Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АДАПТИВНЫХ РЕАКЦИЙ КАРИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ В ГОДОВОМ ЦИКЛЕ У МОЛОДЫХ ЛИЦ 18-22 ЛЕТ, УРОЖЕНЦЕВ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА

ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АДАПТИВНЫХ РЕАКЦИЙ КАРИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ В ГОДОВОМ ЦИКЛЕ У МОЛОДЫХ ЛИЦ 18-22 ЛЕТ, УРОЖЕНЦЕВ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА"

На правах рукописи

005058586

ЕФИМОВА Надежда Васильевна

ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АДАПТИВНЫХ РЕАКЦИЙ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ В ГОДОВОМ ЦИКЛЕ У МОЛОДЫХ ЛИЦ 18-22 ЛЕТ, УРОЖЕНЦЕВ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА

03.03.01 - физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

1 6 МАЙ 2013

Ж^г!

Москва - 2013

005058586

Работа выполнена на кафедре гигиены и медицинской экологии Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Северный государственный медицинский университет»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, доцент Попова Ольга Николаевна

Северин Александр Евгеньевич

доктор медицинских наук, профессор кафедры нормальной физиологии

ФГАОУ ВПО «Российский университет дружбы народов»

Анохин Михаил Иванович

доктор медицинских наук, профессор, врач отделения функциональной диагностики Детской клинической больницы Клинического центра ГБОУ ВПО «Первый МГМУ имени И.М. Сеченова»

Ведущая организация:

ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

Защита диссертации состоится <,<ВМ> 2013 года в <.Л » часов

на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций

Д 212.203.10 при Российском университете дружбы народов по адресу: 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д.8.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале УНИБЦ (Научная библиотека) Российского университета дружбы народов (117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д.6).

Автореферат размещен на сайте www.rudn.ru

Автореферат разослан 1-СЛтЯ 2013

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор медицинских наук, профессор

Н.В. Ермакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Северные территории играют ключевую роль в национальной экономике, в обеспечении безопасности и геополитических интересов России (Постановление Правительства РФ от 7 марта 2000 г. № 198 «О Концепции государственной поддержки экономического и социального развития районов Севера»). Сочетание колебаний температуры и атмосферного давления, высокой относительной влажности, жесткого ветрового режима, значительных изменений солнечной активности, своеобразие поведения магнитных полей, резкой фотопериодичности и выраженного УФ - дефицита обуславливают особую структуру климата северных регионов (Агаджанян H.A., Петрова П.Г., 1996; Неверова Н.П., 1998; Величковский Б.Т., 2005; Максимов A.JI., 2009; Гудков А.Б. и др., 2012; Paschane А., 1998; Murphy N.. 2006; Hasnulin V., 2007).

Некоторые особенности функционирования сердечно-сосудистой и дыхательной систем северян выявлены рядом исследователей (Совершаева СЛ., 1984; Грибанов A.B., 1991; Лабутин Н.Ю., 1994; Варламова Н.Г., 2007; Рогачевская О.В., Евдокимов В.Г., 2007; Ермакова Н.В., 2008; Марков А.Л., 2012; Завьялова A.A., 2012; Шишкин Г.С., Устюжанинова Н.В., 2012), однако данные о сезонных изменениях функционирования кардиореспираторнойсистемыууроженцев Европейского Севера носят фрагментарный характер (Рогачевская О.В., 2002; Максимова А.Л., 2007; Чеснокова В.Н., Мосягин И.Г., 2009).

Лица 18-22 лет составляют значительную и наиболее перспективную часть общества. Дыхательная и сердечно-сосудистая системы сравнительно рано включаются в компенсаторно-приспособительные реакции в ответ на сезонные изменения природно-климатических условий Севера и могут рассматриваться как чувствительный индикатор адаптационных реакций целостного организма (Баевский P.M., Берсенева А.П., 2008; Борисова Н.В., 2009). В литературе практически не встречаются данные динамического годового наблюдения изменений функционирования кардиореспираторной системы у молодых лиц 18-22 лет, уроженцев Европейского Севера, что, несомненно, является важным для изучения базисных механизмов формирования донозологических и патологических состояний (Агаджанян H.A., Северин А.Е., 1993; Гудков А.Б., Лабутин Н.Ю., 2000; Норенко В.В., 2011).

В связи с вышеизложенным, изучение сезонных изменений функционального состояния кардиореспираторной системы у молодых лиц 18-22 лет, уроженцев Европейского Севера, является весьма важным не только с теоретической, но и с практической точки зрения, что и побудило провести настоящее исследование.

Цель и задачи исследования.

Цель работы - изучить эколого-физиологические особенности адаптивных реакций кардиореспираторной системы в годовом цикле у молодых лиц 18-22 лет, уроженцев Европейского Севера.

Для достижения поставленной цели решался комплекс следующих задач:

1. Изучить в различные сезоны года статические и динамические легочные объемы и емкости, показатели проходимости дыхательных путей и оценить характер связей между ними.

2. Исследовать динамику предельных и резервных возможностей внешнего дыхания у обследованного контингента.

3. Оценить сезонную биоэлектрическую активность миокарда у уроженцев Европейского Севера.

4. Выявить особенности гемодинамики и оценить функциональные резервы сердечно-сосудистой системы в годовом цикле.

5. Провести сравнительные исследования сезонных адаптивных реакций кардиореспираторной системы у мужчин и женщин.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. У уроженцев Европейского Севера 18-22 лет наиболее выраженные изменения статических и динамических легочных объемов и емкостей наблюдаются в зимний период года, а снижение бронхиальной проходимости -в переходные сезоны года.

2. Максимальные значения предельных и резервных возможностей аппарата внешнего дыхания северян зарегистрированы в зимний период года.

3. В течение года изменяется характер связей между показателями внешнего дыхания: в переходные сезоны года (весной, осенью) и зимой в формировании ЖЕЛ определяющим параметром в большей степени является величина РО , чем ДО.

был1

4. Повышение электрической активности сердцау северян приходится на переходные сезоны года (весна, осень) с увеличением давления в легочной артерии в осенне-зимний период.

5. Снижение функциональных резервов сердечно-сосудистой системы наблюдается зимний период у мужчин, в переходные сезоны года (весна, осень) и зимой у женщин.

Научная новизна. Впервые представлены материалы по результатам комплексного динамического исследования функционального состояния кардиореспираторной системы в годовом цикле у молодых лиц 18-22 лет, жителей Европейского Севера. Установлены характерные особенности сезонных изменений статических, динамических легочных объемов и емкостей, показателей бронхиальной проходимости, выявлены объективные

признаки сезонной функциональной приспособительной перестройки внешнего дыхания у уроженцев Европейского Севера к изменяющимся природно-климатическим условиям среды. Определены изменения биоэлектрической активности сердца, гемодинамики и давления в легочной артерии в различные сезоны года. Впервые определены функциональные резервы дыхательной и сердечно-сосудистой систем в динамике годового цикла.

