Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности периферической гемодинамики подростков в зависимости от типа регуляции сердечной деятельности

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Особенности периферической гемодинамики подростков в зависимости от типа регуляции сердечной деятельности"

На правах рукописи

Игнатосян Артем Гургенович

ОСОБЕННОСТИ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ ГЕМОДИНАМИКИ ПОДРОСТКОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТИПА РЕГУЛЯЦИИ СЕРДЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

03.00.13 - физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 9 НОЯ 2009

Ярославль-2009

003483205

Работа выполнена на кафедре медико-биологических основ физической культуры ГОУ ВПО «Владимирский государственный гуманитарный университет».

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор

Кодин Андрей Валерьевич

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор

Фатеев Михаил Михайлович

кандидат биологических наук Михайлов Павел Валентинович

Ведущая организация: Рязанский государственный медицинский университет им. академика И.П. Павлова

Защита состоится «йб» ноября 2009 г. в'/УОфисов на заседании диссертационного совета Д 212.307.02 в ГОУ ВПО «Ярославский государственный педагогический университет им. К.Д. Ушинского» по адресу: 150000, г. Ярославль, Которосльная наб., д. 46-в.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ярославского государственного педагогического университета им; К.Д. Ушинского (150000, г. Ярославль, ул. Республиканская, д. 108).

Автореферат разослан «23 » ci?TAaTo0v 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. биол. наук, доцент И.А. Осетров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Исследования сердечно-сосудистой системы (ССС) мотивируются ее значимостью в поддержании гомеостаза всего организма с помощью многих адаптационных процессов, скрытых в ней и в системах, регулирующих ее деятельность.

В регуляции кровообращения существенная роль принадлежит автономной нервной системе (П. Джонсон, 1982; Г. Ульмер и др., 1986; J. Shepard 1963). В зависимости от состояния адаптационно-компенсаторных механизмов регуляции кровообращения вегетативное обеспечение может протекать с адаптацией и дезадаптацией сердечной деятельности (P.M. Баевский и др., 2000). При вегетативном обеспечении адаптации повышение активности одного отдела автономной нервной системе (АНС) сопровождается увеличением реактивности другого, что создает динамическое вегетативное равновесие, обеспечивая адекватную реакцию ритма сердца в ответ на физиологические воздействия (М.М. Безруких, 1989).

Для адаптации в пубертатном периоде существенно возрастает активность как симпатического, так и парасимпатического звена вегетативной регуляции. При этом возникает проблема вегетативной дисфункции. Ее возникновению способствует свойственная этому возрасту незавершенность морфологического и функционального формирования АНС, а также гормональная перестройка (С.М. Громбах, 1984; H.A. Агаджанян и др., 2000; В.И. Безобразова и др., 2003). По мнению некоторых авторов, временное повышение активности симпатического звена вегетативной регуляции в подростковом возрасте обеспечивает адаптацию различных систем организма к внешним условиям на разных уровнях его интеграции (Ф.З. Меерсон и др., 1990; А.Р. Галеев и др., 2002; С.Н. Иванов, 2005).

Что касается молекулярных механизмов протекания процессов, направленных на поддержание гомеостаза в гемодинамической системе, то непосредственно главную роль в этом играет NO-эргическая система. Научные исследования последних десятилетий показали важное влияние оксида азота на такие фундаментальные биологические процессы, как регуляция артериального давления (АД), иммунитета и деятельности центральной нервной системы (ЦНС) (Х.М. Марков, 2005; Nohria A at all, 2006; Baylis С., 2007; Pinto VL at all, 2008).

Несмотря на многочисленные исследования, остаются некоторые пробелы в отношении апробации неинвазивных методов изучения NO-эргической системы.

Поскольку капилляры не имеют мышечных элементов (В.В. Куприянов и др., 1975), то гуморальные воздействия, осуществляемые, в том числе, NO-зргической системой адресованы другим отделам сосудистого русла, и в том числе артериолам. Опосредованно эти воздействия осуществляются с помощью ритма сердца, поскольку он непосредственно зависит от нервно-гуморальных влияний. В подростковом возрасте гормональные воздействия

3

изменяют все параметры функционирования системы кровообращения и механизмы ее регуляции. В связи с этим усиливается напряжение в системе, модулирующей тоническое состояние сосудов; при этом напряжение более крупных артерий усиливается, что увеличивает дисбаланс регуляции периферического кровотока.

Вышесказанное определяет необходимость изучения направленности изменений функционального состояния периферического кровообращения под влиянием факторов, непосредственно контролирующих уровень локальных метаболических процессов и делает тему данного исследования актуальной.

В качестве рабочей гипотезы исследования выдвинуто предположение, что в пубертатном периоде между системой периферической гемодинамики, сердечной деятельностью и системой, обеспечивающей генерацию оксида азота, которая опосредованно через АНС регулирует деятельность последних, существуют особые взаимозависимые механизмы, направленные на поддержание гомеостаза в сердечно-сосудистой системе и особо выраженные при экзогенных влияниях в виде низких температур.

Целью диссертационного исследования является выявление особенностей реакции периферического кровообращения на локальное холодовое воздействие у детей старшего школьного возраста с разными типами вегетативной регуляции сердечной деятельности.

В соответствии с поставленной целью в работе определены следующие задачи:

1) провести исследование параметров периферического кровообращения в конечностях;

2) изучить особенности реакции периферической гемодинамики в условиях локальной гипотермии;

3) сравнить типы реакции на температурные воздействия у подростков разного пола - мальчиков и девочек;

4) выявить взаимосвязи между общей концентрацией оксида азота в организме, особенностями регуляции сердечного ритма и периферическим кровообращением;

5) изучить возможность применения методики определения концентрации оксида азота для выявления особенностей реакции периферического кровообращения на экзогенные воздействия;

Научная новизна. В ходе исследования впервые собран и систематизирован материал, касающийся оценки состояния периферической гемодинамики в условиях гипотермии, а также показателей временного и спектрального анализа вариабельности сердечного ритма (ВРС) подростков в соответствии с влиянием температурных факторов. Впервые показана возможность интеграции методики исследования концентрации оксида азота с методами исследования гемодинамики и механизмов ее регуляции. Получены данные о половых особенностях функционирования ряда параметров, характеризующих функциональное состояние ССС. Впервые выявлены корреляционные взаимосвязи между параметрами периферического

4

кровообращения в конечностях, вариабельностью ритма сердца и уровнем активации NO-эргической системы. Анализ статистических показателей на основе качественно-количественной характеристики в вышеуказанных системах позволил детальнее изучить возможное изменение метаболизма оксида азота в условиях холодового воздействия в отдельных гемодинамических системах.

