119823 .
- ^ Ди Пьетро, Фабио; Брэнди, Анна; Дзеладини, Надир; Фаббретти, Аттилио; Карзанига, Томас; Пирсимони, Лолита; Пон, Синтия Л; Джулиодори, Анна Мария (2013). «Роль ассоциированного с рибосомами белка PY в ответе Escherichia coli на холодовой шок» . МикробиологияOpen . 2 (2): 293–307. DOI : 10.1002 / mbo3.68 . ISSN 2045-8827 . PMC 3633353 . PMID 23420694 .
- ^ а б в Кето-Тимонен, Риикка; Хиетала, Нина; Палонен, Эвелиина; Хакакорпи, Анна; Линдстрем, Мия; Коркеала, Ханну (2016). «Белки холодового шока: мини-обзор с особым акцентом на Csp-семейство энтеропатогенных иерсиний» . Границы микробиологии . 7 : 1151. DOI : 10,3389 / fmicb.2016.01151 . ISSN 1664-302X . PMC 4956666 . PMID 27499753 .
- ^ а б в г Типтон, MJ; Collier, N .; Massey, H .; Corbett, J .; Харпер, М. (01.11.2017). «Погружение в холодную воду: убить или вылечить ?: Погружение в холодную воду: убить или вылечить?» . Экспериментальная физиология . 102 (11): 1335–1355. DOI : 10.1113 / EP086283 . PMID 28833689 .
Источники
- Введение в Frozen Mythbusters and Myth # 1 . Информационный бюллетень медицины дикой природы. Источник: 17 мая 2008 г.