Теоретическая значимость. Установленные особенности функционального состояния кардиореспираторной системы у молодых лиц 18-22, жителей Европейского Севера, дополняют раздел экологической физиологии. Выявленные характерные изменения в функциональном состоянии дыхательной и сердечно-сосудистой систем у лиц родившихся и постоянно проживающих на Севере позволяют более детально оценить сезонные реакции организма на воздействие возмущающих природно-климатических факторов. Результаты исследования реакции сердечнососудистой системы на стандартную физическую нагрузку в различные сезоны года расширяют научные знания в рамках экологической физиологии в высоких широтах. Выявленные сезонные особенности кардиореспираторной системы у жителей Европейского Севера могут быть использованы в качестве научного материала в организации учебного процесса на кафедрах теоретического профиля (нормальной физиологии, гигиены) и лечебного профиля (терапевтические кафедры) медицинских ВУЗов для обучения студентов, а также врачей на факультетах последипломного образования (усовершенствование, специализация).

Работа выполнена в рамках региональной научно-технической программы «Здоровье населения Европейского Севера» и имеет номер государственной регистрации 01201166164.

Практическая значимость. Установленные данные о сезонных особенностях статических легочных объемов и емкостей, величинах динамических объемов и показателях проходимости бронхов являются исходными при оценке результатов спирографии у жителей Севера и могут использоваться в работе ряда научно-исследовательских институтов и в педагогическом процессе в ВУЗах. Сведения о сезонных изменениях функционирования сердечно-сосудистой и дыхательной систем необходимо учитывать при динамическом мониторинге за состоянием кардиореспираторной системы у северян.

Материалы исследования используются в учебном процессе в ГБОУ ВПО ХМАО - Югры «Ханты - Мансийская государственная медицинская академия» (акт внедрения от 25.09.2012) и в ГОУ ВПО «Сургутский государственный университет Ханты - Мансийского автономного округа —

Югры» (акт внедрения от 01.10.2012); на кафедре гигиены и медицинской экологии Северного государственного медицинского университета (акт внедрения от 04.10.2012); в клиническом отделе ФБУН «СевероЗападный научный центр гигиены и общественного здоровья» (акт внедрения от 24.10.2012); в системе последипломного образования Института физиологии природных адаптаций УрО РАН (акт внедрения от 24.10.2012).

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на III Архангельской международной медицинской научной конференции молодых ученых и студентов (Архангельск, 2010); I Региональной молодежной научно-практической конференции «Актуальные проблемы физиологии человека на Севере» (Архангельск, 2010); Итоговой научной сессии СГМУ и СНЦ Северо-Западного отделения РАМН «Медицинские школы Европейского Севера: от науки к практике» (Архангельск, 2010); IV Архангельской международной медицинской научной конференции молодых ученых и студентов (к 300-летию со дня рождения М.В. Ломоносова) (Архангельск, 2011); Научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова «Развитие Северо-Арктического региона: проблемы и решения» (Архангельск, 2012); XV Всероссийском симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2012); Итоговой научной сессии СГМУ и СНЦ СЗО РАМН «Северная медицинская школа: к 80-летию АГМИ-АГМА-СГМУ» (Архангельск, 2012); VIII научно-практической конференции «Медицинское обеспечение сил флота в условиях Кольского Заполярья» (Северодвинск, 2012).

Материалы исследования опубликованы в 10 печатных работах, в том числе 3 - в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 176 страницах машинописного текста и состоит из введения, 3 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Работа иллюстрирована 22 таблицами и 29 рисунками. Библиографический указатель литературы включает 318 источников (265 - отечественных и 53 - иностранных).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование функции внешнего дыхания и состояния сердечнососудистой системы проводилось зимой (январь), весной (апрель), летом (июль), осенью (октябрь) у одной и той же группы практически здоровых 35 мужчин и 35 женщин в возрасте 18-22 лет, родившихся и постоянно проживающих в г. Архангельске. Обследование контингентов осуществлялось на базе кафедры гигиены и медицинской экологии Северного государственного медицинского университета (СГМУ) г. Архангельска с соблюдением этических норм, изложенных в Хельсинской декларации и Дерективах Европейского общества (8/609 ЕС).

Исследование проводилось в первой половине дня, через 1,5-2 часа после принятия пищи, после 20-минутного отдыха, в комфортных микроклиматических условиях и состоянии относительного покоя. Всего проведено 1680 исследований, проанализировано более 30000 показателей.

Для обследования использовали спирограф микропроцессорный портативный СМП-21/01-«Р-Д» (Россия), обеспечивающий приведение измеренных и вычисленных объемных и скоростных показателей к стандартным газовым условиям. При помощи спирографии оценивались следующие показатели: 1. Легочные объемы и емкости: дыхательный объем (ДО), резервный объем вдоха (РОвд), резервный объем выдоха (РОвыд), жизненная емкость легких (ЖЕЛ), емкость вдоха (Евд);

2. Показатели легочной вентиляции: частота дыхания (ЧД), минутный объем дыхания (МОД), максимальная вентиляция легких (МВЛ);

3. Показатели проходимости воздухоносных путей: форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ), объем форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ,,), пиковая объемная скорость (ПОС), максимальная объемная скорость при выдохе 25, 50 и 75 % ФЖЕЛ соответственно (МОС25, MOCJ0, МОС75), средняя объемная скорость на участке 25-75 % ФЖЕЛ (СОС25 75), рассчитывался индекс Генслера (ИГ).

Биоэлектрическая активность миокарда определена с помощью электрокардиографии, одноканальным электрокардиографом ЭК1Т-01 (Россия). Согласно общепринятым рекомендациям методом ручного подсчета определены длительность интервалов и зубцов ЭКГ и их амплитуда. В состоянии покоя определены: частота сердечных сокращений и артериальное давление (по методу Н.С. Короткова). Рассчитаны: среднее артериальное давление (АДр, минутный объем крови (МОК), общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС), систолическое давление в легочной артерии (Рма), кардиореспираторный индекс (КРИ), индекс

резервных возможностей (ИРВ). В качестве дозированной физической нагрузки использовалась проба Мартине -Кушелевского. Оценка результатов пробы проводилась на основании направленности сдвигов пульса и артериального давления путем изучения типов реакций.

Анализ полученных результатов исследования проводился с помощью статистического пакета SPSS 18. Проверка на нормальность распределения измеренных переменных осуществлялась при помощи теста Шапиро-Уилк (п<50). Результаты описательной статистики для данных, подчиняющихся закону нормального распределения, представлялись в виде среднего значения (М) и стандартного отклонения (s), для данных, не подчиняющихся закону нормального распределения - в виде медианы (Me), первого квартиля (Q,) и третьего квартиля (Q3). В случае нормального распределения переменных использовался однофакторный дисперсионный анализ, для парных сравнений -t-критерий Стьюдента для зависимых выборок с поправкой Бонферрони. В случае распределения данных отличного от нормального использовался дисперсионный анализ по Фридману, для парных сравнений -непараметрический критерий Вилкоксона для зависимых выборок с поправкой Бонферрони. Для оценки связей между показателями проведен корреляционный анализ с использованием критериев Пирсона и Спирмена. Критический уровень значимости (р) для всех проверяемых статистических гипотез принимался равным 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Математический анализ полученных результатов показал, что у молодых здоровыхсеверян 18-22 летв динамике годового цикла происходят адаптивные реакции в системе внешнего дыхания, направленные на уравновешивание к изменяющимся условиям среды.