Положения, выносимые на защиту.

1. Регуляция периферического кровотока и модуляция сердечного ритма, поддерживающие гомеостаз гемодинамической системы, на заключительных этапах формирования организма находятся под преобладающим влиянием парасимпатического отдела АНС. Это свидетельствует о том, что парасимпатические влияния на адаптационные механизмы, поддерживающие гомеостаз гемодинамической системы, являются оптимальными.

2. В подростковом возрасте сердечная деятельность как функциональная составляющая ССС не имеет модулирующего влияния на гомеостатические механизмы при гипотермических воздействиях на периферические участки тела.

3. У девочек с ваготоническим типом регуляции сердечной деятельности гемодинамическая система и ее регуляторные механизмы сбалансированы так же, как и реакции АНС на температурные воздействия, что подтверждают развитые межсистемные и внутрисистемные корреляционные взаимосвязи. Это свидетельствует о том, что ваготонический тип регуляции является более устойчивым к действию экзогенных факторов.

4. Использованная в исследовании методика выявила тесные корреляции между АНС и NO-эргической системой, тогда как четких взаимосвязей между периферической гемодинамикой и концентрацией оксида азота в организме установлено не было.

Научно-практическая значимость работы. Всестороннее и глубокое изучение физиологических систем здорового организма и их функциональное состояние при различных экзогенных и эндогенных влияниях дает представление о базовых свойствах адаптационно-компенсаторных механизмов, заложенных в организме. Только в этом случае возможна грамотная разработка методик для выявления ранних нарушений в исследуемых системах или лечения уже имеющихся патологий.

Анализ доступных научных источников показывает, что работ, посвященных изучению внутрисистемных сложных и многогранных процессов и их взаимосвязей в ССС, отражающих состояние системы периферической гемодинамики и адекватное реагирование на это состояние сердечной деятельности при различных внешних и внутренних условиях, мало. А в имеющихся работах встречаются противоречия по показателям, характеризующим состояние ССС у подростков разного пола.

Таким образом, все еще остается актуальным исследование функционального состояния ССС в подростковом возрасте в здоровом организме и выявление взаимозависимых реагирований составляющих этой системы на различные эндогенные воздействия.

Целью проведенной в исследовании локальной холодовой пробы явилось моделирование ситуации влияния неблагоприятных низких температур на открытые участки тела, в данном случае, на кисти.

Полученные результаты могут служить основой для разработки и модификации методов определения концентрации оксида азота в биологических системах, а также могут быть использованы в клинике для донозологической диагностики патологических процессов в ССС. Показано, что степень вовлеченности различных отделов ССС в реализацию ответных реакций может служить основой для изучения модулирующего влияния N0-эргической системы на морфофункциональные изменения метаболического обеспечения любого вида деятельности. Была предпринята попытка выявления взаимосвязанной реакции двух составляющих ССС - периферического кровотока и сердечной деятельности - на гипотермическое воздействие.

Результаты исследования используются в лекциях и лабораторно-практических занятиях по курсам «Молекулярная биология», «Физиология человека», проводимых преподавателями кафедр анатомии и физиологии человека, химии и медико-биологических основ физической культуры для студентов Владимирского государственного гуманитарного университета.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на нескольких ежегодных научных конференциях ВГГУ (2005-2008) и межрегиональной научно-практической конференции с международным участием «ЗДОРОВЬЕ, ФИЗИЧЕСКАЯ КУЛЬТУРА, СПОРТ» (Владимир, 2008).

Научные публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 109 печатных страницах машинописного текста, иллюстрирована 14 таблицами и 15 рисунками. Работа состоит из введения, обзора литературы, главы описания организации и методов исследования, главы эмпирического исследования, главы обсуждения результатов и выводов. Библиографический указатель содержит 162 источника, из них 97 на русском и 65 иностранном языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования

Изучены гемодинамические и кардиоритмографические показатели и динамика суммарной концентрации конечных метаболитов оксида азота -нитратов/нитритов в конденсате выдыхаемого воздуха (КВВ) у 74 (38 девочек и 36 мальчиков) практически здоровых подростков в возрасте 15-16 лет. Отбор в экспериментальную группу проводилось с использованием опросника ISAAC (International Study of Asthma and Allergy in Childhood) (Worldwide Variation in prevalence of symptoms of asthma, allergic • rhino conjunctivitis, and atopic eczema, 1998), что позволило исключить детей с признаками бронхиальной астмы и воспалительными состояниями верхних дыхательных путей.

В качестве методов исследования использованы реовазография (РВГ), кардиоинтервалография (КИГ) с анализом вариабельности ритма сердца (ВРС) и фотометрическое определение конечных метаболитов оксида азота -нитритов и нитратов в КВВ по Гриссу.

Для анализа динамики исследуемых параметров и выявления особенностей реакции кровотока на гипотермический стресс проводилась холодовая проба (ХП). Холодовая проба проводилась на верхних конечностях. Испытуемые опускали кисти в воду с температурой «тающего льда» (2-4°С). Выдерживали до появления ощущения боли (в среднем 1 мин). После чего возобновлялась запись.

