Реактивность эндокринной системы мужчин при различных погодных и геофизических факторах Европейского Севера

Аленикова, Александра Эдуардовна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Реактивность эндокринной системы мужчин при различных погодных и геофизических факторах Европейского Севера
ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Реактивность эндокринной системы мужчин при различных погодных и геофизических факторах Европейского Севера"

На правах рукописи

АЛЕНИКОВА Александра Эдуардовна

РЕАКТИВНОСТЬ ЭНДОКРИННОМ СИСТЕМЫ МУЖЧИН ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПОГОДНЫХ И ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРАХ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА

03.03.01 - физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

5 ГО!! 2014

005549562

Архангельск - 2014 \0

005549562

Работа выполнена в лаборатории эндокринологии имени профессора A.B. Ткачева Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института физиологии природных адаптации Уральского отделения Российской академии наук (г. Архангельск)

Научный руководитель: доктор биологических наук

Типиеова Елена Васильевна

Официальные оппоненты: Беляев Николай Георгиевич

доктор биологических наук, профессор ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет», профессор кафедры анатомии и физиологии

Федина Роза Германовна

кандидат биологических наук, ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава России, научный сотрудник Центральной научно-исследовательской лаборатории

Ведущая организация: Федеральное государственное

бюджетное учреждение науки Институт физиологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук, г. Сыктывкар

Защита диссертации состоится «^^£^^^"2014 года в ^/^часов на заседании диссертационного совета Д 212.008.04 на базе Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова по адресу: 163045, г. Архангельск, проезд Бадигина, д. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» и на сайте www.narfu.ru

Автореферат разослан ¡¿¿fl*^^ 2014

года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Старцева Лариса Фёдоровна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. На человека оказывает влияние состояние окружающей среды в целом, хотя в ряде случаев отдельные ее факторы оказываются ведущими. Изучение каждой составляющей погодного комплекса позволяет более реально оценить их роль в развитии адаптивных гелиометеотропных реакций (И.А. Арнольди, 1962). К настоящему времени имеются сведения о влиянии погоды на сердечно-сосудистую, дыхательную, нервную системы, о влиянии отдельных элементов погоды на возникновение и течение некоторых заболеваний (D. Guedj, 1990; A. Ehara, 2000; V. Danielides et а!., 2002; I. Strusberg, 2002; D.W. Harkin, 2005; H.K. Brown, 2009; J.H. Lee, 2010).

Исследования влияния естественных климатических условий на эндокринную систему человека касаются, в основном, изучения сезонных и фотопериодических изменений гормонального профиля жителей Севера или участников полярных экспедиций (H. Nagata, 1976; B.B. Меньшиков, 1980; H.B. Шварева, 1984; J.S. Harrop, 1985; A.B. Ткачев, Е.Б. Раменская, Е.Р. Бойко, 1992; H.L. Reed, 1995; Ю.В. Антипина, 1995; Е.В. Типисова, 2009). В то же время, не достаточно сведений о влиянии природных факторов на реактивность эндокринной системы приезжих жителей Европейского Севера.

Практически во всех экспериментальных работах модулируются экстремальные условия при контрастных значениях температур и давления. Исследования по влиянию холодового фактора на организм животных и человека, несмотря на разнообразие результатов, указывают на повышение активности коры надпочечников и щитовидной железы (G.Gerra, 1992; А.В.Ткачев, Е.Б. Раменская, Е.Р. Бойко, 1992; M. Hermanussen, 1995; А.Л.Максимов, 2003; С.К. Сарыг и др., 2008; JI.A. Яковенкова, 2009). При перегреве организма в большинстве случаев показано угнетение активности щитовидной железы и гонад, повышение уровня соматотропного гормона и инсулина (Ю.Б. Буланов, 1993; И.В.Городецкая, 2006; А.В.Ефремов, 2006; Д.Г.Иванов, 2007; И.В. Барбашов и др., 2011). В работах по влиянию экстремально низких и высоких значений барометрического давления, особенно в условиях гипоксической среды, было показано повышение уровня адренокортикотропного гормона и кортизола (R. Westendorp et al., 1993; А.П. Салей, Е.И. Зубкова-Михайлова, 2000; Ю.А. Попова, 2008). Имеются сведения о неблагоприятном сочетании высокой влажности воздуха, как с низкой, так и с высокой температурой воздуха, но они, в основном, касаются общего самочувствия и влияния на сердечно-сосудистую систему (Е.П. Гора, 2005; Y. Sunwoo, 2006). Не достаточно сведений об изменении уровня тестостерона при воздействии неблагоприятных факторов среды. Имеются данные как о снижении его уровней (Л.Е.Панин, 1986; Н.В.Калита, 1991; Ю.В.Антипина 1995; H.A. Агаджанян, 2003; C.B. Одинцов, 2005), так и о повышении (Л.Х. Гаркави, 1998; Б.И. Ткаченко, 2001; Е.В. Типисова, 2009; Л.В. Поскотинова, 2010) при различных стрессовых воздействиях.

Имеются данные о различном характере колебаний уровней гормонов в дни геомагнитных возмущений (Н.Б. Московская, Л.К. Добродеева, 1994;

В.В. Щербакова, 2009; В.И. Хаснулин, 2010). Однако интерес вызывает изучение реактивности эндокринной системы на небольшие колебания магнитного поля Земли, которые имеют сигнальное значение для человека, вызывая адаптационную перестройку в организме (М.В. Рагульская, 2000)..

Таким образом, ввиду ограниченности сведений о реактивности эндокринной системы человека при различных естественных климато-погодных факторах Севера, их сочетаний и межсуточных колебаний с учетом групп населения и возраста, актуальным является определение характера гормонального профиля в периоды колебаний фактической погоды у жителей северных регионов страны.

Цель исследования: выявить особенности реактивности эндокринной системы мужчин г. Архангельска при различных погодных и геофизических факторах высоких широт и их межсуточных колебаниях.

Задачи исследования:

1. Определить характер изменений уровней гормонов в крови у мужского населения г. Архангельска в различные диапазоны погодных факторов (температуры воздуха, сочетания температуры и относительной влажности воздуха).

2. Оценить изменения гормонального ответа у мужчин разных возрастных групп при межсуточных колебаниях температуры воздуха и атмосферного давления.

3. Выявить общие и отличительные признаки в реактивности эндокринной системы у местных и приезжих жителей приполярных территорий Европейского Севера в различные фотопериоды года.

4. Рассмотреть отличительные особенности колебаний уровней гормонов в крови у местных и приезжих жителей г. Архангельска при различной напряженности магнитного поля Земли.

Положения, выносимые на защиту:

1. Повышение уровней кортизола и тестостерона сочетается с нарастанием уровней трийодтиронина в крови мужчин г. Архангельска в условиях отрицательных температур (от -6 до -15 °С), при резком межсуточном снижении температуры (>4 °С), а также при температуре от +6 до +15 "С в условиях высокой влажности воздуха (>85 %).

2. Наиболее значимыми параметрами, изменяющимся в крови жителей Севера при различных погодных характеристиках, являются уровни кортизола, трийодтиронина и тестостерона с определяющим влиянием на их содержание таких факторов, как долгота дня, температура и влажность воздуха.

3. Возрастные особенности изменения уровней гормонов при межсуточных колебаниях температуры и атмосферного давления заключаются в значимых изменениях содержания трийодтиронина у мужчин — жителей Европейского Севера в возрасте 22-35 лет и большей реактивности системы гипофиз - кора надпочечников в возрасте 36-60 лет.

Научная новизна исследования. Впервые установлены диапазоны температур, при переходе между которыми выявлены наиболее значимые изменения уровней гормонов в крови мужчин Европейского Севера.

Показаны гормональные изменения в крови мужского населения г. Архангельска при межсуточных колебаниях температуры и атмосферного давления в зависимости от их амплитуды и направленности, а также при сочетанном изменении температуры и влажности воздуха. Впервые выявлено нарастание уровней трийодтиронина в периоды с высоким содержанием влажности воздуха (>85 %), как при отрицательных (от 0 до -5 °С), так и при положительных температурах наружного воздуха (от +6 до +20 °С). Установлено увеличение активности системы гипофиз - кора надпочечников в периоды межсуточного снижения (на 8-15,7 гПа) и повышения (на 8-24,2 гПа) барометрического давления в условиях высоких широт.