При анализе динамики статических легочныхобъемовиемкостейвгодовом

цикле у северян наибольшие значения величины ЖЕЛ зарегистрированы в зимний период, с уменьшением к весеннему и летнему периодам (р<0,05) (табл.). В виду зависимости величины ЖЕЛ как от анатомических размеров грудной клетки, развития дыхательной мускулатуры ирастяжимости легочной ткани, так, в определенной степени, и от легочного кровообращения, можно предположить, что изменения ЖЕЛ в годовом цикле могут быть связаны с сезонными колебаниями легочного кровотока и кровенаполнением в легких, а также вовлечением резервных ацинусов в газообмен.

Таблица

Показатели статических объемов и емкостей у уроженцев г. Архангельска

п-35 (м), п=35 (ж)

Показатели Пол Сезон года Р,-„ р 1-Ш P I-IV Р и-ш Р * Il-rv Р III-IV

Зима (I) Весна(И) Лето (III) Осень (IV)

М1 5,75 5,25 5,43 5,60 <0,001 <0,001 1,0 0,048 0,048 1,0

ЖЕЛ, л (5,50; 6,45) (4,60; 5,69) (4,95; 6,22) (5,13; 6,29)

Ж1 4,30 3,31 3,72 3,99 <0,001 <0,001 1,0 0,048 0,048 1,0

(3,87;4,64) (2,34; 3,82) (3,41; 4,14) (3,47; 4,40)

М1 2,12 1,49 1,44 2,12 1,0 0,048 1,0 1,0 1,0 1,0

РО , л м' (1,07; 2,47) (0,94; 2,22) (0,80; 2,21) (1,48; 2,44)

Ж1 1,48 1,11 1,20 1,12 1,0 0,048 1,0 1,0 1,0 1,0

(0,89; 1,74) (0,95; 1,80) (0,99; 1,66) (0,98; 1.70)

М2 3,06±0,59 2,77±0,80 2,90±0,69 3,05±0,86 1,0 1,0 1,0 !,0 0,912 1,0

РО л

BbU'. Ж1 2,18 1,56 1,88 2,21 0,006 0,04 1,0 0,034 0,012 1,0

(1,79;2,94) (0,70;2,13) (1,45; 2,64) (1,71; 2,91)

м2 0,47±0,26 0,42±0,20 0,39±0,18 0,43±0,28 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

ДО, л

ж1 0,54 0,42 0,35 0,45 0,021 0,01 0,018 1,0 1,0 0,046

(0,45; 0,64) (0,30; 0,50) (0,30; 0,40) (0,38; 0,50)

Примечание. Сравнение зависимых выборок осуществлялось:

непараметрическим критерием Т-Вилкоксона, (Me (Q,;Q3)); 2" параметрическим критерием Т-Стыодента, (M±s).

При изучении объемов, составляющих ЖЕЛ, было установлено, что максимальные значения величины РОвд наблюдались осенью и зимой у мужчин, зимой - у женщин; минимальные - летом у мужчин и весной у женщин. Максимальные значения величины РОвыд в обеих группах регистрировались в осенне-зимний период года, минимальные - в весенний. Установленные изменения величины РОаыд, вероятно, могут косвенно указывать на повышение у уроженцев Европейского Севера воздушности респираторных отделов легких в холодное время года и являться проявлением сезонной физиологической компенсаторной реакции системы внешнего дыхания, направленной на облегчение газообмена (Шишкин Г.С., Устюжанинова Н.В., 2012).

Одним из самых демонстративных показателей функционального состояния системы внешнего дыхания является величина ДО (Давидовская Е.И. и др., 2005). Отмечена тенденция к уменьшению исследуемой величины от холодного времени года к теплому у мужчин и статистически значимое уменьшение ДО у женщин весной, летом и осенью в сравнении с зимой (р<0,05). Учитывая, что величина ДО влияет на объем альвеолярного мертвого пространства не участвующего в газообмене (Шейд П., 2004), то увеличение глубины дыхания в зимний период, вероятно, способствует увеличению количества функционирующих альвеол. Такой показатель легочной вентиляции как величина МОД наиболее ярко отражает функциональные особенности аппарата внешнего дыхания (Гришин О.В., Устюжанинова Н.В., 2006; Гудков А.Б., Попова О.Н., 2009). Максимальные значение МОД установлены у мужчин осенью, у женщин — зимой. Минимальные значения МОД в обеих группах обследуемых северян регистрировались весной. Величина ЧД в динамике годового цикла практически не изменялась и оставалась на уровне 15-16 движений в минуту у мужчин, 15-17 - у женщин.

Предельные возможности системы внешнего дыхания определены при изучении МВЛ, суммарного показателя вентиляционной функции аппарата внешнего дыхания (Анохин М.И., 2012). Наибольшие значения величины МВЛ в обеих группах обследованных северян зарегистрированы в зимний период. Снижение величины МВЛ отмечено только у женщин летом в сравнении с зимой на 17,7 % (р<0,05). Так как максимальная вентиляция легких характеризует не только резервные способности организма человека, но и позволяет судить о суммарных изменениях механики дыхания, выявленное увеличение МВЛ может указывать на повышение компенсаторных возможностей организма в зимний сезон года.

Определение величины РД имеет большое значение в оценке функционального состояния дыхательной системы. Наибольшие значения

абсолютной величины резерва дыхания отмечены зимой как у мужчин, так и у женщин, наименьшие - весной у мужчин, летом у женщин.

В динамике года также наблюдались значительные изменения показателей, характеризующих проходимость воздухоносных путей. Установлены большие значения величины ФЖЕЛ в зимний период года в сравнение с летним, как у мужчин (на 7,8 %, р<0,001), так и у женщин (на 11,2 %, р<0,001). Отмечено уменьшение ФЖЕЛ от зимы к весне в обеих группах обследуемых (р<0,05).

Определено уменьшение величины ОФВ! у северян от зимы к весне (р<0,05). У женщин зимние показатели величины ОФВ, превышают летние на 8,3 % (р<0,001), а у мужчин весенние показатели снижены в сравнение с летними на 2 % (р=0,029). Зимние показатели величины ПОС превышают летние, как у мужчин (на 11,6 %; р=0,004), так и у женщин (на 20,1 %; р<0,001).Таким образом, наибольшие значения ФЖЕЛ, ОФВ, и ПОС зимой указывают на лучшую бронхиальную проходимость на уровне крупных бронхов в зимний период года. Сниженные значения ФЖЕЛ, ПОС и ОФВ, в весенний период года можно трактовать как результат функционального напряжения системы внешнего дыхания в переходный период от холодного к теплому.