Запись и анализ ВРС проводились с использованием аппаратно-программного комплекса «Поли-Спектр-3» (г. Иваново), работающего совместно с персональным компьютером и обеспечивающим формирование динамических рядов кардиоинтервалов с частотой дискретизации электрокардиографического сигнала до 1000 Гц и выше (точность измерения интервалов R-R ± 1 мс). Запись ЭКГ осуществлялась в два этапа: для определения типа вегетативной регуляции - в положении лежа с последующим переходом в положение ортостаз (целью проведения ортостатической пробы было выявление и исключение испытуемых, у которых состояние адаптационно-компенсаторных механизмов вегетативного обеспечения сердечной деятельности протекало с дезадаптацией). Для выяснения реакции АНС на холодовой стресс - в положении сидя (для исключения артефактов).

Запись РВГ осуществлялась на компьютерном реографе «Рео-Спектр» (г. Иваново) в положении сидя в состоянии покоя и после ХП. Для анализа использовались следующие расчетные параметры РВГ:

1. Показатель интенсивности артериального кровотока.

Реографический индекс - РИ (у.е.).

2. Показатели тонуса и эластичности сосудов.

Максимальная скорость быстрого наполнения - VMaKC (Ом/с).

Средняя скорость медленного наполнения - Vcp. (Ом/с).

3. Показатель венозного оттока.

7

Индекс Симонсона - ИВО_Сим (%).

Для анализа ВРС использовались как спектральные, так и временные параметры.

1. Временные показатели.

Средняя длительность интервалов R-R - RRNN (мс), Минимальная длительность интервалов R-R - RRmHh.(mc),

2. Спектральные показатели.

Общая мощность спектра - TP (мс2), Мощность высокочастотных колебаний - HF (мс2), Мощность низкочастотных колебаний - LF (мс2), Мощность сверхнизкочастотных колебаний - YLF (мс2), Показатель соотношения высокочастотных и низкочастотных волн - LF/HF (у.е.)

Для косвенной оценки содержания оксида азота в КВВ использовалось определение суммарной концентрации нитратов и нитритов как непосредственных метаболитов оксида азота. В данном случае также проводилась ХП для оценки динамики оксида азота.

Определение нитратов и нитритов в биологических жидкостях организма имеет ряд особенностей, которые необходимо учитывать при выборе метода.

Одной из основных особенностей при работе с биологическими жидкостями является малый объем пробы, который может быть взят для анализа. Другое требование, предъявляемое к выбираемому методу, - это его чувствительность. Пределы определения нитратов и нитритов должны соответствовать концентрации этих ионов в биологических жидкостях.

В работе использовался метод определения суммарной концентрации нитратов/нитритов. Нитраты восстанавливались до нитритов кадмиевым редуктором (C.B. Круглов, В.Г. Амелин, Н.П. Ларионов, патент на изобретение № 2161303 редуктор нитратов. - 27.12.2000). Дальнейшее определение проводилось спектрофотометрическим методом с реактивом Грисса.

Чувствительность метода от 1 до 50 мкМ/л при толщине слоя жидкости в кювете 1 см. Метод основан на реакциях диазотирования и азосочетания с образованием азокрасителей. Этот метод основан на способности диазотировать сульфаниловую кислоту и а-нафтиламин с образованием азокрасителя красно-фиолетового цвета.

Для статистической обработки полученных результатов исследования использовались методы математической статистики с применением специализированной программы «STATISTIKA 6.1». Серия 1203d (лицензия 4RMJTQJ68) и «Microsoft Excel» - Microsoft Office Enterprise 2007 (лицензия KGFVY-7733B-8WCK9-KTG64-BC7D8) для построения графиков и диаграмм. Определены средние значения (М) всех полученных экспериментальных данных. Среднегрупповые значения показателей представлены с указанием ошибки репрезентативности (±ш) и вариационного разброса значений каждого показателя (±<т). Достоверность межгрупповых различий определялась по t-критерию Стьюдента. Представленные в таблицах данные вероятности

8

различия характеризуют достоверность отличия аналогичных величин в сравниваемых группах при значении Р<0,05. Для выявления связи между изучаемыми показателями проводился корреляционный анализ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Исходя из функций, выполняемых периферическим кровообращением (ПК), в целом, оно характеризуется некоторой автономностью. Мнение о том, что влияние АНС на регуляцию ПК уменьшается со снижением диаметра сосудов, является общепринятым (И.Д. Гедеванишвили, 1967; В.И. Капелько, 1996; H.A. Агаджанян и др., 2000). Однако известно, что в конечных звеньях артериального русла приток крови складывается из тонуса сосудов более крупного калибра, так как в капиллярах отсутствует мышечный слой. Следовательно, участвуя в регуляции артерий мелкого калибра, АНС непрямым образом оставляет свой след на регуляции тканевого кровотока.

Проблемная сторона последнего утверждения состоит в том, что невозможно определить ту грань, которая разделяет преобладающее влияние на ПК двух регуляторных систем - гуморально-метаболической и нервной, что делает ее весьма условной. Роль оксида азота в регуляции кровообращения состоит в том, что он является связывающим звеном этих систем, так как свое воздействие они осуществляют с помощью NO-эргической системы (Х.М. Марков, 1996; З.А. Лупинская, 2003; О.Л. Барбараш, И.А. Шибанова, 2004).

Одной из важнейших функций ПК в кистях является его участие в терморегуляции. При изменении температуры окружающей среды диаметр сосудов конечностей может широко варьироваться, тем самым, увеличивая или уменьшая периферическое сопротивление току крови. Данная особенность ПК имеет непосредственное отношение к формированию механизмов, стабилизирующих артериальное давление (А. Гайтон, 1969; Б. Фолков, Э. Нил, 1975; H.A. Куршаков, Л.П. Прессман, 1969; К.В. Судаков, 2008). Так как кровеносная система является замкнутой, для поддержания устойчивости ее функций сужение сосудов в одной области сопровождается их расширением в другой либо урежением ЧСС и/или уменьшением силы сердечных сокращений.

В достаточной степени информативным в данном случае может оказаться анализ вариабельности ритма сердца (ВРС) при холодовом стрессе.