Показаны возрастные особенности реактивности эндокринной системы на межсуточные снижения атмосферного давления и резкие температурные колебания. У лиц в возрасте 36-60 лет изменения гормонального профиля наблюдаются уже при умеренном снижении давления (на 5-8 гПа), тогда как у мужчин 22-35 лет - только при резком его снижении (>8 гПа). В возрасте 22-35 лет регистрируются нарастание уровней трийодтиронина и тестостерона в крови при межсуточном похолодании, а в возрасте 36-60 лет — изменение уровней кортизола и тиреотропного гормона как при похолодании (на 4—10,4°С), так и при потеплении (на 4-14,4 °С).

Показано, что колебания уровней гормонов щитовидной железы у приезжих мужчин Европейского Севера на фоне средней возмущенности магнитного поля Земли более выражены, чем у местных жителей. У приезжих мужчин не обнаружено значимых изменений уровня кортизола в крови в различные фотопериоды года на фоне его более высоких годовых значений.

Выявлено, что определяющими факторами, оказывающими влияние на уровни кортизола, трийодтиронина и тестостерона у жителей Севера, являются долгота дня, температура и относительная влажность воздуха.

Научно-практнческая значимость исследования. Показаны общепопуляционные типы адаптационных реакций со стороны коры надпочечников, системы гипофиз - щитовидная железа и гонад у мужчин Европейского Севера в различные интервалы погодных факторов (при нарастании отрицательных температур, амплитуды их межсуточных колебаний и влажности воздуха), что расширяет концепцию адаптационных перестроек организма.

Соотношение уровней тироксина, трийодтиронина и тестостерона в крови может служить критерием вариантов адаптационных реакций мужского населения при нарастании экстремальности климато-погодных факторов Европейского Севера и может использоваться специалистами медико-биологического профиля для оценки и долгосрочного прогноза течения адаптационных изменений функционального состояния эндокринной системы.

Получена теоретическая база для разработки критериев риска дисгормонапьных расстройств у мужчин с учетом изменения погодных факторов (высокие уровни кортизола при резком похолодании (более 4 °С), межсуточном снижении атмосферного давления (5—8 гПа), повышении влажности воздуха более 85 %), особенно в возрасте 36-60 лет.

Диссертационное исследование выполнено в соответствии с планом НИР в рамках комплексной темы исследований Института физиологии природных адаптации УрО РАН на 2009-2012 гг. «Анализ функциональных закономерностей развития организмов человека и животных с учетом условий окружающей среды. Выявление функциональных резервов и условий их использования в поддержании гомеостаза организма при воздействии измененных факторов внешней среды» (№ гос. регистрации 0120.0.951602)

Исследование осуществлено при поддержке гранта молодых ученых администрации Архангельской области (проект № 03-28,2009).

Результаты исследований используются в лекционном курсе «Физиология висцеральных систем» (эндокринная система) и «Экологическая безопасность жизненной среды обитания» кафедры экологической физиологии и биохимии Института естественных наук и биомедицины САФУ имени М.В. Ломоносова с 2010 г. (протокол № 2 заседания кафедры экологической физиологии и биохимии от 30.10.2013 г).

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на заседаниях ученого Совета Института физиологии природных адаптаций УрО РАН (Архангельск, 2008-2013); на VII Молодежной научной конференции Института физиологии Коми НЦ УрО РАН «Физиология человека и животных: от эксперимента к клинической практике» (Сыктывкар, 2009); на IV съезде физиологов Урала (Екатеринбург, 2009); на V Всероссийском Симпозиуме с международным участием «Проблемы адаптации человека к экологическим и социальным условиям Севера» (Сыктывкар, 2010); на I Региональной молодежной научно-практической конференции «Актуальные проблемы физиологии человека на Севере» (Архангельск, 2010); на XXI Съезде Физиологического общества им. И.П. Павлова (Калуга, 2010); на IV Международной молодежной научной конференции «Экология 2011» (Архангельск, 2011); на Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Адаптация человека на Севере: медико-биологические аспекты» (Архангельск, 2012); на XXII Съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Волгоград, 2013).

По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, из них 4 - в журналах, рекомендованных ВАК для защиты диссертаций и 1 глава в коллективной монографии.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 135 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав (обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты исследований, обсуждение), выводов. Работа содержит 13 таблиц, 7 рисунков и 10 приложений. Библиография включает 241 источник (189 отечественных авторов и 52 зарубежных).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе представлены результаты обследования 460 клинически здоровых мужчин (356 местных и 104 приезжих), проживающих в г.Архангельске, за период с 1983 по 2011 гг. Местными считались лица, живущие на Севере не менее

чем в трех поколениях, приезжие мужчины проживали на Севере не менее года. На первом этапе для оценки гормонального профиля северян в различные интервалы температур выделена группа из 314 местных мужчин в возрасте 22-45 лет (средний возраст 29,5 лет). На втором этапе для изучения изменений уровней гормонов при колебаниях погоды, местные мужчины были разделены на две группы зрелого возраста: 22-35 (254 человека, средний возраст 27,5 лет), и 36-60 лет (102 человека, средний возраст 44,3 года). Для сравнительного анализа гормонального профиля в различные фотопериоды года и при вариациях магнитного поля, обследованные лица были разделены на группу местных (314 человек, средний возраст 29,5 лет) и приезжих (104 человека, средний возраст 30,1 лет) мужчин в возрасте от 22 до 45 лет.

Забор крови проводился из локтевой вены с 8-ми до 9-ти часов утра, натощак. В сыворотке крови радиоиммунологическим анализом определяли уровни тиреотропного гормона (ТТГ), общих фракций трийодтиронина (Т3), тироксина (Т4) и тестостерона, адренокортикотропного гормона (АКТГ), кортизола. В работе использовались коммерческие наборы фирм «С18» (Франция), Вук-МаШпсгосИ (ФРГ) и «¡ММШОТЕСН» (Чехия) - для определения уровней АКТГ и ТТГ; УП ХОП ИБОХ (Беларусь) и ММШОТЕСН (Чехия) - для определения уровней Т3, Т4, кортизола, тестостерона.

Для оценки гормональных изменений в различные интервалы параметров погоды использовали основные показатели: значения наружной температуры воздуха (в градусах Цельсия), значения атмосферного давления (в гПа), значения относительной влажности воздуха (в процентах), которые были получены в Архангельском Центре по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с региональными функциями. Значения параметров соответствуют показаниям приборов на 9 часов утра. Все показатели кодировались. Были выделены следующие интервалы температур: 1. от -16 до -25 СС; 2. от -6 до -15 °С; 3. от 0 до -5 °С; 4. от 0 до +5 °С; 5. от +6 до +15 °С; 6. от +16 до +20 °С; 7. от +21 до +25 °С.

Согласно медико-биологическим критериям, воздух считали сухим при относительной влажности до 55 %, умеренно сухим при 56-70 % (оптимальная влажность), умеренно влажным - при 71-85 %, сильно влажным - свыше 85 % (И.В. Бутьева, 1988; В.Г. Бокша, 1989). Также учитывали значения исследуемых показателей за сутки до взятия крови для оценки уровня их межсуточной изменчивости. Слабым похолоданием или потеплением считали изменение среднесуточной температуры на 1-2 °С, умеренным - на 3^ °С, резким - более чем на 4 °С (Г.П.Федоров, Г.Д.Латышев, 1989). Слабым изменением давления считали его снижение или повышение между сутками на 1-4 гПа, умеренным - на 5-8 гПа, резким - более чем на 8 гПа (В.Г. Бокша, 1989).