Максимальные значения величины МОС25, характеризующей проходимость крупных бронхов, в обеих группах зарегистрированы зимой, минимальные - весной. Отмечено что, зимние значения МОС25у мужчин на 10,6 % (р=0,013), а у женщин на 15,6 % (р=0,013) выше летних. Определено снижение величины МОС50, характеризующей проходимость бронхов среднего калибра, летом в сравнение с зимой на 8,8 % у мужчин (р=0,012) и на 9,2 % у женщин (р=0,042). Таким образом, максимальные значения МОС25и МОС50в зимний период года могут свидетельствовать о снижении сопротивления дыхательных путей току воздуха на уровне крупных и средних бронхов.

О проходимости мелких бронхов можно судить по величине МОС75, максимальные значения которой у мужчин отмечались весной, у женщин -осенью и зимой. Минимальные показатели МОС75 наблюдались осенью у мужчин и весной у женщин. При сезонном анализе СОС25 75 наблюдалось снижение указанного показателя от зимы к лету на 8,3 % (р=0,048) у мужчин и на 13,5 % (р=0,019) у женщин, а также снижение значений исследуемого показателя от зимы к весне в обеих группах обследуемых. Указанные изменения можно объяснить снижением бронхиального сопротивления зимой, что необходимо для улучшения проходимости воздухоносных путей и газообменной функции в холодный период года.

На протяжении года у северян отмечается обратная корреляционная связь между величинами РО>кд и ДО, наибольшая у мужчин зимой (г= - 0,56, р<0,05) и весной (г= - 0,56, р<0,05), у женщин - осенью (г= - 0,34, р>0,05). Отмеченные изменения могут свидетельствовать о лимитирующем параметре ФОЕ (составляющая часть которого РОвыд) в обеспечении ЖЕЛ, нежели ДО, в переходные сезоны и зимой.

При анализе электрокардиограмм северян было выявлено повышение электрической активности сердца весной и осенью, о чем свидетельствуют большие амплитуды зубцов О, Я, 8. Так, амплитуда зубца О у мужчин зимой ниже, чем весной (р=0,042) и осенью (р=0,006), а весенние показатели превышали летние на 15,4 % (р=0,045), у женщин на 30 % (р=0,018). Наибольшая амплитуда зубца Я у мужчин зарегистрирована осенью, у женщин-весной. Амплитуда зубца Э в обеих группах оставалась наибольшей в переходные сезоны года (весна, осень), со значимо большей величиной в мужской группе осенью в сравнение с зимой (р=0,006).

Исследование амплитуд зубцов ЭКГ в грудных отведениях выявило некоторые межсезонные различия. Так, в отведении У5 отмечалось углубление амплитуды зубца <3 летом в сравнении с зимой в группе мужчин (р=0,03) и осенью в сравнении с зимой в группе женщин (р=0,05).

При анализе амплитуды зубца К установлены максимальные значения в весенний период в группе мужчин в отведениях V,, V,, У4 и У5, а также большая амплитуда зубца Я весной, чем осенью в отведениях У,(р=0,001) и У4; наименьшие показатели амплитуды зубца Я отмечались зимой в сравнение с весной в отведениях V, (р=0,006) и У6(р=0,001). У женщин отмечалась тенденция к увеличению амплитуды зубца Я в летний период в отведениях V,, V., V,.

2.' V о

У мужчин отмечено увеличение глубины зубца Б осенью в сравнении с зимой в отведениях У2 (р=0,036), У3 (р=0,006) и У4 (р=0,036). а также увеличение амплитуды Б осенью в сравнении с весной в отведениях У4 (р<0,001), У5 (р<0,001) и У6 (р=0,024). Увеличение амплитуды зубца Б у женщин отмечено летом в отведениях V , У3 и У4в сравнение с зимой на 9,1 - 16,7 % (р<0,05).

В отведениях У5 и У6 у мужчин летние показатели зубца Т превышают зимне-весенние (р<0,05), у женщин отмечено лишь некоторое углубление зубца осенью в сравнение с весной в отведении V, (р=0,024).

Расчет величины установил увеличение исследуемого показателя у мужчин в осенний период относительно летнего на 5,4 % (р=0,012), у женщин на 9,9 % (р=0,03) (рис. 1).

120 115 -110 -

105 -100 -95

113.1*

[у =-1,5167^ ОЮ,65х2_+5 уз Зх+ 81 |\'= -0.36б7х3+ 5,5х2 - 19,533х+ 119|

104.6

110.1

109.9"

105.4!'

Зима

99

Весна

100 100

Лето

Осень

мужчины

Полиномиальная (мужчины)

женщины

Полиномиальная (жешщ шн)

Рис. 1. Величина Рс,щ в различные сезоны года у уроженцев г. Архангельска.

Примечание. За 100% принята величина Рслав летний период года.

Различия по сравнению с летним сезоном значимы: *- р<0,05

Таким образом, увеличение давления в легочной артерии в холодный осенне-зимний сезон года в сравнение с теплым (летним), направлено на улучшение кровоснабжения ранее плохо вентилируемых альвеол, оптимизируя взаимоотношения между перфузией и вентиляцией легких в процессе изменения климатических условий окружающей среды.

Ряд сезонных изменений прослеживался и при исследовании гемодинамики северян. Анализ величины среднего артериального давления (АДср) показал наибольшие значения в зимний период, наименьшие - в летний в обеих группах обследованных северян (рис. 2).

107 104 -101

98

105,4"

104

""№3,6*

|у= 1,5667х3- 10,3хг+ 18.133х+ 961 {у"

104' /

1.01.4

100 100

Зима

Весна

Лето

Осень

мужчины -Полиномиальная (мужчины)

3 женщины Полиномиальная (женщины)

Рис. 2. Величина АД,р в различные сезоны года у уроженцев г. Архангельска. Примечание. За 100% принята величина АДср в летний период года. Различия по сравнению с летним сезоном значимы: * - р<0,05; "* - р<0,01

Наибольшие значения величины МОК зарегистрированы зимой и весной как у мужчин, так и у женщин; наименьшие - осенью у мужчин, летом -у женщин, что позволяет сделать вывод об интенсивном уровне потребления кислорода для обеспечения энергетических затрат организма в зимне-весенний период. При помощи корреляционного анализа выявлена значимая более сильная положительная корреляционная связь между МОК и ЧСС (г = 0,74-0,9), чем между МОК и УО (г = 0,3-0,6), что может указывать на большие энергетические затраты системы кровообращения северян, особенно в холодный период года.

Наибольшие значения ОПСС у обследованных северян регистрировались зимой, наименьшие - летом. Значимо большая величина ОПСС в зимний период года определена в мужской группе в сравнении с летним (на 18,6 %, р=0,036). Соответствующая тенденция была определена и у женщин с нарастанием ОПСС зимой, относительно осени (р<0,05).

Дополнительно был рассчитан ИРВ, наибольшая величина которого у северян определена в зимний период, наименьшая - в летний у мужчин и весенний у женщин, что может свидетельствовать о снижении производительности миокарда в холодные сезоны года и повышении потребности его в энергетическом обеспечении зимой.