Тендерный аспект реактивности физиологических и функциональных систем организма на различные воздействия является чрезвычайно важным для правильной интерпретации онтогенетических изменений и формирования систем адаптации в различных условиях. В научной литературе часто встречаются противоречивые данные относительно параметров, характеризующих функциональное состояние физиологических систем. Одни исследователи выявляют достоверные различия исследуемых параметров в зависимости от пола испытуемых (В.П. Бисярина и др., 1981; A.C. Солодков, Е.Б Сологуб, 2005), другие - опровергают (А.Р. Галеев и др., 2002; Е.В. Плышевская, 2003). Тем самым все еще остается актуальным исследование

9 •

состояние физиологических систем организма в зависимости от пола, а расхождение мнений исследователей, возможно, связано с тем, что недостаточно уделяется внимания индивидуальным показателям испытуемых.

В исследованиях принимали участие подростки обоего пола 15-16 лет, находящиеся на IV - V стадиях полового развития. Это этап, на котором система кровообращения и механизмы его регуляции проходят окончательное становление, а различные факторы могут вызывать динамическое рассогласование не только в функциях этой системы, но и видоизменять ее морфологию (М.М. Безруких, 1982; М.М. Безруких 1989; A.C. Солодков, Е.Б Сологуб, 2005; К.В. Судаков, 2008).

Анализируя показатели ПК, ВРС и конечных метаболитов оксида азота (таблица 1), можно отметить, что при их сравнении в группах подростков мужского и женского пола различия по большинству из них в состоянии покоя являются недостоверными. Возможно, это связано с тем, что в группе мальчиков наблюдается более широкий разброс индивидуальных параметров, а в женском организме в состоянии относительного покоя гемодинамические системы и механизмы их регуляции более сбалансированы.

Таблица 1

РВГ, ВРС параметры, концентрация NO> NO"2 в группе мальчиков и девочек в состоянии покоя (фоновая проба) (М±с)

Пол Показател!!^^— Мальчики (n=36) Девочки (n=38) Достоверность различий

РИ, у.е. 0,62±0,19 0,72±0,16 P<0,2

ИВО_Сим, % 46,7±11,6 58,8±15,64 P<0,4

VMaKc, Ом/С 0,86±0,28 1,12±0,29 P<0,009

Vcp, Ом/с 0,49±0,18 0,66±0,16 P<0,008

LF/HF, у.е. 1,21±0,22 1,46±0,53 P<0,2

RRNN, мс 789,2±94,9 749,31±89,59 P<0,1

R-RM„H, MC 625,22±90,86 605,52*61,21 P<0,4

TP, мс2 3740,73*1498,87 2705,23±922,05 P<0,04

VLF, мс2 839,70±319,20 858,200±326,20 P<0,9

LF, мс2 1133,12±443,6 794,32±3 82,01 P<0,1

HF, мс2 1582,68±593,52 1051,84±479,84 P<0,06

N0*3- NO"2, мкм/л 4,35±1,15 3,55±1,12 P<0,04

Отсутствие достоверных изменений по основным реографическим показателям, за исключением скоростных, которые характеризуют тоническое состояние сосудов с преобладанием последних у девочек, свидетельствует о том, что уровень кровенаполнения в состоянии покоя как наиболее стабильный показатель, определяющий устойчивость метаболических процессов, к этому возрасту является достаточно сформированным (И.О. Тупицын, 1985). Данный факт совпадает с мнением других авторов, в работах которых установлено повышенное сопротивление кровотоку у девочек по сравнению с мальчиками (Нгуен Зуй-Зунг, 1963; В.П. Бисярина и др., 1981; A.C. Солодков, Е.Б Сологуб, 2005).

С возрастом нарастает упругое напряжение артериальной стенки, о чем свидетельствует повышение распространения пульсовой волны (В.П. Бисярина и др., 1981; Л.И. Левина, 1999). Кроме того, увеличивается взаимосвязь функционирования центральной и периферической гемодинамики с типом вегетативной регуляции (И.Д. Гедеванишвили, 1967; P.M. Хаматова, 2000).

Повышенное значение параметра TP (мс2) свидетельствует о том, что у мальчиков регуляция деятельности сердечно-сосудистой системы более централизована, по сравнению с девочками, у которых, вероятно более выражен автономный контур регуляции гемодинамики.

К 16-летнему возрасту в основном, завершается формирование вегетативной регуляции хронотропной функции сердца. Количественные соотношения симпатических и парасимпатических влияний становятся аналогичными влияниям на сердце взрослого человека (Е.В. Плышевская, 2003). В этих условиях, наряду с более высоким уровнем функционирования ССС, выявляют преобладание влияние автономного контура регуляции и ослабление центральных влияний на управление сердечным ритмом (О.П. Коптюх, 1990).

Анализ динамики показателей ВРС выявляет наличие половых закономерностей в его регуляции и разнонаправленных изменениях, происходящих у мальчиков и девочек в процессе локального холодового воздействия.

Результаты, полученные в ходе исследования, свидетельствуют о том, что в состоянии покоя в группе мальчиков и девочек преобладают парасимпатические влияния. Однако повышение тонуса вен после ХП в группе мальчиков-ваготоников свидетельствует о том, что система ПК у последних менее устойчива к холодовому стрессу, и, возможно, механизмы его регуляции менее сформированы.

Изменение интенсивности метаболизма при температурном воздействии ведет к изменению уровня активации ЦНС и, в частности, к активации симпатоадреналовых механизмов. Все анализируемые данные и их изменение до и после ХП свидетельствуют о том, что у детей старшего школьного возраста процессы автоматизма в регуляции работы сердца в большей степени приближаются к дефинитивному уровню в женском организме. Это во многом согласуется с утверждениями других авторов, в исследованиях которых

il

показана большая сформированность у девочек не только морфофункциональной структуры регуляции сердечного ритма, но и механизмов ее вариабельности (М.М. Безруких, 1982; P.M. Баевский, Г.Г. Иванов, 2000).