Изучали содержание гормонов в крови обследуемых лиц в различные фотопериоды года: период минимальной продолжительности светового дня (19 ноября-25 января), увеличения его продолжительности (26 января-7 мая), максимальной продолжительности светового дня (8 мая - 8 августа) и уменьшения его продолжительности (9 августа - 18 ноября) (А.Ф. Трешников, 1985). Для оценки вклада фактора освещенности в общую изменчивость

гормональных показателей использовали данные о долготе дня в минутах в дни забора крови, полученные на сайте http://www.tirnezone.ru/suncaIc.php7ticH20.

Геомагнитную активность в день сдачи крови оценивали по Ар-индексу, который представляет собой среднюю амплитуду вариаций геомагнитного поля по земному шару за сутки. Значения Ар-индекса были получены на сайте ftp://ftp.ngdc.noaa.gov/STP/GEOMAGNETIC_DATA/INDICES/KP_AP и

распределены по интервалам: 1. Ар<15 нТл, 2. 15-30 нТл, 3. 30-50 нТл (И.Н. Мягкова).

Статистическую обработку результатов проводили с использованием пакета прикладных программ «Statistica 6.0». Критический уровень значимости (р) принимался за 0,05, тенденцией считали значения при 0,1> р >0,05. В связи с тем, что была выявлена частичная асимметрия рядов распределения, использованы методы непараметрической статистики. Данные описаны медианой (Me) и 25 и 75 перцентилями (25-75). Значимость различий уровней гормонов в изучаемые интервалы погодных факторов определяли по критериям Краскала-Уоллеса и Манна-Уитни (В.И. Юнкеров, 2005; О.Ю. Реброва, 2006). Проведен корреляционный анализ с учетом ранговой корреляции по Spearmen (rs). С целью выявления роли погодных и геофизических факторов в структуре гормонального профиля северян проведен множественный регрессионный анализ методом пошагового исключения предикторов. Вклад каждого предиктора в содержание гормонов оценивали по значению стандартизованных коэффициентов уравнения регрессии и величине их стандартных ошибок. Для визуализации использовали метод графической интерполяции, в ходе которого построены графики поверхностей, отражающие сочетание переменных. Построение трехмерных графиков поверхностей осуществлялось с использование,м модуля Statistica Neural Networks и алгоритма регрессионного анализа. Авторы выражают благодарность O.E. Карякиной, к.б.н., доценту кафедры биотехнологии и биотехнических систем Института теоретической и прикладной химии САФУ имени М.В. Ломоносова за помощь в проведении статистической обработки данных.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Изменение уровней гормонов в крови мужчин Европейского Севера в различные диапазоны температуры воздуха, при сочетании температуры и относительной влажности воздуха и при межсуточных колебаниях температуры. Одной из причин изменения физиологических норм гормонов у северян считают внутригодовые флуктуации уровней гормональных показателей, связанные с погодными и геофизическими факторами высоких широт и их межсуточными колебаниями. Однофакторный дисперсионный анализ показал значимые различия уровней гормонов в разные температурные интервалы: Т3 -Н = 47.2, р < 0,001; Т4 - Н = 24,4, р < 0,001; ТТГ - Н = 13,4, р = 0,036; АКТГ -Н = 56,6, р< 0,001; кортизол - Н = 34,2, р< 0,001; тестостерон - Н = 55,3, р< 0,001. Результаты обработки показателей при попарном сравнении выборок свидетельствуют о более высоких концентрациях кортизола при наружной температуре воздуха от 0 до -5 °С (600 (531,5-720,0) нмоль/л), по сравнению с

интервалом от 0 до +5 °С (494,9 (412,5-560,0) нмоль/л; р<0,001), а также о более низком содержании АКТГ (1,8 (0,5-6,1) и 7,7 (5,3-9,9) пмоль/л; р=0,04) и тестостерона (10,9 (7,0-18,3) и 18,2 (15,7-22,0) нмоль/л; р<0,001), что характеризует типичный ответ со стороны эндокринной системы на стрессовый раздражитель. При более низких значениях температуры воздуха (от -6 до -15 °С), в сравнении с интервалом от 0 до -5 °С, наряду с сохранением повышенных уровней кортизола (542,3 (401,4-680,0) нмоль/л), наблюдали более высокие значения гормонов щитовидной железы (Т3 - 1,8 (1,7-2,0) и 1,3 (1,2-1,6) нмоль/л, Т4 - 112,0 (100,0-120,0) и 94,5 (80,0-111,1) нмоль/л; р<0,001) и тестостерона (18.9 (15,6—22,8) и 10,9 (7,0-18,3) нмоль/л; р<0,001). Активация тиреоидной функции является необходимым звеном терморегуляторной реакции организма, причем адаптивные эффекты тиреоидных гормонов носят продолжительный характер (А.И. Кубарко, S. Yamashita, 1998). Повышение уровня тестостерона можно рассматривать с позиции реакции активации, описанной Л.Х. Гаркави с соавт. (1998) при действии раздражителей средней силы, а также как реакцию восстановления анаболических ресурсов (Л.В. Поскотинова, 2010).

При различной влажности воздуха показаны значимые различия для уровней Т, - Н = 10,5, р = 0,014; Т„ - Н=17,8, р< 0,001; АКТГ - Н = 41,6, р < 0,001 и тестостерона - Н=16,8, р = 0,001. Учитывая, что воздействие относительной влажности воздуха на организм человека связано с окружающей температурой, проведен анализ их сочетанного влияния на структуру гормонального профиля северян. Выявлено, что в периоды с высокой влажностью (более 85 %) в сочетании с отрицательной температурой наружного воздуха (от 0 до -5 °С) наблюдалось усиление реактивности эндокринной системы, выявленное при данной температуре: отмечены более высокие уровни Т3 (1,5 (1,2-1,8) и 1,2 (1,1-1,2) нмоль/л; р=0,006) и кортизола (679,7 (590,0-760,0) и 531,5 (490,5-573,5) нмоль/л; р=0,01) и более низкие концентрации тестостерона (8,0 (5,2-10,4) и 17,8 (15,5-19,7) нмоль/л; р=0,003) по сравнению с влажностью 71-85 %, что может свидетельствовать о нарастании негативных тенденций стрессовой реакции, связанной с угнетением активности гонад.

При межсуточном снижении температуры воздуха дисперсионный анализ показал статистически значимые возрастные различия в гормональном ответе обследуемых: у мужчин 22-35 лет - для уровней Т3 - Н = 9,1, р = 0,011; Т4 -Н = 16,5, р< 0,001; кортизола - Н = 28,5, р< 0,001; тестостерона - Н = 21,9, р < 0,001, а в группе мужчин 36-60 лет - для уровней Т4 - Н = 9,4, р = 0,009; ТТГ - Н = 4,6, р = 0,032; кортизола - Н= 17,9, р< 0,001. При попарном сравнении групп показана значимость различий уровней гормонов в зависимости от амплитуды межсуточного снижения температуры воздуха у мужчин 22-35 лет (рис. 1). При умеренном похолодании (на 3-4 °С), по сравнению со слабым (1— 2 °С), было выше содержание кортизола (550,0 и 461,1 нмоль/л; р = 0,05) и Т3 (1,8 и 1,6 нмоль/л; р = 0,05) и ниже - содержание тестостерона (11,4 и 17,7 нмоль/л; р< 0,001). При резких колебаниях температуры (>4 °С), по сравнению с умеренными, выше концентрация не только кортизола (640,0 и 550,0 нмоль/л; р = 0,001), но также Т4 (112,0 и 96,0 нмоль/л; р < 0,001) и тестостерона (19,3 и 11,4 нмоль/л; р < 0,001) при сохранении более высоких уровней Т3 (1,9 нмоль/л).

2,5

1 2.0 ч

о л

® 1.5 1,0

Т3 (22-35 лет) т.

4 А А |

1 2 3 Температурные колебания

160

140

е-

1 120

9 100

Т4 (22-35 лет)

***1.2

12 3 Температурные колебания

1000 800

| 600 = 400 200

Ко|>тшол (22-35 лет) **"1.2

12 3 Температурные колебания

е; 30

о 20

в 15

Тестостерон (22-35 лет) ***2

I ***1

1 2 3 Температурные колебания

Рис. 1. Содержание гормонов в периферической крови мужчин 22-35 лет при различной амплитуде межсуточного похолодания: 1 - Дг0 на 1-2 °С; 2 - А1° на 3-4 °С; 3 - Д1° >4 °С. □ -медиана, и! - диапазон колебаний 25-75 %, - диапазон колебаний 10-90 %.*- р<0,05; ** -р<0,01; *** - р<0,001 статистическая значимость различий по сравнению с указанным интервалом;! - тенденция к изменению (0,1>р>0,05).