Функциональные резервы сердечно-сосудистой системы оценены при помощи пробы Мартине - Кушелевского. Преобладающим типом реакции являлся нормотонический на протяжении всего периода исследования и составил от 68,6 % (зимой) до 80 % (летом) (рис. 3).

100% -90% 80% -70% 60% -50% 40% -30% -20% -10% 0% -

Вдистонический ^астенический Пступенчатый О нормотонический

Рис. 3. Типы реакции на стандартную физическую нагрузку в различные сезоны года у уроженцев Европейского Севера. Примечание. В сравнении с летним сезоном: *- р<0,05; *" - р<0,01

Явления дезадаптации к физическим нагрузкам у мужчин зимой выражалось астенической реакцией, с некоторым уменьшением к весне (р<0,05). Также отмечено увеличение астенических реакций осенью, в сравнении с весной (р<0,05). В весеннее время дезадаптация к физическим нагрузкам среди мужчин отмечена ступенчатой реакцией в 17,2 %, с уменьшением таковой в летний и осенний до 2,9 % (р<0,05) и отсутствием в зимний периоды (р<0,01).

У женщин аналогично превалировал нормотонический тип реакции в динамике годового цикла, с преобладанием летом (80 %; р<0,01) и зимой (73,5 %; р<0,05) в сравнении с весной. Дезадаптация к физическим нагрузкам у женщин проявлялась астеническим (преобладающим), ступенчатым и дистоническим типами, наиболее ярко отраженными в весенних исследованиях: астенический тип отмечен в 28,6 % наблюдений, ступенчатый в 22,8 % случаев. Так, ступенчатых реакций у обследованных женщин летом не отмечалось (р<0,01), а зимой было меньше, чем весной (р<0,05).

Таким образом, проведенные исследования позволили выявить у уроженцев Европейского Севера в зимний период года увеличение величин статических легочных объемов и максимальные значения предельных и резервных возможностей в сочетании с напряженной работой аппарата внешнего дыхания, более выраженной среди женщин, установить уменьшение бронхиального сопротивления в зимний период со снижением бронхиальной проходимости в переходные сезоны года (больше весной). Было определено усиление электрической активности сердца в переходные сезоны года (весна, осень) и увеличение давления в легочной артерии в холодный осенне-зимний период. Установлено снижение функциональных резервов сердечно-сосудистой системы в осенне-зимний период у мужчин и в переходные сезоны года (весна, осень) у женщин, проявляющееся большим количеством атипичных реакций на стандартную физическую нагрузку.

ВЫВОДЫ

1. В результате комплексных эколого-физиологических исследований выявлены особенности адаптивных реакций системы внешнего дыхания у уроженцев Европейского Севера в динамике годового цикла, установлены изменения биоэлектрической активности миокарда, показателей гемодинамики, определены резервные возможности кардиореспираторной системы.

2. Установлено, что у уроженцев Европейского Севера наблюдаются сезонные изменения статических легочных объемов и емкостей. Так, у мужчин зимние значения ЖЕЛ и РОв превышают летние показатели на 5,9 % (р<0,001) и 47,2 % (р=0,048), а у женщин величины ЖЕЛ, РО>д, РО>ыд и ДО соответственно на 15,6 % (р<0,001), 23,3 % (р=0,048), 16 % (р=0,04)и 54,3%(р=0,01).Втечениегодаизменяетсяхарактерсвязеймеждупоказателями внешнего дыхания: в переходные сезоны и зимой в формировании ЖЕЛ определяющим параметром в большей степени выступает РО , чем ДО.

3. Показано, что динамические легочные объемы и показатели вентиляции имеют сезонную зависимость. Наибольшие значения величины МОД у женщин выявлены зимой, у мужчин — осенью, что на 14 % (р=0,048) и 9,6 % выше летних показателей. Максимальные значения предельных и резервных возможностей аппарата внешнего дыхания приходятся на зимний период года, как у мужчин, так и у женщин.

4. Проведенные в годовом цикле исследования показали, что в зимний период года у северян наблюдается уменьшение бронхиального сопротивления в бронхах крупного и среднего калибра. Так, величины ФЖЕЛ, ПОС, МОС25, МОС50 зимой максимальны: у мужчин превышали летние значения на 7,8 % (р<0,001), 11,6 % (р=0,004), 10,6 % (р=0,013), 8,8 % (р=0,012), у женщин - на 11,2 % (р<0,001), 20,1 % (р<0,001), 15,6 % (р=0,013) и 9,2 % (р=0,042) соответственно.

5. Установлено, что в переходные периоды года (весной и осенью) наблюдаетсяусилениеэлектрической активности сердца, которое отражено наибольшими амплитудами зубцов О, Я, Б. Так, весной амплитуда зубца О во II стандартном отведении превышает летние значения у мужчин на 15,4 % (р=0,045), у женщин - на 30 % (р= 0,018), амплитуда зубца К у женщин - на 10 % (р= 0,005). Осенью зубцы Я и Б у мужчин больше, чем зимой (р<0,048). В динамике годового цикла больше статистически значимых изменений электрической активности наблюдается в левых отделах сердца, чем в правых.

6. Выявлено, что в зимний период года сердечно-сосудистая система находится в состоянии функционального напряжения: у мужчин повышаются

АДд (на 8 %; р=0,006), АД.р (на 5,4 %; р=0,009), ОПСС (на 18,6 %; р=0,036), ИРВ (на 16,8 %; р=0,036)Р, у женщин - АДд (на 4,2 %; р=0,016), ОПСС (на 15,2 %; р=0,067), Рсла (на 13,1 %; р=0,017).

7. Показано, что наибольшее количество атипичных реакций в ответ на стандартную физическую нагрузкунаблюдается у мужчин зимой (31,4 %), у женщин - весной (51,4 %), что указывает на снижение у них резервных возможностей сердечно-сосудистой системы в эти периоды года.

8. В сравнительных физиологических исследованиях кардиореспираторной системы установлено, что у женщин происходят более выраженные сезонные изменения со стороны дыхательной системы (ЖЕЛ, РОвыд, ДО, МОД, МВЛ, ФЖЕЛ, ОФВ,, ПОС, МОС25, мос50, С0С25 75) и сердечно-сосудистой системы (показатели резервных возможностей и систолического давления в легочной артерии).

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Материалы комплексных медико-физиологических исследований кардиореспираторной системы свидетельствуют о необходимости учитывать сезонные изменения сердечно-сосудистой и дыхательной систем при оценке получаемых результатов в кабинетах функциональной диагностики и при проведении медицинских осмотров.

2. Данные об особенностях функционирования кардиореспираторной системы у уроженцев Европейского Севера в динамике годового цикла могут быть рекомендованы к использованию в учебном процессе медицинских и педагогических ВУЗов, а также могут быть включены в учебные программы на факультетах последипломного образования.

3. При проведении спортивных мероприятий необходимо планировать физическую нагрузку с учетом сезона года.