Как показано в исследовании, ваготонический тип регуляции характеризуется балансом соотношения тонических и объемных показателей кровообращения. У детей с преобладанием симпатической регуляции снижен тонус артериол на фоне более высоких, чем у ваготоников, значений тонуса артерий крупного и среднего калибра. У ваготоников отличается большая интенсивность кровообращения.

Одним из важных звеньев сложных адаптивных процессов организма является NO-эргическая система. Она непосредственно участвует в регуляторных механизмах ЦНС и, в частности, регуляции тонуса сосудов (J. Marin, М.А. Rodriges-Martinex, 1997; Е.Б. Сергиенко, Е.В. Саютина, Л.Е. Самойленко, 1999; S. Dulak at al., 2000; В.И. Бувальцев, 2001; Р.Д. Курбанов, М.Р. Елисеева, Р.Р. Турсунов, Д.Р. Курбанова, 2003). Этим объясняется актуальность ее исследования в функциональных условиях и возможном влиянии на систему периферической гемодинамики.

Результаты представленных исследований показали различия содержания конечных метаболитов оксида азота - суммарной концентрации нитратов/нитритов в КВВ у мальчиков и девочек. Преобладание концентрации NO у мальчиков, возможно, обусловлено глубокими механизмами, обеспечивающими половые морфофункциональные различия в старшем школьном возрасте.

Концентрация конечных метаболитов оксида азота в выдыхаемом воздухе достоверно различалась в сравниваемых группах с одинаковым разбросом индивидуальных параметров. После ХП в каждой исследуемой группе (группа девочек и мальчиков в целом) достоверные отличия по рассматриваемому показателю нивелируются. Возможно, это связано со следующим фактом. При гипотермии для поддержания постоянства среднего АД и обеспечения баланса во внутрисосудистой системе происходит активное перераспределение крови за счет адекватного расширения сосудов других областей в ответ на их сужение в кистях (H.A. Куршаков, Л.П. Прессман, 1967). Как следствие, общая фоновая концентрация конечных метаболитов оксида азота до и после проведения ХП не меняется.

Руководствуясь тем, что АНС является одной из регуляторных систем организма, влияющей, в частности, и на ССС, для выявления особенностей регуляции периферической гемодинамики и метаболизма оксида азота, в зависимости от преобладающего влияния отделов АНС все участники исследования были объединены в следующие группы: преобладание симпатического отдела АНС - симпатикотоники, преобладание парасимпатического отдела АНС - парасимпатикотоники/ваготоники, сбалансированное влияние двух отделов - эйтоники.

Дальнейшая статистическая обработка была проведена в группах мальчиков-ваготоников (п=28), девочек-ваготоников (п=22) и девочек-симпатикотоников (п=12); выборка остальных групп была статистически не значимой.

В общей группе подростков суммарная концентрация конечных метаболитов оксида азота - нитратов/нитритов в КВВ в зависимости от типа вегетативной регуляции сложилась следующим образом:

Рис.1. Графическое представление концентрации конечных метаболитов оксида азота (мкМ/л) в зависимости от типа вегетативной регуляции сердечной деятельности.

Как видно из рисунка 1, рассматриваемый показатель достоверно выше в группе с преобладающим влиянием парасимпатического отдела АНС. Данный факт подтверждается и работами других авторов (М.В. Курицына, Н.П. Ларионов, 2005), в которых установлена корреляция между типом регуляции АНС и генерацией оксида азота как биомаркера напряжения в этой системе.

Анализ РВГ параметров показал следующее: реографический индекс, характеризующий артериальное кровенаполнение, достоверно выше в группе девочек-ваготоников по сравнению с аналогичной группой мальчиков и группой девочек-симпатикотоников (рис. 2). Это объясняется модулирующим

влиянием парасимпатического отдела автономной нервной системы на периферические сосуды крупного калибра и особенно заметно в группе ваготоников. Венозный отток, характеризующийся параметром ИВО_Сим (%), повышен в группе симпатикотоников, что является причиной тонического влияния симпатического отдела АНС на вены мелкого и среднего калибра (рис.

3).

Рис.2. Графическое значение показателя артериального кровенаполнения (РИ, у.е.) у лиц с разным типом вегетативной регуляции.

Артерии конечностей окружены венозным сплетением, образованным сопутствующими венами. При охлаждении венозная кровь проходит через глубокие венозные сплетения, окружающие крупные артерии. Такое приспособление обеспечивает сохранение тепла в условиях низкой температуры. Чрезмерные симпатические влияния на тоническое состояние артериальной и венозной систем снижают эффективность этого механизма.

Рис. 3. Графическое значение показателя венозного оттока (ИВО_Сим, %) у лиц с разным типом вегетативной регуляции.

Интересным является тот факт (таблицы 2, 3, 4), что во всех трех группах - в группе мальчиков-ваготоников, девочек-ваготоников девочек-симпатикотоников - холодовой стресс не вызвал достоверных изменений параметра RRNN (мс.), характеризующего ЧСС. Возможно, это связано с тем, что на данном возрастном этапе динамика сердечного ритма практически не направлена на поддержание тех механизмов, которые, вовлечены в стабилизирующие процессы артериального давления. В пользу такого предположения также говорит тот факт, что на этом возрастном периоде рост и развитие сосудистой системы отстает от сердца (Л.И. Левина 1999; В.И. Безобразова, С.Б. Догаткина, 2003; A.C. Солодков, Е.Б. Сологуб, 2005). Соответственно, вовлечение сердца в стабилизирующие процессы в гемодинамической системе могло быть дополнительной нагрузкой на сосуды.

