Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Развитие основных функций миокарда детей 7-15 лет, проживающих в различных экологических условиях

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Рублева, Лариса Вячеславовна, Москва

/

РОССИЙСКА Я АКАДЕМИ Я ОБРАЗОВАНИ Я ИНСТИТУТ ВОЗРАСТНОЙ ФИЗИОЛОГИИ

На правах рукописи

РУБЛЕВА Лариса Вячеславовна

РАЗВИТИЕ ОСНОВНЫХ ФУНКЦИЙ МИОКАРДА ДЕТЕЙ 7-15 ЛЕТ, ПРОЖИВАЮЩИХ В РАЗЛИЧНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

03.00.13 - Физиология человека и животных

ДИССЕРТАЦИ Я

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор И.О.Тупицын

Москва 1999

СОДЕРЖАНИЕ

Введение............................................................................................................3

Глава 1. Функциональное состояние центрального отдела сердечно-сосудистой системы детей, проживающих в различных экологических условиях (обзор литературы).............................................10

1.1. Возрастная динамика показателей биоэлектрической активности миокарда..........................................................................10

1.2. Функциональное состояние миокарда детей, проживающих

в неблагоприятных экологических условиях...................................22

1.3. Влияние локальной мышечной деятельности на функциональное состояние и биоэлектрическую активность сердечной мышцы детей..............................................31

Глава 2. Характеристика обследованного контингента. Методы и организация исследования........................................................................37

2.1. Характеристика обследованного контингента...............................37

2.2. Методы и организация исследования.............................................41

Глава 3. Возрастные особенности электрофизиологических процессов в миокарде детей 7-15 лет, проживающих в радиационно благоприятных регионах........................................................44

3.1. Динамика показателей биоэлектрической активности миокарда у детей от 7 к 15 годам.....................................................44

3.2. Индивидуальные особенности функционального состояния и электрофизиологических процессов в миокарде детей 7-15 лет.......63

Глава 4. Возрастные особенности электрофизиологических

процессов в миокарде детей 7-15 лет, проживающих в

радиационно загрязненных регионах............................................................69

4.1. Динамика показателей биоэлектрической активности миокарда у детей от 7 к 15 годам......................................................69

4.2. Индивидуальные особенности функционального состояния и электрофизиологических процессов в миокарде детей 7-15 лет.......90

Глава 5. Влияние локальной статической нагрузки на биоэлектрическую активность миокарда детей 7-9 лет,

проживающих в различных экологических условиях...............................103

5.1. Изменения электрокардиографических показателей у детей 7-9 лет, проживающих в радиационно благополучных

регионах, под воздействием локальной статической нагрузки.. 103 5.2. Изменения электрокардиографических показателей у детей 7-9 лет, проживающих в радиационно загрязненных регионах,

под воздействием локальной статической нагрузки...................116

Глава 6. Обсуждение результатов исследования....................................130

Выводы............................................................................................................156

Список литературы........................................................................................158

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Изучение особенностей развития сердечно-сосудистой системы на различных этапах онтогенеза является одной из важнейших задач возрастной физиологии (66, 95,98, 110, 203, 254). Для определения возрастной динамики развития цекгрального звена сердечно-сосудистой системы необходим глубокий анализ функционального состояния миокарда в различные возрастные периоды.

Метод электрокардиографии считается одним из наиболее Информативных неинвазивных методов исследования сердца (53, 100, 102, 119, 131, 136, 141, 153, 196, 220, 223, 264, 265, 266). Электрокардиограмма здоровых детей имеет свои специфические особенности в каждом возрастном периоде. Однако большинство работ выполнено на объединенных возрастных группах детей (119, 131). Проведение погодовых исследований позволит подробно изучить возрастную динамику биоэлектрических показателей миокарда и выявить периоды их наибольшего изменения.

Проблема воздействия различных факторов внешней среды на функциональное состояние различных, и в частности сердечнососудистой, систем организма приобрела в настоящее время актуальный характер (79, 140). Это связано с тем, что ускорение темпов технического прогресса привело к тому, что современный человек нередко оказывается в несвойственных ему экологических условиях.