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ефимова Н.В. Сезонные реакции статических и динамических легочных объемов у лиц зрелого возраста, уроженцев Европейского Севера / Н.В. Ефимова // Бюллетень Северного государственного медицинского университета.-2010.-№ 1.-С. 137- 138.

2. Ефимова Н.В. Сезонные изменения вентиляционных показателей у уроженцев Европейского Севера / Н.В. Ефимова // Бюллетень Северного государственного медицинского университета. - 2010. - № 2. - С. 31 - 32.

3. Ефимова Н.В. Особенности сезонных изменений динамических

легочных объемов у лиц зрелого возраста, уроженцев Европейского Севера России / Н.В. Ефимова // Актуальные проблемы физиологии человека на Севере: материалы I регион, научно - практической конференции -Архангельск, 2010 - С. 38 - 40.

4. Ефимова Н.В. Сезонная изменчивость показателей проходимости воздухоносных путей у уроженцев Европейского Севера / Н.В. Ефимова, О.Н. Попова, А.Б. Гудков / XI Международный конгресс «Здоровье и образование в XXI веке»: «Научные и прикладные аспекты концепции здоровья и здорового образа жизни». - Москва, 2010. - С. 620.

5. Попова О.Н. Сезонные изменения показателей гемодинамики и типов реакции на стандартную физическую нагрузку у жителей Европейского Севера/О.Н. Попова, Н.В. Ефимова, А.Б. Гудков //Материалы Всероссийской научно - практической конференции «Югра - за здоровый образ жизни». -Ханты - Мансийск: Изд-во ХМГМА, 2012. - С. 220 - 222.

5. Попова О.Н. Сезонные реакции легочных объемов и емкостей у уроженцев Европейского Севера 18-23 лет / О.Н. Попова, Н.В. Ефимова // Материалы XV Всероссийского симпозиума «Эколого-физиологические проблемы адаптации», посвящ. 50-летию кафедры нормальной физиологии РУДН. - М., 2012. - С. 175 - 176.

7. Ефимова Н.В. Особенности реакций сердечно-сосудистой системы на стандартную физическую нагрузку у жителей Европейского Севера в динамике годового цикла / Н.В. Ефимова, О.Н. Попова / В мире научных открытий. Проблемы науки и образования. - 2012. - № 2 (26). -С. 44-47.

8. Ефимова Н.В. Адаптивные реакции внешнего дыхания у здоровых студентов в годовом цикле на Европейском Севере / Н.В. Ефимова, О.Н. Попова // Экология человека .- 2012. - № 3. - С. 23 - 27.

9. Гудков А.Б. Сезонные изменения биоэлектрической активности миокарда у уроженцев Европейского Севера 18-22 лет / А.Б. Гудков, О.Н. Попова, Н.В. Ефимова // Экология человека. - 2012. - № 9. -С. 32-37.

10. Ефимова Н.В. Сезонная биоэлектрическая активность миокарда у лиц 18-22 лет, уроженцев Европейского Севера / Н.В. Ефимова, О.Н. Попова, А.Б. Гудков // Бюллетень Северного государственного медицинского университета. - 2012. - № 2. - С. 49 - 50.

ЕФИМОВА Надежда Васильевна (Россия)

Эколого-физиологическая характеристика адаптивных реакций кардиореспираторной системы в годовом цикле у молодых лиц 18-22 лет, уроженцев Европейского Севера

В результате комплексных эколого-физиологических исследований выявлены особенности адаптивных реакций системы внешнего дыхания у уроженцев Европейского Севера в динамике годового цикла, определены изменения биоэлектрической активности миокарда, показателей гемодинамики и оценены резервные возможности кардиореспираторной системы. У уроженцев Европейского Севера 18-22 лет наиболее выраженные изменения статических и динамических легочных объемов и емкостей внешнего дыхания наблюдаются в зимний период года, снижение бронхиальной проходимости - в переходные сезоны года. Максимальные значения предельных и резервных возможностей аппарата внешнего дыхания северян зарегистрированы зимой. В течение года изменяется характер связей между показателями внешнего дыхания: в переходные сезоны года (весной, осенью) и зимой в формировании ЖЕЛ определяющим параметром в большей степени является величина РОвыд, чем ДО. Повышение электрической активности сердца у северян приходится на переходные сезоны года (весна, осень) с увеличением давления в легочной артерии в осенне-зимний период. Снижение функциональных резервов сердечнососудистой системы наблюдается зимний период у мужчин, в переходные сезоны года (весна, осень) и зимой у женщин.

EFIMOVA Nadezhda Vasilevna (Russia)

Ecological and physiological characteristics of cardiorespiratory system adaptive responses in the annual cycle of young people 18-22 years old, natives of the European North

As a result of complex ecological and physiological studies there were identified adaptive responses peculiarities of the respiratory system in European North natives in the annual cycle dynamics, there were detected changes of myocardium bioelectrical activity, hemodynamics indices and reserve capabilities of the cardiorespiratory system were estimated. European North natives of 18-22 years old have the most pronounced changes in static and dynamic lung volumes and respiratory capacities during winter season, bronchial patency decrease - in mid-seasons. Maximum values of limited and reserve capacities of the northerners respiratory apparatus are recorded in winter. During the year the bond between external respiration indices changes: in mid-seasons (spring, autumn) and in winter in VC formation the determining parameter is mostly a RVxp value, than respiratory volume. Electrical activity increase of the heart in the northerners is in mid-seasons (spring and autumn) with an increase of pulmonary artery pressure in the autumn-winter period. Functional reserves decrease of the cardiovascular system is observed during winter period in men, in mid-seasons (spring and autumn) and in winter in women.

Подписано в печать 18.04.2013. Формат 60x84'/i6. Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 1211

ГОУ ВПО «Северный государственный медицинский университет» 163000, г. Архангельск, пр. Троицкий, 51 Телефон 20-61-90. E-mail: izdatel@nsmu.ru

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата медицинских наук, Ефимова, Надежда Васильевна, Москва

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СЕВЕРНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

На правах рукописи

04201356329

ЕФИМОВА Надеиеда Васильевна

ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АДАПТИВНЫХ РЕАКЦИЙ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ В ГОДОВОМ ЦИКЛЕ У МОЛОДЫХ ЛИЦ 18-22 ЛЕТ, УРОЖЕНЦЕВ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА

03.03.01 - физиология

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Научный руководитель: доктор медицинских наук, доцент О.Н. Попова

Москва-2013

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 4

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 11

1.1. Сезонные особенности кардиореспираторной системы у 11 уроженцев Европейского Севера

1.2. Особенности природно-климатических факторов 22 Европейского Севера в различные сезоны года

ГЛАВА 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕМОВ И 29

МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Организация исследования 29

2.2. Исследование показателей функции системы внешнего 31 дыхания

2.3. Исследование состояния сердечно-сосудистой системы 37

2.4. Математико-статистическая обработка данных 41

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 43

И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Сезонная динамика статических легочных объемов и 44 емкостей

3.2. Характеристика динамических легочных объемов в течение 54 годового цикла

3.3. Сезонные изменения показателей проходимости 61 воздухоносных путей

3.4. Биоэлектрическая активность миокарда в динамике годового 78 цикла у уроженцев г. Архангельска

3.5. Сезонные изменения показателей гемодинамики и 96 резервных возможностей сердечно-сосудистой системы у уроженцев Европейского Севера 18-22 лет

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 115

ВЫВОДЫ 139

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 141

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 142

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АДд - диастолическое артериальное давление, мм рт. ст.