Возрастные различия при межсуточном снижении температуры воздуха заключались в том, что при резком похолодании у мужчин в возрасте 36-60 лет была показана более высокая амплитуда колебаний уровней кортизола по сравнению с мужчинами 22-35 лет (межквартильный размах 540,0-820,0 нмоль/л в отличие от 549,7—760,0 нмоль/л, соответственно), и выявлены более высокие значения ТТГ (3,4 (2,5^,0) и 1,9 (1,6-2,4) мЕд/л, р = 0,02) по сравнению со слабыми колебаниями температуры воздуха. Однако, уровень Тз в крови у лиц в возрасте 36-60 лет значимо не изменялся (1,8 (1,5-1,9) и 1,6 (1,4-2,1) нмоль/л) при резком похолодании по сравнению со слабым, что, возможно, связано с замедлением в старшем возрасте периферической конверсии Т4 в Т3 (Е.К. Ермоленко, 2006). Значимых изменений уровня тестостерона в крови у мужчин 36-60 лет при резком похолодании, по сравнению со слабым, также не было выявлено (19,7 (12,5-23,9) и 15,1 (13,8-20,1) нмоль/л).

Таким образом, при отрицательных температурах наружного воздуха можно выделить два типа реакций: 1. повышение уровней кортизола при снижении содержания тестостерона в крови, что было отмечено при переходе температуры от 0..+5 °С к 0..-5 °С и при увеличении амплитуды межсуточного похолодания (от

1-2 до 3-4 °С), что может указывать на ингибирующее влияние кортизола на продукцию тестостерона; 2. нарастание уровней гормонов щитовидной железы и тестостерона при высоких значениях кортизола, что отмечено при переходе температуры от 0..-5 °С к -6...-15°С и при большей амплитуде межсуточного похолодания (от 3-4 и до 4-10 °С). Повышение уровня тестостерона в данных случаях, вероятно, указывает на его роль в адаптации к низким температурам и резкому похолоданию.

Проведенный корреляционный анализ показал у мужчин 22-35 лет наличие положительных связей величины амплитуды межсуточного похолодания с содержанием Т3 (г3=0,25; р=0,02), Т4 (г5=0,29; р<0,001) и кортизола (г, = 0,43; р< 0,001), а у мужчин в возрасте 36-60 лет - с уровнями Т4 (г5=0,48; р=0,001), кортизола (г3=0,54; р<0,001) и ТТГ (г3=0,51; р=0,02).

При положительной температуре воздуха в интервале +21..+25°С, по сравнению с интервалом +16..+20°С, наблюдали тенденцию к более высоким уровням кортизола (560,0 (405.0-640,0) и 450,0 (350,0-581,0) нмоль/л; р=0,06) и тестостерона (17,0 (15,0-20,2) и 10,8 (9,0-16,3) нмоль/л; р=0,01). При этом отмечали тенденцию к снижению уровня Т3 (1,6 (1,4-1,8) и 1,8 (1,3-2,1) нмоль/л; р=0,09), вероятно, вследствие снижения уровня основного обмена.

Наиболее значимые изменения содержания гормонов при положительной температуре воздуха обнаружены при контрастных значениях влажности воздуха. Изменение влажности воздуха при температуре +6..+ 15°С сопровождалось разнонаправленной динамикой со стороны йодтиронинов и тестостерона: при умеренной влажности (71-85 %), по сравнению с оптимальной (56-70 %), регистрировали повышение уровня Т4 (125,0 и 94,5 нмоль/л, соответственно), снижение Тз (1,5 и 1,7 нмоль/л) и тестостерона (10,0 и 22,1 нмоль/л); при высокой влажности (>85 %), по сравнению с умеренной — более низкие уровни Т4 (86,0 и 125,0 нмоль/л) и более высокие концентрации Т3 (1,8 и 1,5 нмоль/л), тестостерона (23,3 и 10,0 нмоль/л) и кортизола (670,0 и 360,0 нмоль/л) при увеличении индекса периферической конверсии Т3/Т4 (с 0,01 до 0,02) (рис. 2). Снижение содержания Т4 при увеличении концентраций Т3 и индекса периферической конверсии Т3/Т4 на фоне повышения уровней тестостерона может свидетельствовать о возможном участии тестостерона в декодировании йодтиронинов при данных условиях (А.И.Гладкова, 1991; М.Р. МагаБэ! е1 а!., 2007), и выявленные соотношения уровней гормонов могут рассматриваться как 3-й тип адаптивной реакции в условиях изменения погодных факторов.

При температуре от +16 до +20 °С и высокой влажности (>85 %), по сравнению с умеренной (71-85 %), наблюдали повышенные уровни Т3 (2,2 (2,12,4) и 1,9 (1,4-2,1) нмоль/л; р = 0,003), АКТГ (11,4 (8,3-19,6) и 4,5 (2,2-7,7) пмоль/л; р< 0,001) и тестостерона (22,2 (16,3-29,8) и 9,9 (8,7-11,8) нмоль/л; р< 0,001) при невысоких значениях Т4 (92,0 (84,0-100,0) нмоль/л). На фоне низкой влажности (<55 %) в данном диапазоне температур выявлены более высокие уровни Т4 (130,3 (120,6-149,5) и 98,0 (98,0-125,0) нмоль/л; р< 0,001) и кортизола (718,6 (588,8-836,5) и 360,0 (280,0-550,0) нмоль/л) по сравнению с оптимальным уровнем влажности (56—70 %).

2.6 2,4 2.2

I "

1 1,8 I 1,6

1,2 1,0

Г3-] ***1.

□

I ° 1

12 5 4 Интерва лы влажности

1400 1200 Ч 1000

I 800

а боо 400 200

Кортизол

□

12 3 4 Интервалы влажности

200 180 р 160

£ 140

| 120 100 80 60

*1.***2

12 3 4 Интервалы влажности

й' 25

о £ 20

Тестостерон

х!

**3

12 3 4 Интервалы вллжностп

Рис. 2 Содержание гормонов в периферической крови мужчин 22-45 лет при температуре +6..+15 °С в сочетании с разными диапазонами относительной влажности воздуха: 1. до 55%; 2.

56-70%; 3. 71-85%; 4. выше 85%. □ - медиана, и - диапазон колебаний 25-75%, I - диапазон колебаний 10-90%. *-р<0,05; **-р<0,01; ***-р<0,001 - статистическая значимость различий по сравнению с указанным интервалом; Т-тенденция к изменению (0,1>р>0,05).

Повышенная влажность обычно сопровождается снижением весового содержания кислорода в воздухе, что приводит к погодной гипоксии. Гипоксия, в свою очередь, может вызывать нарушения функции щитовидной железы (М.Г. Лебедева, 2007) и повышение содержания в крови тиреоидных гормонов (3-Х. Абазов, 2004), которые участвуют в потреблении кислорода клетками организма. Нами показано, что при увеличении влажности воздуха наиболее значимым является нарастание содержания трийодгиронина в крови. Повышение глюкокортикоидов способствует стабилизации мембраны лизосом, тем самым, повышая устойчивость тканей к недостатку кислорода (Е.В. Леонова, 2002).