В исследованиях последних десятилетий убедительно показано, что многие ткани организма продолжают развиваться (нервная, мышечная) вплоть до завершения полового созревания (М.М. Безруких, Д.А.Фарбер, 2000). Можно предположить, что активная динамика мышечной составляющей

сосудистой стенки (под влиянием внешних факторов последовательное перераспределение крови за счет «игры сосудов» - адекватное расширение определенных сосудистых областей в ответ на их сужение в других частях (H.A. Куршаков, Л.П. Прессман, 1969; А.М. Мелкумянц, С.А. Балашов, В.М. Хаютин, 1992; Л.И. Левина, 1999; М.М. Безруких, В.Д. Сонькин, Д.А. Фарбер, 2008)) и обеспечивающие эту динамику регуляторные механизмы, направленные на поддержание механизмов, стабилизирующих артериальное давление без участия сердечной деятельности, является стимулом для роста сосудистой системы. Так как в периоде полового созревания процессы роста и развития взаимосвязаны, то данный механизм может являться не только стимулом для ангиогенеза адекватно росту всего организма, но и стимулом окончательного развития и становления авторегуляторных гомеостатических механизмов (H.A. Агаджанян, В.И. Циркин, 2000).

Таблица 2

ВРС, РВГ параметры и концентрация NOV NO"2 в КВВ в группе мальчиков-ваготоников до и после холодовой пробы (М±с)

Показатели Группа мальчиков-ваготоников (n=28) Достоверность различий

до холодовой пробы после холодовой пробы

РИ, у. е. 0,63±0,20 0,83±0,35 Р<0,09

ИВО_Сим, % 42,93±10,11 87,67±25,33 Р<0,007

Vmekc, Ом/С 0,87±0,26 1,23±0,31 Р<0,01

Vcp, Ом/с 0,50±0,10 0,66±0,23 Р<0,07

RRNN, мс 801,80±103,19 ' 834,90±105,26 • Р<0,4

LF/HF, у.е. 1,18±0,16 0,80±0,37 Р<0,002

TP, мс2 4365,4б±1165,49 5921,82±2461,41 Р<0,2

VLF, мс2 644,66±243,18 2492,75±1166,63 Р<0,005

LF, мс2 1109,61±342,02 1789,45±523,40 Р<0,02

HF, мс2 806,23±303,02 1010,48±260,74 Р<0,2

NO> NO', мкМ/л 4,84±0,75 5,29±2,00 Р<0,2

Что касается РВГ-показателей, то после гипотермического воздействия наблюдаются достоверные изменения только в группе мальчиков-ваготоников. В двух других группах достоверных изменений не выявлено (таблица 2, 3,4).

Таблица 3

ВРС, РВГ параметры и концентрация N0'3- N0'2 в КВВ в группе девочек-ваготоников до и после холодовой пробы (М±а)

Показатели Группа девочек-ваготоников (п=22) Достоверность различий

до холодовой пробы после холодовой пробы

РИ, у .е. 1Д±0,1 1Д6±0,08 Р<0Д

ИВО_Сим, % 50,63±14,78 58,30±20,45 Р<0,4

^макс> ОМ/С 1,16±0,24 1,24±0,29 Р<0,5

Уср, Ом/с 0,68±0,13 0,77±0,21 Р<0,2

БЖКК, мс 801,80±103Д9 834,90±105,2б Р<0,8

ЬР/Ш7, у.е. 1,08±0,60 1Д2±0,61 Р<0,4

ТР, мс2 3274,84±1238,7-7 3675,35±1398,06 Р<0,6

Уи, мс2 1003,91±228,87 1281,95±216,77 Р<0,005

Ы% мс2 1593,57±486,36 1371,26±549,59 Р<0,6

НЕ, мс2 1260,04±39,39 1382,31±43,74 Р<0,7

МО'з-КЮ'з, мкМ/л 4,37±0,66 5,03±1,09 Р<0,4

Сравнение полученных результатов динамики анализируемых показателей при температурном воздействии подтверждает выдвинутый ранее тезис об оптимальном функционировании физиологических систем и сформированности регуляторных механизмов у девочек-подростков. Генетическая детерминированность скорости развития женского организма предопределяет оптимальный уровень регуляторных систем и механизмов в функциональной системе гемодинамики. Любой из ее компонентов является более сбалансированным. У мальчиков-подростков эта система так же, как и отдельные ее компоненты, является более лабильной. Это подтверждается изложенными выше результатами, которые наглядно демонстрируют широкий разброс всех индивидуальных параметров у подростков мужского пола, что обуславливает менее адекватный характер их приспособительных реакций за счет генерализации регуляторных систем как на уровне нервной, так и гуморальной регуляции.

Таблица 4

ВРС, РВГ параметры и концентрация NOV NO"2 в КВВ в группе девочек-симпатикотоников до и после холодовой пробы (М±а)

Показатели Группа девочек-симпатикотоников (п=12) Достоверность различий

до ХП после ХП

РИ, у.е. 0,72±0,29 . 0,78±0,10 Р<0,6

ИВО_Сим, % 93,41±44,94 62,58±21,3 9 Р<0,1

VMaKC, Ом/с 1,03±0,33 1,20±0,24 Р<0,3

Vcp, Ом/с 0,6±0Д8 0,73±0,14 Р<0,2

RRNN, мс 689,43±63,85 696,83±71,61 Р<0,8

LF/HF, у.е. 4,08±1,44 4,05±2,30 Р<0,9

TP, мс2 2776,82±1215,27 2526,94±1082,95 Р<0,9

VLF, мс2 548,6±267,83 780,99±221,84 Р<0,2

LF, мс2 510,12±57,36 671,13±175,92 Р<0,7

HF, мс2 265,40±92,66 367,50±59,0 Р<0,2

NO"3- NO"2, МКМ/Л 2,26±0,19 3,0±1,4 Р<0,2

Устойчивость всех трех исследуемых систем в женском организме на данном возрастном этапе, возможно, обусловлено тем, что реактивность физиологических и функциональных систем организма в большей степени зависят от полового фактора, нежели от особенностей формирования и влияния регуляторных механизмов автономной нервной системы на поддержание сердечно-сосудистого гомеостаза (М.М. Безруких 1982).