АДС - систолическое артериальное давление, мм рт. ст.

АДср ~ среднее артериальное давление, мм рт. ст.

ДО - дыхательный объем, л

р - емкость вдоха, л

ЖЕЛ - жизненная емкость легких, л

РІГ - индекс Генслера, %

ИРВ - индекс резервных возможностей, усл. ед.

КРИ - кардиореспираторный индекс, усл. ед.

МВД - максимальная вентиляция легких, л/мин

МОД - минутный объем дыхания, л/мин

мок - минутный объем кровообращения, л/мин

МОС25>50,75 - максимальная объемная скорость при выдохе 25, 50 и 75 %

ФЖЕЛ соответственно, л/с

ОПСС -общее периферическое сопротивление сосудов, дин"1-с-см"5

ОФВо,5 - объем форсированного выдоха за первые 0,5 секунды, л

ОФВ! - объем форсированного выдоха за первую секунду, л

ПАД - пульсовое артериальное давление, мм рт. ст.

ПОС - пиковая объемная скорость, л/с

Рсла - систолическое давление в легочной артерии, мм рт. ст.

рд - резерв дыхания, л/мин

РОвд - резервный объем вдоха, л

РО •Г ^выд - резервный объем выдоха, л

СОС25.75 - средняя объемная скорость на участке 25-75 % ФЖЕЛ, л/с

УО - ударный объем, мл

ФЖЕЛ - форсированная жизненная скорость легких, л

чд - частота дыхания, кол/мин

чсс - частота сердечных сокращений, кол/мин

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Северные территории играют ключевую роль в национальной экономикё, в обеспечении безопасности и геополитических интересов России [171]. Сочетание колебаний температуры и атмосферного давления, высокой относительной влажности, жесткого ветрового режима, значительных , изменений солнечной активности, своеобразие поведения магнитных полей, резкой фотопериодичности и выраженного УФ - дефицита обуславливают особую структуру климата северных регионов [6, 48, 50, 87, 142, 167, 282, 284, 297, 298]. По совокупности климатических характеристик и с учетом общебиологического действия указанных факторов, территории Севера в целом могут быть отнесены к зоне дискомфортных природно-климатических условий проживания с элементами выраженной экстремальности по ряду параметров [198, 193, 155, 178, 283, 299, 305], которые предъявляют повышенные требования к функциональным системам организма человека [156, 178, 193, 198, 284, 299,305].

Установлено, что климато-географические факторы Европейского Севера, действуя по отдельности, а также в сочетании друг с другом, оказывают неблагоприятное влияние на организм человека, его здоровье и работоспособность [1, 55, 147, 204, 206, 218, 234, 312]. Некоторые особенности функционирования сердечно-сосудистой и дыхательной систем северян выявлены рядом исследователей [47, 70, 80, 100, 105, 106, 137, 148, 158, 191, 201, 225, 261], однако данные о сезонных изменениях функционирования кардиореспираторной системы у уроженцев Европейского Севера носят фрагментарный характер [143,177, 189, 245].

Лица 18-22 лет составляют значительную и наиболее перспективную часть общества. Дыхательная и сердечно-сосудистая системы сравнительно рано включаются в компенсаторно-приспособительные реакции в ответ на сезонные изменения природно-климатических условий Севера и могут

рассматриваться как чувствительный индикатор адаптационных реакций целостного организма [27, 28, 37]. В литературе практически не встречаются данные динамического годового наблюдения изменений функционирования кардиореспираторной системы у молодых лиц 18-22 лет, уроженцев Европейского Севера, что, несомненно, является важным для изучения базисных механизмов формирования донозологических и патологических состояний [5, 56, 63, 80, 170].

В связи с вышеизложенным, изучение сезонных изменений функционального состояния кардиореспираторной системы у молодых лиц 18-22 лет, жителей Европейского Севера, является весьма важным не только с теоретической, но и с практической точки зрения, что и побудило провести настоящее исследование.

Цель и задачи исследования

Цель работы: изучить эколого-физиологические особенности адаптивных реакций кардиореспираторной системы в годовом цикле у молодых лиц 18-22 лет, уроженцев Европейского Севера.

Для достижения поставленной цели решался комплекс следующих

задач:

1. Изучить в различные сезоны года статические и динамические легочные объемы и емкости, показатели проходимости дыхательных путей и оценить характер связей между ними.

2. Исследовать динамику предельных и резервных возможностей внешнего дыхания у обследованного контингента.

3. Оценить сезонную биоэлектрическую активность миокарда у уроженцев Европейского Севера.

4. Выявить особенности гемодинамики и оценить функциональные резервы сердечно-сосудистой системы в годовом цикле.

5. Провести сравнительные исследования сезонных адаптивных реакций кардиореспираторной системы у мужчин и женщин.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. У уроженцев Европейского Севера 18-22 лет наиболее выраженные изменения статических и динамических легочных объемов и емкостей наблюдаются в зимний период года, а снижение бронхиальной проходимости - в переходные сезоны года.

2. Максимальные значения предельных и резервных возможностей аппарата внешнего дыхания северян зарегистрированы в зимний период года.

3. В течение года изменяется характер связей между показателями внешнего дыхания: в переходные сезоны года (весной, осенью) и зимой в формировании ЖЕЛ определяющим параметром в большей степени является величина РОвыд, чем ДО.

4. Повышение электрической активности сердца у северян приходится на переходные сезоны года (весна, осень) с увеличением давления в легочной артерии в осенне-зимний период.

5. Снижение функциональных резервов сердечно-сосудистой системы наблюдается в зимний период у мужчин, в переходные сезоны года (весна, осень) и зимой у женщин.

Научная новизна. Впервые представлены материалы по результатам комплексного динамического исследования функционального состояния кардиореспираторной системы в годовом цикле у молодых лиц 18-22 лет, жителей Европейского Севера.

Установлены характерные особенности сезонных изменений статических, динамических легочных объемов и емкостей, показателей бронхиальной проходимости, выявлены объективные признаки сезонной функциональной приспособительной перестройки внешнего дыхания у уроженцев Европейского Севера к изменяющимся природно-климатическим условиям среды. Определены изменения биоэлектрической активности сердца, гемодинамики и давления в легочной артерии в различные сезоны

года. Впервые определены функциональные резервы дыхательной и сердечно-сосудистой систем в динамике годового цикла.

Теоретическая значимость. Установленные особенности функционального состояния кардиореспираторной системы у молодых лиц 18-22, жителей Европейского Севера, дополняют один из разделов экологической физиологии.