При резком межсуточном потеплении большая реактивность эндокринной системы выявлена у мужчин 36-60 лет. Анализ Краскала-Уоллеса показал значимые различия в зависимости от амплитуды колебаний температуры для уровней ТТГ - Н = 9,01, р = 0,011; кортизола - Н = 12,8, р = 0,002 и тестостерона -Н = 8,4, р = 0,015. У лиц данного возраста при резком потеплении, по сравнению со слабым, показано более низкое содержание ТТГ (1,4 (1,0-1,7) и 2,1 (1,9-2,8) мЕд/л; р=0,004), кортизола (346,4 (323,7^177,2) и 588,8 (440,0-660,0) нмоль/л; р<0,001) и тестостерона (17,4 (14,5-18,9) и 25,8 (21,4-31,0) нмоль/л; р<0,008). У

мужчин 22-35 лет значимые различия в зависимости от амплитуды колебаний температуры показаны только для уровня тестостерона — Н = 18,6, р < 0,001. При резком потеплении, по сравнению со слабым, в данном возрасте отмечается более низкое его содержание (15,7 (7,9-19,9) и 20,8 (15,0-29,2) нмоль/л; р=0,03) при отсутствии реактивных изменений уровней кортизола (483,9 (345,3-679,4) и 458,9 (370,4-577,5) нмоль/л) и ТТГ (1,4 (1,3-1,7) и 1,7 (1,1-2,2) мЕд/л). Корреляционный анализ выявил у мужчин в возрасте 36-60 лет отрицательные взаимосвязи между величиной амплитуды межсуточного повышения температуры воздуха и уровнями ТТГ (г3=-0.46; р=0,003), кортизола (г5=-0,4; р<0,001), тестостерона (г5=-0,50; р=0,01), а у мужчин 22-35 лет - с содержанием тестостерона (г5=-0,36; р<0,001).

Следовательно, при резких межсуточных колебаниях температуры у мужчин 36-60 лет, в отличие от 22-35 лет, показана большая изменчивость уровней кортизола и ТТГ в крови, которая заключалась в их нарастании при похолодании и снижении - при потеплении.

Реактивность эндокринной системы мужчин на межсуточные колебания атмосферного давления воздуха. Межсуточное снижение атмосферного давления для мужчин 22-35 лет оказалось значимым фактором в распределении уровней кортизола - Н = 19,5, р < 0,001 и тестостерона - Н = 18,6, р <0,001, а для мужчин 36-60 лет - уровня кортизола - Н = 8,1, р = 0,017. При резком межсуточном снижении атмосферного давления, по сравнению со слабым, в обеих возрастных группах наблюдали более высокие уровни кортизола. Возрастные различия заключались в том, что у мужчин 22-35 лет содержание кортизола повышалось при резком (>8 гПа) снижении давления по сравнению со слабым (1-4 гПа) (720,0 (590,0-760,0) и 475,2 (377,2-580,0) нмоль/л; р<0,001), а у мужчин 36-60 лет - уже при умеренных (5-8 гПа) колебаниях давления (610,5 (440,9-788,9) и 440,0 (340,0-495,0) нмоль/л; р<0,001). У лиц 22-35 лет при резком снижении атмосферного давления, по сравнению со слабым, было показано более низкое содержание тестостерона в крови (7,8 (5,2-14,4) и 15,0 (10,1-22,0) нмоль/л; р<0,001). Активация коры надпочечников и снижение уровня тестостерона в крови могут являться результатом действия на организм погодной гипоксии, вызванной низким давлением, что экспериментально показано на животных (В.И. Шарапов, 2002). Корреляционный анализ показал, что величина амплитуды межсуточного снижения атмосферного давления положительно коррелирует с уровнем кортизола у мужчин 22-35 лет и 36-60 лет (г5=0,26; р=0,001 и г3=0,37; р=0,006, соответственно), а также в возрасте 22-35 лет - отрицательно с уровнем тестостерона (г5=-0,22; р=0,01).

При межсуточном повышении атмосферного давления у мужчин 22-35 лет показаны значимые различия для уровней Т3 - Н = 11,5, р = 0,003, а у мужчин 3660 лет - для значений АКТГ - Н = 9,04, р = 0,003. Показано, что при резком межсуточном повышении атмосферного давления, по сравнению со слабым, у лиц 22-35 лет выявлено более низкое содержание Тз (1,3 (1,2-1,9) нмоль/л и 1,8 (1,52,0) нмоль/л; р=0,02), а у мужчин старше 35 лет - более высокое содержание АКТГ (7,4 (4,3-9,1) и 0,7 (0,2-1,9) пмоль/л; р=0,002). Корреляционный анализ показал, что с величиной амплитуды межсуточного повышения давления у

мужчин 22-35 лет и 36-60 лет отрицательно связаны уровни Т3 (rs=-0,29; р<0,001 и rs=-0,34; р=0,03, соответственно), а также у мужчин 36-60 лет положительная связь отмечена с уровнями АКТГ (rs=0,57; р=0,001).

Следовательно, при межсуточных колебаниях атмосферного давления независимо от их направленности у мужчин-северян 36-60 лет регистрируется активация системы гипофиз - кора надпочечников. У мужчин 22-35 лет при резком падении атмосферного давления значимыми реакциями явились повышение уровня кортизола и снижение содержания тестостерона, а при резком нарастании давления - снижение уровня трийодтиронина.

Сравнительный анализ эндокринного профиля местных и приезжих мужчин приполярных районов в различные фотопериоды года. У местных мужчин выявлен высокий уровень статистически значимых различий в содержании гормонов в крови в зависимости от фотопериода: Т3 - Н = 36,4, р< 0,001; Т4 - Н = 18,2, р< 0,001; ТТГ - Н = 11,7, р = 0,009; АКТГ - Н = 49,8, р< 0,001; кортизол - Н = 60,2, р< 0,001; тестостерон - Н = 35,4, р< 0,001. Для приезжих мужчин фактор освещенности значим в отношении Т3 -Н = 16,4, р = 0,001; АКТГ - Н = 15,4, р = 0,001 и тестостерона Н = 8,7, р = 0,033. Оценивая изменения уровней гормонов в зависимости от периода продолжительности светового дня, выявили общие закономерности их изменения у местных, и у приезжих жителей Севера в периоды минимальной продолжительности светового дня и в переходные периоды года. Так, в период минимального светового дня зафиксированы наибольшие концентрации Т3 (1,9 (1,8-2,0) нмоль/л у местных и 2,1 (1,8-2,2) нмоль/л у приезжих), Т4 (112,0 (100,0-121,1) и 120,0 (112,0-132,5) нмоль/л, соответственно). В переходные периоды года в обеих группах отмечен повышенный уровень тестостерона: в период увеличения светового дня по сравнению с минимальной продолжительностью - 21,8 (17,3-28,8) и 17,8 (11,920,8) нмоль/л (р<0,001) у местных, 27,8 (16,9-29,6) и 19,7 (11,9-20,8) нмоль/л (р=0,02) у приезжих мужчин; в период уменьшения светового дня по сравнению с максимальной продолжительностью - 18,2 (15,6-22,0) и 13,8 (10,0-22,9) нмоль/л (р=0,03) у местных мужчин, 24,2 (17,4-30,2) и 12,0 (9,0-23,2) нмоль/л (р=0,08) у приезжих. Высокие уровни Т3 и Т4, по-видимому, могут отражать комплексное воздействие на организм низкой продолжительности светового дня и отрицательных температур, что подтверждено экспериментальными работами (Е.И. Кондратенко, 2003). Возрастание роли тестостерона в переходные периоды года можно связать с его анаболическим действием в обменных процессах (Е.Р. Бойко, 2005; Ф.А. Бичкаева, 2008).

У местных мужчин Европейского Севера наблюдается четкая сезонная динамика эндокринных показателей с максимумами активности в контрастные периоды года, в то время как у мигрантов такая зависимость менее выражена. Особенно это показательно на примере динамики кортизола: у местных жителей наблюдается"два пика секреции в контрастные фотопериоды года (640,0 (483,9760,0) нмоль/л - в период минимального светового дня и 491,7 (385,0-635,9) нмоль/л - в период максимального светового дня). У приезжих значимых различий не обнаружено, однако, в целом, в течение всего года концентрация кортизола в крови повышена по сравнению с местными (589,5 и 511,0 нмоль/л;

р=0,01). Можно предположить, что на фоне высоких исходных значений кортизола у мигрантов происходит снижение порога чувствительности системы гипофиз-кора надпочечников к фактору сезонной освещенности. Корреляционный анализ выявил наличие большего количества взаимосвязей между долготой дня и уровнями гормонов у местных мужчин: положительные взаимосвязи с содержанием ТТГ (г5 = 0,2; р = 0,003) и АКТГ (г, = 0,4; р < 0,001), отрицательные - с уровнями Т3 (г5 = -0,3; р< 0,001), Т4 (г3 = -0,14; р = 0,02) и кортизола (г5 = -0,2; р< 0,001). У приезжих мужчин были показаны положительные взаимосвязи с содержанием АКТГ (г5 = 0,6; р = 0,0002) и отрицательные - с уровнями Т3 (г5 = -0,5; р = р < 0,001) и Т4 (г5 = -0,3; р = 0,03).