Особенно остро проблемы экологии встали в последние годы, в связи с аварией на Чернобыльской АЭС. В той или иной степени загрязненными радионуклидами оказались 11 областей бывшего СССР, население которых составляет более 17 млн. человек (90), среди которых значительное количество детей и подростков (19). Поскольку

растущий детский организм очень чувствителен к неблагоприятным экологическим факторам (3, 4, 37, 92, 104, 122, 161, 235, 256), изучение возрастного развития функциональных систем организма ребенка в условиях проживания в зонах радиоактивного загрязнения (ЗРЗ) является чрезвычайно актуальным (26,62,64,206,240).

Проведенные наблюдения выявили как общее ухудшение состояния здоровья людей, подвергающихся воздействию радиоактивного облучения (77, 216, 224, 237), так и увеличение частоты встречаемости в районах радиоактивного загрязнения сердечно-сосудистых заболеваний, особенно в детском возрасте (44, 46, 69, 88, 133, 138, 152, 154, 178, 195, 208, 209, 222). Заболевания сердечно-сосудистой системы среди лиц, проживающих в ЗРЗ, занимают второе место и составляют 20% всех обнаруживаемых патологий (113). Значительно увеличилось число врожденных аномалий развития, из которых 30% составляют пороки развития сердечно-сосудистой системы (167).

Электрокардиографический метод исследования, по мнению большинства авторов (23, 35, 119, 130, 198, 247, 255, 258, 259), достаточно полно отражает как функциональное состояние миокарда, так и степень воздействия на него различных факторов внешней среды. По данным Ю.И.Москалева, В.Н.Стрельцовой (148), до 88% людей, подвергшихся облучению, имеют те или иные отклонения в электрокардиограмме.

Возрастные особенности функционального состояния миокарда наиболее полно проявляются при действии на организм школьников различных функциональных проб (22, 202). Особую актуальность представляет изучение воздействия на детский организм локальных статических нагрузок, так как они занимают значительное место в режиме дня школьников и оказывают существенное влияние на сердечно-сосудистую систему (7, 9,10,13,14, 82, 83, 85, 96, 230). По

мнению ряда авторов (39, 88, 155), физическая нагрузка дает возможность выявить скрытые нарушения функций сердечнососудистой системы у детей, проживающих в экологически неблагоприятных регионах.

Все вышеизложенное свидетельствует об актуальности сравнительного изучения возрастной динамики детей 7-15 лет, проживающих в различных экологических условиях.

Рабочая гипотеза. Биоэлектрические процессы в миокарде детей, проживающих в радиационно благополучных регионах и ЗРЗ, от 7 к 15 годам претерпевают существенные изменения. Проживание в зонах с низким уровнем радиационного загрязнения оказывают существенное влияние на функциональное состояние центрального отдела сердечно-сосудистой системы детей 7-15 лет, вызывая изменения процессов возбудимости, проводимости и метаболизма миокарда. Тестирующая физическая нагрузка позволяет оценить функциональное состояние миокарда детей, проживающих в различных экологических условиях.

Цель исследования состояла в изучении возрастных и индивидуальных особенностей развития функций автоматизма, возбудимости и проводимости миокарда детей 7-15 лет, подвергающихся воздействию малых доз радиоактивного облучения, в сопоставлении с детьми того же возраста, проживающих в радиационно благоприятных регионах. Исходя из этого, в работе были поставлены следующие задачи.

1.Изучить возрастную динамику биоэлектрических характеристик миокарда детей 7-15 лет, проживающих в различных экологических условиях.

2.Выявить индивидуальные особенности электрофизиологических процессов в миокарде и частоту встречаемости

различных функциональных нарушений деятельности сердца у детей 7-15 лет, проживающих в различных экологических условиях.

З.Оценить функциональное состояние миокарда детей, проживающих в различных экологических условиях, при действии локальной статической нагрузки.