Выявленные характерные изменения в функциональном состоянии дыхательной и сердечно-сосудистой систем у лиц родившихся и постоянно проживающих на Севере позволяют более детально оценить сезонные реакции организма на воздействие возмущающих природно-климатических факторов. Результаты исследования реакции сердечно-сосудистой системы на стандартную физическую нагрузку в различные сезоны года расширяют научные знания в рамках экологической физиологии в высоких широтах.

Выявленные сезонные особенности кардиореспираторной у жителей Европейского Севера могут быть использованы в качестве научного материала в организации учебного процесса на кафедрах теоретического профиля (нормальной физиологии, гигиены) и лечебного профиля (терапевтические кафедры) медицинских ВУЗов для обучения студентов, а также врачей на факультетах последипломного образования (усовершенствование, специализация).

Работа выполнена в рамках региональной научно-технической программы «Здоровье населения Европейского Севера» и имеет номер государственной регистрации 01201166164.

Практическая значимость. Установленные данные о сезонных особенностях статических легочных объемов и емкостей, величинах динамических объемов и показателях проходимости бронхов являются исходными при оценке результатов спирографии у жителей Севера, и могут использоваться в работе ряда научно-исследовательских институтов и в педагогическом процессе в ВУЗах.

Сведения о сезонных изменениях функционирования сердечнососудистой и дыхательной систем необходимо учитывать при динамическом мониторинге за состоянием кардиореспираторной системы у северян.

Материалы исследования используются в учебном процессе для студентов и аспирантов ГБОУ ВПО ХМАО - Югры «Ханты - Мансийская государственная медицинская академия» (акт внедрения от 25.09.2012) и в ГОУ ВПО «Сургутский государственный университет Ханты - Мансийского автономного округа - Югры» (акт внедрения от 01.10.2012); на кафедре гигиены и медицинской экологии Северного государственного медицинского университета (акт внедрения от 04.10.2012); для сравнительной оценки получаемых собственных материалов научных исследований в клиническом отделе ФБУН «Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья» (акт внедрения от 24.10.2012); используются в разделах «Экологическая безопасность жизненной среды», «Физиология висцеральных систем», «Экология человека» экспериментальной базовой кафедры экологической физиологии и биохимии и при обучении аспирантов по специальности «Физиология» в системе последипломного образования Института физиологии природных адаптаций УрО РАН (акт внедрения от 24.10.2012).

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на III Архангельской международной медицинской научной конференции молодых учёных и студентов (Архангельск, 2010); I Региональной молодежной научно-практической конференции «Актуальные проблемы физиологии человека на Севере» (Архангельск, 2010); Итоговой научной сессии СГМУ и СНЦ Северо-Западного отделения РАМН «Медицинские школы Европейского Севера: от науки к практике» (Архангельск, 2010); IV Архангельской международной медицинской научной конференции молодых ученых и студентов (к 300-летию со дня рождения М.В. Ломоносова) (Архангельск, 2011); Научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и

аспирантов Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова «Развитие Северо-Арктического региона: проблемы и решения» (Архангельск, 2012); XV Всероссийском симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2012); Итоговой научной сессии СГМУ СНЦ СЗО РАМН «Северная медицинская школа: к 80-летию АГМИ-АГМА-СГМУ» (Архангельск, 2012); VIII научно-практической конференции «Медицинское обеспечение сил флота в условиях Кольского Заполярья» (Северодвинск, 2012).

Материалы исследования опубликованы в 10 печатных работах, в том числе 3 - в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 176 страницах машинописного текста и состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Работа иллюстрирована 22 таблицами и 29 рисунками. Библиографический указатель литературы включает 318 источников (265 - отечественных и 53 -иностранных).

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Сезонные особенности кардиореспираторной системы у уроженцев Европейского Севера

Адаптация к различным климатогеографическим условиям тесно связана с сезонными изменениями климата, которые вызывают значительные перестройки в деятельности организма, влияющие на состояние здоровья и работоспособность человека [3, 132]. Сезоны включают в себя изменения целого комплекса факторов среды: особенности освещенности, температуры, влажности, суточной динамики температуры, атмосферного давления, уровень солнечной радиации [237, 276]. Ряд отрицательно воздействующих климатогеографических факторов Севера на человеческий организм практически не блокируется социальными и другими методами защиты [24, 80, 261]. Изменение сезонов года определяет направленность физиологических реакций в организме человека, обеспечивающих уравновешивание их с внешней средой.

Некоторые особенности функционирования сердечно-сосудистой и дыхательной систем северян выявлены рядом исследователей [47, 70, 80, 81, 100, 105, 106, 137, 148, 158, 191, 190, 201, 225, 261], однако данные о сезонных изменениях функционирования кардиореспираторной системы у уроженцев Европейского Севера носят фрагментарный характер [143, 177, 189, 245].

В результате ряда исследований обнаружено влияние на сердечнососудистую систему такого фактора, как фотопериодизм, выражающееся в наступлении наибольших изменений ее показателей в зимний период: большое число субъективных жалоб, урежение частоты сердечных сокращений, повышение артериального давления, общего периферического сопротивления сосудов, снижение уровня гемоглобина, ударного объема и минутного объема крови [38, 128, 206].

Сведения об уровне артериального давления у человека в теплый и холодный периоды года очень противоречивы. Одни исследователи обнаружили повышение систолического артериального давления зимой в сравнение с летом [47, 94, 273, 292, 302, 307]. Другие исследователи отмечали низкие величины систолического и диастолического артериального давления в холодное время года [18, 190].

Сезонные изменения частоты сердечных сокращений расценивались авторами как отражение сезонных колебаний тонуса отделов вегетативной нервной системы, влияющих на ритм сердечной деятельности (преобладание симпатической нервной системы в период полярного дня, парасимпатической - в период полярной ночи). М.И.Бочаров и Н.Э. Истомина [38] отмечали, что уже начальный период снижения температуры среды осенью приводит к усилению активности симпатической нервной системы, а к зиме усиливается влияние парасимпатической нервной системы на регуляцию деятельности сердечно-сосудистой системы в реакции на холод. Изменение тонуса ВНС обусловлено контрастным световым режимом климатического региона [6], на которые накладываются социальные факторы, особенности характера и интенсивность труда. В ряде исследований среди студентов в зимние месяцы наблюдали активацию механизмов регуляции сердечного ритма, преобладание тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы, централизацию управления сердечным ритмом с последующим снижением напряжения регуляторных механизмов и уменьшением симпатической активности к летнему периоду [250, 290] со значительной парасимпатической активностью в осенний сезон [246]. Противоположные данные получены Колосовой Т.С. и соавт. [128], в исследованиях которых отмечено урежение ЧСС в период «биологической тьмы», обусловленное повышением вагусной активности.

Различные сезонные изменения определены и при изучении частоты сердечных сокращений. Так, в группе постоянных жителей Севера наибольшую частоту сердечных сокращений регистрировали в сентябре, с

меньшими показателями холодное время года [35, 115], в тоже время зимой определяли учащение ЧСС [95, 119, 285]. Известны данные о весенней брадикардии у здоровых мужчин Архангельска [18], а также