Реактивность эндокринной системы местных и приезжих жителей Севера при различной напряженности магнитного поля Земли. В нашем исследовании индекс геомагнитной активности (Ар) в дни обследований составлял не более 50 нТл, что соответствует средней возмущённое™ магнитного поля. Методом дисперсионного анализа Краскала-Уоллеса показана значимость различий уровней гормонов местных и приезжих мужчин в разные интервалы напряженности магнитного поля Земли. Так, у местных мужчин различия обнаружены для уровней Т3 - Н = 12,5, р = 0,002; АКТГ - Н = 12,3, р = 0,002 и тестостерона - Н = 30,3, р < 0,001, у приезжих мужчин -для уровней Т3 -Н = 11,8, р = 0,003; Т4 -Н = 6,4, р = 0,041; АКТГ - Н = 10,1 р = 0,006 и тестостерона Н = 6,2, р = 0,044.

При Ар-индексе 15-30 и 30-50 нТл, по сравнению со спокойным геомагнитным полем (Ар<15 нТл), и у местных, и у приезжих мужчин отмечены более высокие уровни АКТГ (4,8 (2,2-7,9) и 7,5 (4,2-11,0) пмоль/'л по сравнению с 2,9 (0,9-7,0) пмоль/л у местных, р=0,02 и 0,04; 7,3 (4,3-13,2) и 6,1 (5,4-7,1) пмоль/л по сравнению с 1,8 (0,6-5,1) пмоль/л у приезжих, р=0,006 и 0,04) и более низкие концентрации Т3 в крови (1,6 (1,3-2,0) и 1,4 (1,2-1,7) нмоль/л по сравнению с 1,7 (1,4-2,0) нмоль/л, р<0,001 и р=0,06; 1,5 (1,5-1,7) и 1,4 (1,2-1,5) по сравнению с 1,9 (1,7-2,2) нмоль/л, р=0,006 и 0,02, соответственно). Однако у приезжих данные реакции более выражены, что проявлялось в снижении уровня Т3 уже при Ар = 15-30 нТл. Кроме того, у приезжих мужчин при вариациях магнитного поля отмечено более низкое содержание Т4 (92,7 (86,0-98,!) и 112,0 (100,0-120,0) нмоль/л; р=0,015), а также выявлена положительная корреляционная связь уровня АКТГ с показателем Ар (г5=0,43; р=0,005). Можно предположить, что чувствительность щитовидной железы приезжих жителей к колебаниям магнитного поля Земли более высокая, чем у местного населения Европейского Севера. Относительно изменения уровня тестостерона прослеживалась разнонаправленная динамика его колебаний при различных вариациях магнитного поля. Так, при значениях Ар-индекса 15-30 нТл, по сравнению со спокойной геомагнитной обстановкой (Ар<15 нТл), концентрация тестостерона и у местных, и у приезжих мужчин была ниже (10,8 (9,0-13,5) и 19,4 (13,5-24,6) нмоль/л у местных, р<0,001; 9,0 (7,3-18,7) и 19,7 (12,3-27,8) нмоль/л у приезжих, р=0,02), кроме того, была показана отрицательная корреляционная взаимосвязь показателя Ар с уровнем тестостерона у местных мужчин (г5=-0,12; р=0,03). При увеличении Ар-индекса до 30-50 нТл, по сравнению с интервалом 15-30 нТл, у

местных мужчин содержание тестостерона было выше (16,3 (15,0-22,0) и 10,8 (9,0-13,5) нмоль/л; р<0,001), что может являться охранной реакцией сбережения резервов основного обмена путем торможения активности катаболизма (Н.Б. Московская, 1994).

С использованием множественного регрессионного анализа выявлены основные предикторы среди рассмотренных погодных и геофизических факторов высоких широт и оценена доля их влияния на вариации изучаемых гормонов. Результаты регрессионного анализа показывают, что исходные значения температуры и влажности воздуха, атмосферного давления, Ар-индекса и долготы дня объясняют от 10,0 до 16,2 % вариации показателей тестостерона, кортизола и Т3 в крови мужчин, проживающих в г. Архангельске:

Тестостерон = 1250,0 - 0,21-Х, - 0,44-Х2 - 22,33'Iog(X3) - 400,5-log(X4) + 3,34-log(X5) (R2= 14,5%)

Кортизол = 1058,6 - 3,65-Xj + 10,12-X2 - 3,36-X3 - 0,386-X5 (R2 = 16,2%) T3 = - 71,8 + 0,005-X, + 0,014-X2 - 0,65-log(X3) + 25,5-log(X4) - 0,30-log(X5) (R2 = 10,9%),

где X] - значения Ар-индекса, X2 - значения температуры воздуха, Х3 - значения относительной влажности воздуха, Х4 - значения атмосферного давления, Х5 -долгота дня.

Основными показателями, влияющими на уровни кортизола в крови, являются долгота дня (Beta = -0,83) и температура воздуха (Beta = 0,58); для уровня Т3 также определяющими факторами оказались значения температуры воздуха (Beta = 0,38) и долготы дня (Beta = -0,37). Для содержания тестостерона наиболее значимым фактором является температура (Beta =-0,56), далее -значения относительной влажности воздуха (Beta = -0,30) и долготы дня (Beta = 0,24).

Таким образом, нами выявлены изменения уровней гормонов в крови у мужского населения г. Архангельска в различные диапазоны погодных факторов, амплитуды их межсуточных колебаний, в разные фотопериоды года и диапазоны напряженности магнитного поля Земли, а также показан наибольший вклад отдельных факторов в изменение уровней кортизола, тестостерона и трийодтиронина.

ВЫВОДЫ

I. У мужчин Европейского Севера при наружной температуре воздуха от 0 до -5 °С и умеренном межсуточном похолодании (на 3-4 °С) происходит увеличение уровня кортизола в крови на фоне снижения содержания тестостерона. При высокой влажности воздуха (>85 %) в сочетании с температурой от 0 до -5 °С наблюдается усиление данных реакций, а также повышение уровня трийодтиронина. При более низкой температуре (от -6 до -

15 °С) и резком похолодании (>4 °С) у мужчин-северян регистрируется повышение уровней тироксина, трийодтиронина, а также тестостерона при высоких значениях кортизола в крови.

2. При положительных температурах и высокой влажности воздуха (8598 %) по сравнению с умеренной (71-85 %), в крови жителей Севера регистрируется нарастание концентрации трийодтиронина и тестостерона при снижении уровня тироксина, и в диапазоне от +6 до +15 °С увеличивается индекс периферической конверсии Т3/Т4 В дни с низкой влажностью (<55 %) при температуре окружающей среды +16..+20 °С выявлено повышение уровней кортизола и тироксина в крови.

3. При резких колебаниях температуры у мужчин - жителей Европейского Севера выявлены возрастные различия, заключающиеся в повышении уровней трийодтиронина и тестостерона у лиц 22-35 лет при резком похолодании и изменении содержания кортизола и тиреотропина у лиц 36-60 лет, как при похолодании, так и при потеплении.

4. При межсуточных колебаниях атмосферного давления независимо от их направленности у мужчин-северян 36-60 лет регистрируется активация системы гипофиз - кора надпочечников. У мужчин 22-35 лет при резком падении атмосферного давления значимыми реакциями явились повышение уровня кортизола и снижение содержания тестостерона, а при резком нарастании давления - снижение уровня трийодтиронина в крови.