Объект исследования: дети 7-15 лет, проживающие в экологически благополучных регионах и в районах с низким уровнем радиационного загрязнения.

Предмет исследования: биоэлектрические процессы в миокарде детей 7-15 лет, проживающих в различных экологических условиях.

Научная новизна исследования. В результате исследования получены сравнительные данные о характере возрастного развития основных электрофизиологических функций миокарда детей 7-15 лет, проживающих в радиационно благоприятных регионах и в зонах с низким уровнем радиационного загрязнения. Впервые определена частота встречаемости различных функциональных нарушений биоэлектрических процессов в миокарде для каждого года жизни детей 7-15 лет, проживающих в различных экологических условиях. Показано, что у детей из ЗРЗ значительно чаще наблюдаются неблагоприятные изменения функционального состояния миокарда и к 15-летнему возрасту степень их распространения не уменьшается.

Обнаружены различия в динамике возрастных преобразований основных функций миокарда у детей, проживающих в различных экологических условиях. У значительной части детей из ЗРЗ выявлены неблагоприятные изменения функционального состояния миокарда, проявляющиеся в нарушении функций автоматизма, возбудимости и проводимости, изменении метаболических процессов в миокарде.

Изучен характер изменения биоэлектрических процессов в миокарде детей, проживающих в "чистых" регионах и ЗРЗ, при действии локальной физической нагрузки статического характера. Показано, что у значительной части детей из ЗРЗ при физической нагрузке наблюдается синусовая аритмия и медленное восстановление показателей сердечной деятельности до исходного уровня.

Научная и практическая значимость исследования. Полученные результаты, характеризующие возрастные и индивидуальные особенности биоэлектрических процессов миокарда детей 7-15 лет, проживающих в различных экологических условиях, позволят дополнить научные сведения о влиянии на организм школьников неблагоприятных факторов внешней среды. Данные о возрастных особенностях функционального состояния миокарда детей из ЗРЗ, свидетельствующие о его более неблагоприятных изменениях в период полового созревания, целесообразно использовать при разработке программы реабилитационных мероприятий, проводимых в зонах радиационного загрязнения. Полученные в работе данные о распространении среди школьников, проживающих в "чистых" и радиационно загрязненных регионах, различных функциональных нарушений электрофизиологических процессов в миокарде могут быть использованы при массовых обследованиях детей.

Результаты исследования могут быть включены в курс лекций по проблемам возрастной физиологии и здоровья детей для работников образования, врачей, студентов педагогических и медицинских ВУЗов.

Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялась на заседании лаборатории сердечно-сосудистой системы и лаборатории морфологии ИВФ РАО (Москва, 1999г.). Результаты исследования были представлены на IV и V научно-

практических конференциях по проблеме физического воспитания учащихся (Коломна, 1994, 1995гг.); объединенной научно-практической конференции "Дети: здоровье, экология и будущее" (Смоленск, 1994г.); I научно-методической конференции "Дети Севера, здоровье, рост и развитие" (Архангельск, 1995г.); симпозиуме "Растущий организм: адаптация к физической и умственной нагрузке" (Казань, 1996г.), XXXIII международном конгрессе физиологических наук (С.-Петербург,1997г.). Результаты исследования изложены в монографии "Индивидуальные особенности развития системы кровообращения школьников" / Тупицын И.О., Безобразова В.Н., Рублева Л.В. и др. - М., 1995 (Глава 2. "Развитие и реакция центрального звена кровообращения на физические нагрузки", с. 1224), вошли в монографию И.О.Тупицына "Дети Чернобыля". - М., 1996 (Глава 3. "Возбудимость и проводимость миокарда", с. 55-68). Основные положения диссертационного исследования отражены в 9 публикациях автора.