Оксид азота является связующим звеном гуморального и нервного контроля (S. Moneada, R.S.M. Palmer, Е.А. Higgs, 1991; R.E. Furchgott, L.S. Ignarro, F. Murad, 1992; J. Marin, M.A. Rodriges-Martinex, 1997; T. Michel, O. Feron, 1997; A.B. Малкоч, В.Г. Майданник, Э.Г. Курбанова, 2000). Обе регуляторные системы проявляют свое воздействие опосредованно с его участием. В литературных источниках (А.Ф. Ванин, 1998) существуют данные о том, что оксид азота может не только выделяться, но и депонироваться в организме, в дальнейшем высвобождаясь для влияния на какой-либо процесс. Возможно, NO-эргическая система является дополнительным механизмом регуляции за счет того, что оксид азота используется в качестве универсального мессенджера, через который осуществляются нервные и гуморальные воздействия.

Таким образом, можно предположить, что изменение этого показателя можно рассматривать как целесообразную и необходимую при реально существующей деятельности регуляторную реакцию, сформировавшуюся в процессе онтогенеза. В связи с этим особое внимание было уделено анализу корреляционных связей между исследуемыми показателями.

Поскольку корреляционные зависимости отражают согласованность работы различных физиологических систем, анализировались взаимоотношения в трех системах:

1) система ПК в конечностях (показатели пульсового кровенаполнения, тонического состояния сосудов, венозного оттока);

2) система вегетативной регуляции (спектральные и временные показатели ВРС);

3) Ж)-эргическая система (суммарная концентрация конечных метаболитов оксида азота в КВВ).

Взаимодействие указанных систем направлено на поддержание уровня метаболизма для обеспечения сосудистого гомеостаза при изменении внешних условий. В данном случае речь идет о вегетативной регуляции сердечной деятельности, метаболитах, контролирующих взаимоотношения систем регуляции (нервной и гуморальной), и о конечном результате всех этих влияний - тоническом состоянии сосудов конечностей.

В таблицах 5 и 6 представлены корреляционные значения с достоверностью Р<0,01. Достоверные корреляционные связи в группе мальчиков установлены между показателями, характеризующими сосудистый тонус и уровень пульсового кровенаполнения, а также сосудистый тонус и уровень венозного оттока (ИВО_Сим-Умакс - 0,415, при Р<0,05; ИВО_Сим-Уср -0,352, при Р<0,05). Аналогичные корреляционные взаимосвязи существуют между большинством показателей вегетативной регуляции. Однако общее количество достоверных взаимосвязей между анализируемыми показателями незначительно и практически отсутствует между сравниваемыми показателями и концентрацией оксида азота в КВВ.

Следует обратить внимание на тот факт, что в группе мальчиков (таблица 5) полностью отсутствуют корреляционные взаимосвязи между параметрами, характеризующими вегетативную регуляцию сердечной деятельности (и/Ш7, УЪБ, ТР, ЬБ и НБ), и параметром, отражающим ЧСС (1ЖШ).

Иная картина характерна для корреляционных взаимосвязей рассматриваемых параметров в группе девочек. В данном случае корреляционные взаимосвязи установлены практически между всеми параметрами, хотя большая их часть имеет отрицательную корреляцию (при Р<0,05). Отрицательная корреляция установлена между показателями, характеризующими концентрацию метаболитов оксида азота в КВВ, скоростью венозного оттока (ИВО_Сим) и средней длительностью кардиоинтервалов

(ЮОГО).

Однако появляются тесные взаимоотношения между показателями пульсового кровенаполнения (РИ); индексом вагосимпатического взаимодействия (и/НР), мощностью высокочастотного спектра (ОТ), минимальной длительностью кардиоинтервалов (К-ЯМ1Ш). В этом случае корреляционные взаимосвязи являются положительными.

В двух других системах - системе ПК в конечностях и системе вегетативной регуляции функции сердца - между большинством показателей также существуют как положительные, так и отрицательные корреляционные взаимосвязи.

Таблица 5

Корреляционные значения ВРС, РВГ параметров и концентрации конечных метаболитов оксида азота в группе мальчиков (п=36)

Корреляционные связи Значения корреляции

^макс ~ РИ 0,901

V - V v ср * макс 0,956

Vcp-PH 0,771

RRNN-NO'3-NO"2 -0,884

RRMII„-LF/HF 0,719

RRmhh - TP 0,759

М1мин - HF 0,767

TP-VLF 0,707

TP-LF 0,611

TP-HF 0,818

Р<0,01 (гкр- 0,42)

Данный факт в очередной раз подтверждает различия в скорости формирования мужского и женского организма и свидетельствует о том, что функциональные системы, регулирующие и поддерживающие сердечнососудистый гомеостаз, к этому возрасту в женском организме функционируют более сбалансировано, в отличие от более лабильной системы в мужском.

Сравнение корреляционных взаимоотношений в группах мальчиков и девочек в зависимости от типа регуляции сердечной деятельности, в данном случае ваготонического, показал следующее. В группе мальчиков количество достоверных корреляционных взаимосвязей меньше, чем в группе девочек. Все они являются положительными. В группе девочек, наряду с положительными,

есть и отрицательные значения. Половые различия заключатся в том, что в женском организме более сформированы внутрисистемные связи и связи между уровнем метаболизма и тоническим состоянием сосудов. Это подтверждается сравнением групп девочек с ваготоническим и симпатикотоническими типами регуляции. В обеих сравниваемых группах установлены корреляционные взаимоотношения между большинством анализируемых показателей.