5. У приезжих жителей Европейского Севера, как и у местных, выявлено увеличение уровней трийодтиронина и тироксина в период минимального светового дня и повышение содержания тестостерона в переходные периоды года. В период максимальной продолжительности светового дня у приезжих мужчин, в отличие от местных, не выявлено усиления реактивности со стороны коры надпочечников и щитовидной железы при более высоких годовых уровнях кортизола и тироксина.

6. При более высоком напряжении магнитного поля (15-50 нТл) по сравнению со спокойной геомагнитной обстановкой (Ар<15 нТл) у северян регистрируется снижение содержания трийодтиронина в крови и повышение уровня адренокортикотропина, что более выражено у приезжих лиц. Уровни тестостерона у местных мужчин снижаются при Ар-индексе от 15 до 30 нТл и нарастают при его значениях 30-50 нТл. У приезжих лиц при Ар-индексе от 30 до 50 нТл отмечено сниженное содержание тироксина в крови.

7. Исходные значения температуры и влажности воздуха, атмосферного давления, Ар-индекса и долготы дня объясняют от 10,0 до 16,2 % вариации показателей трийодтиронина, тестостерона и кортизола в крови местных мужчин Европейского Севера. Основными предикторами, влияющими на содержание кортизола и трийодтиронина в крови, являются долгота дня и температура воздуха; на содержание тестостерона - температура, а также значения относительной влажности воздуха и долготы дня.

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Аленикова А.Э. Анализ колебаний уровней основных гормонов в различные фотопериоды года у местных и приезжих мужчин г. Архангельска /

А.Э. Аленикова // Физиология человека и животных: от эксперимента к клинической практике: тез. докл. VII Молодежной научной конференции Института физиологии Коми НЦ УрО РАН. - Сыктывкар: Информационно-издательский отдел Института физиологии Коми НЦ УрО РАН, 2009. - С. 8 - 13.

2. Полетаева A.B. Физиологические особенности эндокринной и иммунной систем организма человека на Севере / A.B. Полетаева, А.Э. Аленикова, О.В. Кривоногова // Вестник Уральской медицинской академической науки. - 2009. - № 2/1 (24). - С. 290 - 292.

3. Аленикова А.Э. Эндокринный профиль местных и приезжих мужчин - жителей г. Архангельска в различные световые периоды года / А.Э. Аленикова // Экология человека. - 2009. - № 7. - С. 56 - 60.

4. Аленикова А.Э. Реактивность системы гипофиз - щитовидная железа с учетом изменения температуры воздуха / А.Э. Аленикова, Е.В. Типисова // Вестник Уральской медицинской академической науки. -2009. - № 2 (25). - С. 129 - 130.

5. Гормональный профиль мужчин, постоянных жителей г. Архангельск / Ю.Ю. Юрьев, Е.В. Типисова, В.А. Попкова, А.Э. Аленикова // Проблемы адаптации человека к экологическим и социальным условиям Севера / отв.ред. Е.Р. Бойко. - Сыктывкар - С.-Петербург: Политехника-сервис, 2009. - С. 165-170.

6. Аленикова А.Э. Реактивность эндокринной системы мужчин г. Архангельска на непериодические колебания внешней температуры и атмосферного давления / А.Э. Аленикова // Актуальные проблемы физиологии человека на Севере: Материалы I Региональной молодежной научно-практической конференции. - Архангельск: ООО «Дизайн-бюро A4», 2010. -С 10- 12.

7. Аленикова А.Э. Гормональные изменения у мужчин г. Архангельска при воздействии климатических факторов высоких широт / А.Э. Аленикова, Е.В. Типисова // Циркумполярная медицина: влияние факторов окружающей среды на формирование здоровья человека: материалы международной научно-практической конференции. 27-29 июня 2011. - Архангельск: Изд-во Северного государственного медицинского университета, 2011. - С. 22 - 27.

8. Аленикова А.Э. Соотношение климато-географических факторов н эндокринного профиля у мужчин Европейского Севера / А.Э. Аленикова, Е.В. Типисова // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2012. - Т.14. - № 5 (2). - С. 436-^39.

9. Аленикова А.Э. Эндокринный профиль мужского населения с учетом комплекса климато-географических показателей Европейского Севера / А.Э. Аленикова, Е.В. Типисова // Фундаментальные аспекты компенсаторно-приспособительных процессов: Материалы Шестой Всероссийской научно-практической конференции. - Новосибирск, 2013. - С. 4 - 5.

10. Аленикова А.Э. Реактивность эндокринной системы мужчин при различных погодных факторах Европейского Севера / А.Э. Аленикова, Е.В. Типисова // Световой режим, старение и рак. Сборник научных трудов II Российского симпозиума с международным участием. - Петрозаводск: ООО «ИД Петропресс», 2013. - С. 3 - 11.

Подписано в печать 22.04.2014. Формат 60x84'/i6. Бумага офсетная.

Гарнитура Times New Roman. Печать ризография. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 1373

ГБОУ 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 биологических наук, Аленикова, Александра Эдуардовна, Архангельск

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ ПРИРОДНЫХ АДАПТАЦИИ

На правах рукописи

04201459400

АЛЕНИКОВА АЛЕКСАНДРА ЭДУАРДОВНА

РЕАКТИВНОСТЬ ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ МУЖЧИН ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПОГОДНЫХ И ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРАХ

ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА

03.03.01 - физиология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук Е.В. Типисова

Архангельск - 2014

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ...............................3

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................4

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................................10

1.1. Метеорологические факторы и их воздействие на организм человека........11

1.2. Гелиогеофизические факторы и их воздействие на организм человека.......25

1.3. Климато-географическая характеристика Европейского Севера и вопросы адаптации к высоким широтам.................................................................................29

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ........................................36

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ..............................................................40

3.1 Функциональная активность эндокринной системы мужчин г. Архангельска

в различные диапазоны температуры и влажности воздуха.................................40

3.2. Изменения гормонального профиля мужчин г. Архангельска при колебаниях погодных факторов...............................................................................47

3.2.1 Содержание гормонов в периферической крови мужчин разных возрастных групп при межсуточных колебаниях внешней температуры воздуха.....................................................................................................................47

3.2.2 Содержание гормонов в периферической крови мужчин разных возрастных групп при межсуточных колебаниях атмосферного давления воздуха.....................................................................................................................52

3.3 Сравнительный анализ эндокринного профиля местных и приезжих мужчин г. Архангельска в различные световые периоды года...........................................56

3.4 Особенности гормонального статуса местных и приезжих мужчин

г. Архангельска при различной возмущённое™ магнитного поля Земли...........62

Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ................................65

ВЫВОДЫ.......................................................................................................................93

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.....................................................95

ПРИЛОЖЕНИЯ...........................................................................................................122

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

БН - сульфгидрильные группы

АКТГ - адренокортикотропный гормон

ГМП - геомагнитное поле

с.ш. - северная широта

Тз - общий трийодтиронин

Т4 - общий тироксин

ТТГ - тиреотропный гормон

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. На человека оказывает влияние состояние окружающей среды в целом, хотя в ряде случаев отдельные ее факторы оказываются ведущими. Изучение каждой составляющей погодного комплекса позволяет более реально оценить их роль в развитии адаптивных гелиометеотропных реакций [13]. К настоящему времени имеются сведения о влиянии погоды на сердечно-сосудистую, дыхательную, нервную системы, о влиянии отдельных элементов погоды на возникновение и течение некоторых заболеваний [194; 200; 204; 209; 216; 217; 225].

Исследования влияния естественных климатических условий на эндокринную систему человека касаются, в основном, изучения сезонных и фотопериодических изменений гормонального профиля жителей Севера или участников полярных экспедиций [12; 100; 155; 187, с. 15-44; 181; 193; 210; 227]. В то же время, не достаточно сведений о влиянии природных факторов на реактивность эндокринной системы приезжих жителей Европейского Севера.

226]. Не достаточно сведений об изменении уровня тестостерона при воздействии неблагоприятных факторов среды. Имеются данные как о снижении его уровней [12; 79; 112; 166;], так и о повышении [44; 127; 155; 165;] при различных стрессовых воздействиях.