Положения, выносимые на защиту:

1.Динамика возрастных преобразований основных функций миокарда у детей, проживающих в различных экологических условиях, имеет существенные различия. У детей из радиационно благоприятных регионах выделены два основных периода в развитии электрофизиологических процессов в миокарде. Первый период - от 7 к 8 годам у мальчиков и от 7 к 8-9 годам у девочек - характеризуется возрастанием возбудимости, улучшением проводимости и интенсификацией метаболических процессов миокарде; второй период - от 11 к 13 годам у мальчиков и от 10 к 13 годам у девочек -изменениями функции проводимости миокарда. Наиболее существенные изменения возбудимости, проводимости и реполяризационных процессов в миокарде детей из ЗРЗ отмечены от 9 к 10 годам как у мальчиков, так и у девочек.

2.Частота встречаемости различных нарушений функционального состояния миокарда у детей, проживающих в радиационно загрязненных регионах, существенно выше, чем у их сверстников, проживающих в экологически благоприятных регионах. В старшем школьном возрасте данное различие становится более значительным, так как к 14-15-летнему возрасту распространенность практически всех выявленных функциональных нарушений сердечной деятельности у детей из "чистых" регионов существенно снижается, а у детей из ЗРЗ остается достаточно высокой.

З.Физическая нагрузка вызывает у детей, проживающих в ЗРЗ, менее благоприятную реакцию, чем у детей из "чистых" регионов. При действии локальной статической нагрузки отмечена высокая частота встречаемости у детей из ЗРЗ случаев аритмии и изменения реполяризационных процессов в миокарде, а также медленное восстановление показателей сердечной деятельности к исходному уровню после физического напряжения.

Глава 1. Функциональное состояние центрального отдела сердечно-сосудистой системы детей, проживающих в различных экологических условиях (обзор литературы)

1.1. Возрастная динамика показателей биоэлектрической

активности миокарда

Одной из важнейших задач возрастной физиологии является изучение функциональных особенностей физиологических систем организма на различных этапах онтогенеза. Сердечно-сосудистая система является важным звеном в формировании приспособительных реакций целого организма в процессе его развития и адаптации к различным факторам внешней среды (94, 142,203).

Анализ возрастной динамики развития сердечно-сосудистой системы невозможен без глубокого изучения функционального состояния миокарда в различные возрастные периоды. Миокард обладает рядом свойств, определяющих работу сердца как центрального органа кровообращения: автоматизмом, возбудимостью, проводимостью и сократимостью. Указанные свойства обусловлены определенной структурно-функциональной организацией, характерной для сердца как для целого гемодинамического аппарата, состоящего из системы гетерогенных тканей, включающихся в активность в строго хронотопографической последовательности (214). Наиболее полное представление о процессах автоматизма, возбудимости и проводимости миокарда дает электрокардиограмма -запись электродвижущей силы, образующейся в сердечной мышце при возбуждении.

Электрокардиограмма (ЭКГ) - кривая биотоков сердца - состоит из зубцов и интервалов. Одним из важнейших показателей ЭКГ является длительность интервала ЯШ, отражающая частоту и ритм сердечных сокращений.

Зубец Р представляет собой алгебраическую сумму потенциалов, возникающих в правом и левом предсердиях при их возбуждении. Восходящая часть зубца Р в основном отражает процесс возбуждения в правом предсердии, а нисходящая - в левом предсердии (40). Зубец Р - первая фаза электрической активности предсердий. Конечная часть предсердного комплекса сливается с желудочковым комплексом и неразличима. На форму и величину этого зубца значительное влияние оказывает вегетативная нервная система (129).

Период РО соответствует времени прохождения возбуждения по предсердиям, атриовентрикулярному узлу и пучку Гиса (214).

Комплекс ОРЭ - начальная часть желудочкового комплекса -отражает процесс постепенного охвата миокарда желудочков возбуждением. Длительность интервала (Жв характеризует продолжительность проведения возбуждения по миокарду желудочков. Зубец О, в целом, соответствует возбуждению внутренней поверхности желудочков, межжелудочковой перегородки, правососочковой мышцы, верхушки обоих желудочков и основания правого желудочка; зубец Р? соответствует постепенному вовлечению в процесс возбуждения поверхност