Таблица 6

Корреляционные значения ВРС, РВГ параметров и концентрации конечных метаболитов оксида азота в группе девочек (п=38)

Корреляционные связи Значения корреляции

-,0771

РИ-Умакс** 0,830

РИ-Уср,. 0,742

ИВО_Сим-1И1Ш** 0,721

V -V ** »макс ' ср 0,954

щ^н-и/и** 0,822

ККмин-НЕ** 0,762

ТР-УЬБ ** 0,722

ТР-ЬБ ** 0,924

ТР-НБ ** 0,797

Уи-ЬБ** 0,720

Р<0,01 (гКр-0,42)

Таким образом, если в качестве систем, являющихся основой поддержания сердечно-сосудистого гомеостаза, рассматривать вышеперечисленные системы, то можно прийти к следующим выводам. Во-первых, коррелятивные зависимости между отдельными показателями внутри и между системами существуют у подростков обоего пола. Во-вторых, феномен гетерохронии наблюдается не только на внутрисистемном уровне, но и на межсистемном, что может служить примером многозначности связей между всеми рассматриваемыми системами.

выводы

1. Выявлены половые различия в показателях периферического кровообращения, вариабельности сердечного ритма и концентрации метаболитов N0 в конденсате выдыхаемого воздуха. У мальчиков по сравнению с девочками все показатели, перечисленные выше, менее устойчивы к влиянию экзогенных факторов в виде низких температур.

2. Стабильность гемодинамики и механизмов ее регуляции у девочек свидетельствует о более интенсивных темпах формирования организма, что определяет оптимальный уровень кровообращения, выражающийся в меньшей степени его централизации и более высоком уровне активности парасимпатического звена.

3. При анализе изученных показателей в условиях холодовых нагрузок в зависимости от особенности регуляции сердечной деятельности выявлен разнонаправленный тип реагирования на холодовые воздействия. Наиболее адекватно это реагирование происходило в группе девочек с ваготоническим типом регуляции.

4. Существуют тесные корреляционные взаимосвязи между ЫО-эргической системой и типом регуляции сердечной деятельности. В группе ваготоников обоего пола концентрация конечных метаболитов N0 достоверно выше, по сравнению с группой симпатикотоников, что свидетельствует об активирующем влиянии парасимпатического отдела АНС на систему, обеспечивающую синтез оксида азота.

5. У мальчиков и у девочек старшего школьного возраста при кратковременных влияниях низких температур сердечная деятельность практически не отражается на механизмах, направленных на поддержание гомеостаза в геодинамической системе. Механизм поддержания гомеостаза без участия сердечной деятельности (изменение ЧСС или силы сердечных сокращений), которая могла бы быть дополнительной нагрузкой на сосудистую систему, является более экономичным.

6. Изучение коэффициента корреляции между показателями периферического кровообращения, регуляцией сердечной деятельности и концентрацией метаболитов N0 показывает, что чем больше согласована деятельность различных уровней регуляции кровообращения, тем более организована функция системы в целом. По мере формирования организма количество корреляционных связей увеличивается, одновременно увеличивается количество внутрисистемных отношений в каждом конкретном случае, что свидетельствует об усилении саморегуляции функциональных систем.

7. Апробированная в исследовании методика определения концентрации оксида азота в конденсате выдыхаемого воздуха не выявила достоверных взаимосвязей между концентрацией конечных метаболитов N0 до и после холодовых нагрузок и тоническим состоянием периферических сосудов.

Основные положения диссертации опубликованы в изданиях: I. Рекомендованных ВАК РФ:

1. Игнатосян А.Г. Влияние холодового стресса на периферическое кровообращение у подростков с разным типом вегетативной регуляции [Текст] / А.Г. Игнатосян, М.В. Курицына // «Вопросы современной науки и практики» Университет им. В.И. Вернадского (Тамбов). - 2008. - №4 (14). - С. 27-33.

2. Игнатосян А.Г. Особенности реакции периферической гемодинамики подростков на гипотермическое воздействие в зависимости от типа вегетативной регуляции сердечной деятельности [Текст] / А.Г. Игнатосян, В.Б. Русанов // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2008. - №6. - С. 113-117.

3. Игнатосян А.Г. Половые особенности реакций локального кровотока и изменение метаболизма эндотелиального оксида азота на гипотермическое воздействие у подростков в зависимости от структуры сердечного ритма [Текст] / А.Г. Игнатосян, В.Б. Русанов // Вестник Тверского Государственного Университета. Серия «Биология и экология» -2009. №2 (11).-С. 22-30.

И. В других изданиях РФ:

4. Игнатосян А.Г. Особенности реакций периферической гемодинамики у подростков / А.Г. Игнатосян // «Здоровье, физическая культура и спорт». - Владимир - Иваново, 2008. - 486 с. - С. 43-53.

III. В зарубежных изданиях:

5. Игнатосян А.Г. Особенности регуляторных механизмов локального кровотока при гипотермии у подростков с разными типами вегетативной регуляции [Текст] / А.Г. Игнатосян // Медицинская Наука Армении (Ереван). - 2008. - №4 (XLVIII). - С. 117-126.

Используемыесокращения

ССС - сердечно-сосудистая система

АНС - автономная нервная система

АД - артериальное давление

ПК - периферическое кровообращение

ЦНС - центральная нервная система

РВГ - реовазография

КРГ - кардиоритмография

■ВРС - вариабельность ритма сердца

КВВ - конденсат выдыхаемого воздуха

ХП - холодовая проба

ЭКГ - электрокардиограмма

РИ - реографический индекс

Умакс - максимальная скорость быстрого наполнения

Уср - средняя скорость медленного наполнения ИВО_Сим - индекс Симонсона

КЛ^ - средняя длительность интервалов Я-И

К-Кмин - минимальная длительность интервалов Я-Я

ТР (ОМС) - общая мощность спектра

НТ1 - мощность высокочастотных колебаний - мощность низкочастотных колебаний

\ЪР - мощность сверхнизкочастотных колебаний

ЬР/НГ - индекс вагосимпатического взаимодействия

Подписано в печать 20.10.2009 Формат 84x108 1/32

Усл. печ. л. - 1,4 Уч.-изд. л. - 1,5

Бумага офсетная Печать трафаретная

Заказ 86-0$. Тираж 100 экз.

Отпечатано в отделе оперативной полиграфии ВГГУ 600024, г. Владимир, ул. Университетская, 2 Тел.: (4922) 33-87-40