Имеются данные о различном характере колебаний уровней гормонов в дни геомагнитных возмущений [106; 171; 183]. Однако интерес вызывает изучение реактивности эндокринной системы жителей Севера на небольшие колебания магнитного поля Земли, которые имеют сигнальное значение для человека, вызывая адаптационную перестройку в организме.

Таким образом, ввиду ограниченности сведений о реактивности эндокринной системы человека при различных естественных климато-погодных факторах Севера, их сочетаний и межсуточных колебаний с учетом групп населения и возраста актуальным является определение характера гормонального профиля в периоды колебаний фактической погоды у жителей северных регионов страны.

Задачи исследования:

Положения, выносимые на защиту:

1. Повышение уровней кортизола и тестостерона сочетается с нарастанием уровней трийодтиронина в крови мужчин г. Архангельска в условиях отрицательных температур (от -6 до -15 °С), при резком межсуточном снижении температуры (>4 °С), а также при температуре от +6 до +15 °С в условиях высокой влажности воздуха (>85 %).

3. Возрастные особенности изменения уровней гормонов при межсуточных колебаниях температуры и атмосферного давления заключаются в значимых изменениях содержания трийодтиронина у мужчин - жителей Европейского Севера в возрасте 22-35 лет и большей реактивности системы гипофиз - кора надпочечников в возрасте 36-60 лет.

межсуточного снижения (на 8-15,7 гГТа) и повышения (на 8-24,2 гПа) барометрического давления в условиях высоких широт.

Показаны возрастные особенности реактивности эндокринной системы на межсуточные снижения атмосферного давления и резкие температурные колебания. У лиц в возрасте 36-60 лет изменения гормонального профиля наблюдаются уже при умеренном снижении давления (на 5-8 гПа), тогда как у мужчин 22-35 лет - только при резком его снижении (>8 гПа). В возрасте 22-35 лет регистрируются нарастание уровней трийодтиронина и тестостерона в крови при межсуточном похолодании, а в возрасте 36-60 лет - изменение уровней кортизола и тиреотропного гормона как при похолодании (на 4-10,4 °С), так и при потеплении (па 4-14,4 °С).

Показано, что колебания уровней гормонов щитовидной железы у приезжих мужчин Европейского Севера на фоне средней возмущённое™ магнитного поля Земли более выражены, чем у местных жителей. У приезжих мужчин не обнаружено значимых изменений уровня кортизола в крови в различные фотопериоды года па фоне его более высоких годовых значений.

Научно-практическая значимость исследования. Показаны общепопуляционные типы адаптационных реакций со стороны коры надпочечников, системы гипофиз - щитовидная железа и гонад у мужчин Европейского Севера в различные интервалы погодных факторов (при нарастании отрицательных температур, амплитуды их межсуточных колебаний и влажности воздуха), что расширяет концепцию адаптационных перестроек организма.

биологического профиля для оценки и долгосрочного прогноза течения адаптационных изменений функционального состояния эндокринной системы.

Получена теоретическая база для разработки критериев риска дисгормональных расстройств у мужчин с учетом изменения погодных факторов (высокие уровни кортизола при резком похолодании (более 4 °С), межсуточном снижении атмосферного давления (5-8 гПа), повышении влажности воздуха более 85 %), особенно в возрасте 36-60 лет.

Диссертационное исследование выполнено в соответствии с планом НИР в рамках комплексной темы исследований Института физиологии природных адаптаций УрО РАН на 2009-2012 гг. «Анализ функциональных закономерностей развития организмов человека и животных с учетом условий окружающей среды. Выявление функциональных резервов и условий их использования в поддержании гомеостаза организма при воздействии измененных факторов внешней среды» (№ гос. регистрации 0120.0.951602)

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на заседаниях ученого Совета Института физиологии природных адаптаций УрО РАН (Архангельск, 2008-2013); па VII Молодежной научной конференции Института физиологии Коми НЦ УрО РАН «Физиология человека и животных: от эксперимента к клинической практике» (Сыктывкар, 2009); на IV съезде физиологов Урала (Екатеринбург, 2009); на V Всероссийском Симпозиуме с международным участием «Проблемы адаптации человека к экологическим и социальным условиям Севера» (Сыктывкар, 2010); на I Региональной молодежной

научно-практической конференции «Актуальные проблемы физиологии человека на Севере» (Архангельск, 2010); на XXI Съезде Физиологического общества им. И.П. Павлова (Калуга, 2010); на IV Международной молодежной научной конференции «Экология 2011» (Архангельск, 2011); на Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Адаптация человека на Севере: медико-биологические аспекты» (Архангельск, 2012); на XXII Съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Волгоград, 2013).

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Вполне очевидно, что человек как живое существо, сформировался в ритмах космических, биосферных, климатических и геофизических, поэтому для него значимость этих процессов па порядок выше, чем все другие изменения во внешней среде [170; 178].

Климат оказывает серьезное воздействие на самочувствие человека, воздействуя на него через погодные факторы. К настоящему времени накопилось огромное количество научных фактов, указывающих на зависимость между нарушением различных функций организма, возникновением неблагоприятных реакций, вплоть до тяжелых заболеваний, и изменением метеорологических условий. На данный момент доказано отрицательное влияние неблагоприятной погоды на течение заболеваний сердечно-сосудистой, дыхательной и нервной систем [192; 194; 200; 204; 209; 216; 217; 225; 236; 240], обнаружены связи между увеличением случаев скоропостижной смерти и изменением погодных условий [180; 213; 214; 221]. У здоровых людей также показаны связи физиологических показателей с различными погодными характеристиками [71; 149; 150; 169; 182].

Менее изученным, но, тем не менее, вызывающим огромный интерес остается патогенное влияние резких колебаний погодных и метеорологических факторов на организм здорового человека. Такие апериодические колебания создают повышенную нагрузку на регуляторные системы, вызывая перенапряжение физиологических механизмов адаптации, что приводит к различным нарушениям функций организма. У здоровых людей смена погоды сопровождается быстрыми изменениями выработки гормонов, содержания тромбоцитов в крови, свертываемости крови, активности ферментов. Эти изменения - своеобразная защитная реакция организма на неблагоприятные

условия [81; 92; 172;]. Нередко такие резкие колебания метеоусловий являются причиной обострения ряда заболеваний [49; 82; 194; 204; 238].

Методологической основой изучения климата для решения различных медико-биологических проблем является комплексная климатология. Она использует системный метод оценки погоды и климата. Воздействие климата на организм является результатом влияния отдельных погод, характеризующихся комплексом метеорологических и гелиогеофизических элементов и явлений: температуры, влажности, давления, скорости движения воздуха, облачности, солнечной радиации (вариации геомагнитного поля, солнечной активности и др.). Крупномасштабные атмосферные процессы могут замедлять (антициклоны) или ускорять (циклоны, фронты) смену погод, т.е. скорость изменения основных метеорологических элементов (межсуточная изменчивость). Именно от величины и частоты изменчивости метеоэлементов часто зависит интенсивность воздействия погоды на организм [25].

В различные сезоны года метеорологические условия обусловливают определенные сдвиги в реактивности организма. Хотя они часто находятся в пределах физиологических колебаний, но все же не могут не сказываться на течении многих процессов, создавая определенный функциональный фон для различных органов и систем [152]. Кроме того, не следует забывать, что выявленные зависимости в реактивности организма на те или иные характеристики погоды специфичны для каждой местности и не могут быть экстраполированы на другие территории [161].

1.1. Метеорологические факторы и их воздействие на организм человека

Непосредственное влияние на человека оказывают физические и химические факторы атмосферы. К физическим метеорологическим факторам относятся температура и влажность воздуха, атмосферное давление, облачность, осадки, ветер [25]. Метеорологические факторы, воздейству

Информация о работе

Аленикова, Александра Эдуардовна
кандидата биологических наук
Архангельск, 2014
ВАК 03.03.01

Диссертация

Реактивность эндокринной системы мужчин при различных погодных и геофизических факторах Европейского Севера - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы