Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Состояние кислородтранспортной системы организма военнослужащих на разных этапах срочной службы

ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Состояние кислородтранспортной системы организма военнослужащих на разных этапах срочной службы"

На правах рукописи

Усманова Светлана Разильевна

Состояние кислородтранспортной системы организма военнослужащих на разных этапах срочной службы

03.03.01 - Физиология

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 1 АПР 2011

Челябинск-2011

4844326

Работа выполнена на кафедре морфологии и физиологии человека и животных Башкирского Государственного Университета г. Уфы

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Шамратова Валентина Гусмановна

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Сашенков Сергей Львович

кандидат биологических наук, доцент Тупиневич Галина Сергеевна

Ведущая организация:

ФГОУ ВПО Башкирский институт физической культуры (филиал Уральского государственного университета физической культуры)

Защита диссертации состоится «29» апреля 2011 года в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д212.295.03. при ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 69, ауд. 116.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет»

Автореферат разослан «28» марта 2011 г.

Ученый секретарь ,

/

диссертационного совета, £ -

кандидат биологических наук Ар*. ) / П.А. Байгужин

/ /

Общая характеристика работы

Актуальность. Служба в Вооруженных Силах предъявляет повышенные требования к состоянию здоровья и уровню физической подготовленности военнослужащих (ВС). К числу факторов, лимитирующих успешность адаптации новобранцев к новым условиям жизни, относится также психоэмоциональное перенапряжение, обусловленное депривацией потребностей, ощущением враждебности окружения, напряженным ожиданием проявления неуставных отношений и другое (Доровских И.В., 2004; Куликов В.В., 2007). В связи с этим, призыв в армию и служба в рядах Вооруженных Сил способны спровоцировать ухудшение здоровья призванного контингента и создать угрозу срыва адаптационных механизмов (Красильников В.И., 2002; Ушаков И.Б. с соавт., 2005; Быков И.Ю., 2007).

Вместе с тем, военно-профессиональная деятельность в период срочной службы предполагает достаточно высокий уровень физической подготовки. Ключевая роль в приспособлении организма к возрастающим в ходе службы мышечным нагрузкам принадлежит кислородтранспортной системе (КТС) организма. Интенсификация доставки кислорода тканям осуществляется благодаря активизации функциональных резервов красной крови и гемодинамики, возрастанию легочных объемов и повышению диффузионной способности легочной ткани (Меерсон Ф.З., 1998; Фомин H.A., 2003). При этом адекватный транспорт кислорода возможен лишь при сбалансированной деятельности и взаимодействии составляющих всех систем, обеспечивающих кислородтранспортную функцию (Рябов Г.А., 1988). Изучение КТС в процессе приспособления юношей к новым жизненным условиям срочной службы позволит выявить ведущие звенья в каскаде компенсаторных реакций КТС и оценить функциональные резервы организма ВС. Однако в литературе нами не обнаружены систематизированные данные о состоянии кислородтранспортной функции крови, центральной гемодинамики и внешнего дыхания у военнослужащих срочной службы сухопутных родов войск и их взаимодействии

в процессе адаптации к службе на фоне воздействия указанных выше негативных факторов жизнедеятельности солдат.

Цель: выявить физиологические закономерности адаптационных реакций систем обеспечения тканей кислородом организма военнослужащих сухопутных войск в процессе срочной службы.

Задачи: 1. Определить суммарные и индивидуальные параметры эритроцитов, установить состав их популяции и особенности кинетики кислотной резистепшости у солдат в период срочной службы.

2. Дать количественную характеристику фракционного состава гемоглобина, расчет его сатурации и оценку степени сродства к кислороду по величине р50 у военнослужащих на разных этапах срочной службы.

3. Оценить состояние кардио-респираторной системы и проанализировать взаимосвязи показателей гемодинамики и внешнего дыхания с параметрами красной крови у военнослужащих в разные периоды несения службы.

4. Рассчитать интегральные показатели кислородного транспорта и выявить ведущие факторы адаптации кислородтранспортной системы организма юношей к армейским условиям в динамике несения срочной службы.

5. Изучить степень влияния негативных факторов армейской службы (психоэмоциональное напряжение, возрастание интенсивности курения) на состояние кислородтранспортной функции организма солдат.

Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследование основных систем кислородного транспорта: центральной гемодинамики, внешнего дыхания и крови, выявлено их взаимодействие и оценен вклад разных механизмов в адаптацию военнослужащих на разных этапах срочной службы в рядах Вооруженных Сил РФ. Установлено, что к третьему месяцу срочной службы происходит активизация молекулярных механизмов за счет увеличения синтеза фетального гемоглобина и снижения сродства № к кислороду (по сравнению с уровнем у новобранцев). К завершению годового срока службы решающую роль в кислородном обеспечении приобретает стимуляция

эритропоэтической функции, сопровождающаяся ростом количественных показателей и кинетических параметров кислотного гемолиза.

Обнаружен фазовый характер динамики адаптации кардио-реслираторлой системы организма солдат к армейским условиям. На раннем этапе службы (к третьему месяцу) адаптация к физическим нагрузкам осуществляется путем возрастания величины сердечного выброса; на позднем сроке службы (к 11-му месяцу) - за счет1 роста ЧСС.

Негативный вклад интенсификации табакокурения в состояние гемодинамики, адаптационного потенциала и кислородного потока значительно возрастает, по результатам факторного анализа, к третьему месяцу службы (от 23% до 32% дисперсии).

Сохранение адекватного транспорта кислорода у новобранцев, согласно факторному анализу, обеспечивается, преимущественно, молекулярно-гснетическим механизмом (синтез фетального гемоглобина). К третьему месяцу службы - к механизму компенсаторного увеличения концентрации РеЩЬ подключаются резервы гемодинамики (МОК, ЧСС), а также регуляция сродства гемоглобина к кислороду (к 11-му месяцу службы).

Теоретическая и практическая значимость: Установлены изменения фракционного состава гемоглобина, степени его сродства к кислороду в ходе изменяющихся условий жизнедеятельности, изучены ведущие интегральные показатели кислородного снабжения тканей (кислородная емкость крови, кислородный поток); на уровне КТС организма оценен вклад роста физической активности солдат входе службы.

Полученные данные могут быть использованы для: оценки величины кислородного потока - результирующего показателя, отражающего эффективность адаптационных реакций кислородтранспортной системы организма солдат в ходе службы; установления хронотропного резерва с целью прогнозирования успешности адаптации сердечно-сосудистой системы к физическим нагрузкам.

Теоретические и практические аспекты работы внедрены в учебный процесс кафедры морфологии, физиологии человека и животных БашГУ (курс лекций «Физиология и биохимия крови», «Медицинская биохимия»), в практическую работу военно-врачебных комиссий госпиталя МСЧ МВД по Республике Башкортостан, Военного комиссариата Республики Башкортостан.

Положения, выносимые на защиту.

1. В ходе службы юношей в рядах Вооруженных Сил происходят значимые сдвиги в состоянии ведущих компонентов систем кислородного обеспечения организма (красной крови, гемодинамики, внешнего дыхания) и усиление взаимосвязей между ними.

2. В адаптации организма солдат к условиям армейской жизни участвуют разные механизмы КТС: молекулярно-клеточные (срочный - изменение сродства гемоглобина к кислороду; длительный - синтез феталыюго гемоглобина; активизация эритропоэза) и системные (мобилизация гемодинамики и внешнего дыхания). Относительный вклад и соотношение факторов, контролирующих участие изученных механизмов кислородного транспорта, меняется на разных этапах службы.

3. К третьему месяцу службы устанавливаются реципрокные взаимоотношения между ударным объемом крови и сродством гемоглобина к кислороду (р50) - наиболее эффективными проявлениями функциональных резервов кислородтранспортной системы организма.

Апробация результатов исследования: Материалы исследований представлены на: второй Международной научной конференции «Актуальные проблемы биологии, нанотехнологий и медицины (Ростов-на-Дону, 2008 г); Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы клинической и экспериментальной медицины» (Чита, 2008 г.); Всероссийской заочной научно-практической конференции «Актуальные вопросы физиологии, психофизиологии и психологии» (Уфа, 2009 г.); девятой Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы клиники, диагностики и лечения больных в многопрофильном лечебном учреждении» (С-Петербург,

2009 г.); 12 Всероссийской медико-биологической конференции молодых исследователей (С-Петербург, 2009 г.); 21 съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Калуга, 2010 г.), а также в государственном контракте на выполнение научно-исследовательской работы (инновационного проекта) лот №12, «Физиологические и биохимические механизмы адаптации человека к кислородному дисбалансу».

Публикации: Основные положения диссертации представлены в 9 научных работах, из иих одна опубликована в рекомендованном ВАК журнале.

Объем и структура работы: Диссертация представлена на 117-ти страницах компьютерного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения, выводов, списка литературы. Работа иллюстрирована 6 рисунками, включает 11 таблиц. Список литературы представлен 195 источниками, включающими 155 отечественных и 40 зарубежных.

Содержание работы

Материалы и методы исследований. В работе представлены результаты обследования 175 военнослужащих срочной службы сухопутных родов войск в возрасте 21,0±2,5 лет, проходящих службу в Уфимском гарнизоне. Все молодые люди были осведомлены о целях и методах исследования, получены их письменные согласия. По данным медицинской призывной комиссии юноши призваны клинически здоровыми. В соответствии со сроком службы на момент обследования, контингент солдат мы разделили на три группы. Первую группу (п=60) составили новобранцы, пребывающие в армейских рядах 3-5 дней от момента призыва. В карантинных условиях у них практически отсутствовали физические нагрузки, а также ограничивалось количество сигарет. Во вторую группу (п=60) вошли ВС, находящиеся в расположении частей в течение трех месяцев, - ВС ранних сроков службы. В этот период солдаты приступают к интенсивным физическим нагрузкам (Шилова В.М, 2001), которые по характеру мышечной деятельности можно отнести к динамическим упражнениям, по видам

и продолжительности, сходным с легкоатлетическими (Фомин Н.А, 1972). Снимаются ограничения в курении. Третья группа (п=55) включила в себя ВС, прослуживших на момент обследования 11-12 месяцев, то есть заканчивающих срочную военную службу - «старослужащие». Интенсивность физической активности и курения сохраняется. Режим питания, сна и отдыха во все сроки службы изменялся незначительно.

Выборку сравнения составили две группы клинически здоровых студентов того же возраста, отсрочка которых от службы в армии обусловлена обучением в ВУЗе по очной форме. В одну группу вошли студенты (группа 4; п=30), имеющие, согласно данным анкет, ограниченную и умеренную двигательную активность; в другую (группа 5; п=30) - студенты факультета физической культуры («спортсмены»), имеющие на момент обследования 1 взрослый спортивный разряд по легкой атлетике. Выделение двух групп сравнения продиктовано необходимостью сопоставления полученных данных у солдат с результатами студентов, а также сверстников, регулярно занимающихся спортом («спортсмены»), которые в совокупности являются потенциальными новобранцами.

У всех обследованных измеряли артериальное давление (АД) по методу Короткова (систолическое - САД; диастолическое - ДАД), частоту сердечных сокращений (ЧСС), провели расчет ударного (УО) и минутного объема кровообращения (МОК), вегетативного индекса Кердо (ВИК), показателей адаптационных возможностей ССС - коэффициента экономизации кровообращения (КЭК), индекса напряжения миокарда (ИНМ) и адаптационного потенциала (АП).

В капиллярной крови анализировали показатели кислородного режима крови (рН, р02, рС02, р50), кислотно-основного состояния (количество бикарбонатов-НСОз", избыток (дефицит) оснований - ВЕ), суммарные и индивидуальные характеристики эритроцитов (количество - ЯВС, НЬ, средний объем - МСУ, среднюю концентрацию гемоглобина в клетке - МСНС, гематокрит - Ш); дериваты НЬ (метгемоглобина МеШЬ, карбоксигемоглобина

СОНЬ) и фракций НЬ (оксигенированнного НЬ - НЬ02, фетального РеШЬ); показатели кислотного гемолиза эритроцитов по методике И.И.Гительзона (1959); рассчитывали интегральные показатели - кислородную емкость крови (КЕК) = НЬ*1.39*заЮ2/100+р02*0.0031 (мл 02 на 100 мл крови), кислородный поток (КП) = МОК*(НЬ*1,39*5аЮ2), (мл*мин'), где 1,39 - константа Хюфнера (Рябов Г. А., 1988).

Показатели внешнего дыхания оценивали с помощью компьютерно-диагностического комплекса «Валента»: определяли абсолютные показатели жизненной емкости легких (ЖЕЛ), форсированной ЖЕЛ (ФЖЕЛ), объема форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ,).

Для оценки психоэмоционального состояния использовали опросник реактивной тревоги (РТ) и личностной тревожности (ЛТ) Спилбергера-Ханина (Андреев Д.А., 2007). Статистическую обработку результатов проводили, используя (-критерий Стьюдента, корреляционный и факторный анализ.

Результаты исследований и их обсуждение

Количественные и качественные показатели состояния красной крови в динамике службы. Полученные в исследовании результаты свидетельствуют о возрастании у ВС в ходе военно-профессиональной адаптации суммарной дыхательной поверхности клеток крови (табл. 1). Содержание эритроцитов и Ш прогрессивно увеличиваются от первых дней пребывания в рядах вооруженных сил до завершающего этапа, достигая к концу службы уровня в группе «спортсменов». МСУ у солдат сохраняется во время службы практически на одном уровне, превышая значение показателя у «спортсменов». Стабильность МСУ указывает на то, что увеличение общего объема эритроцитов связано с приростом численности эритроцитов в течение года службы, а не с увеличением их средних размеров. Общая концентрация НЬ у старослужащих превышает значения в двух других группах солдат (р<0,05). МСНС также возрастает к 11-му месяцу службы, по сравнению с уровнем во второй группе ВС, свидетельствуя об увеличении степени насыщенности эритроцитов НЬ при их фиксированном

объеме. Возрастание КЕК достигается, следовательно, как путем количественной (увеличение численности клеток), так и качественной стратегии адаптации (возрастание насыщенности клеток НЬ).

Таблица I

Количественные и морфофункниональные параметры красной крови ____у ВС и групп сравнения (М±го).

Показатели Военнослужащие Группы сравнегшя

Новобранцы Группа 1 Начало службы Группа 2 Завершение службы Группа 3 «студенты» Группа 4 «спортсмены » Группа 5

квс; 1012/л 4,41±0,061'здаг 4,65±ОД)9тда 4,97±0,071А" 5,11±0,051А:> 5Д5±0Д2М

Нв, г/л 129,6±1,з"'4'5 134,6±2.41"''4'5 147.4±2,01'2 146,4±23,2М

т, % 38,5±0,6'!А4'5 40,7±0.8М'4'5 43,1±0,61Л4 45,3±0,4"1да 43,8±0,91'г~~

МСУ,А 87,4±0,5 5 87,7±0,95 87Д±0,9 87,7±0,75 84,9±0^1~

мснс, г/дл 33,7±0,1 ЗЗД±0,23 34Д±0Д2,4 33,4±0,1л 33,5±0Д

Обозначения: группа 1- новобранцы, группа 2 - ВС ранних сроков службы, группа 3 - ВС поздних сроков службы, группа 4 - «студенты», группа 5 - «спортсмены». Индексы 1,2,3,4,5 означают достоверные отличия от соответствующих групп при р<0.05.

Расширить возможности и прояснить механизмы адаптационных реакций

в системе красной крови позволило изучение возрастного состава эритроцитарной популяции методом кислотных эритрограмм. Выяснилось, что в период военно-профессиональной адаптации при наличии выраженных количественных сдвигов в системе красной крови состав циркулирующих эритроцитов сохраняет некоторые общие черты (рис. 1).

(Ш Сфероциты, низкостойкие эритроциты ПИ Зритроциты пониженном стойкости ЕЗ Сред нестойкие эритроциты Ы Высокостойкие эритроциты

Рис. 1. Относительная доля субпопуляций эритроцитов по степени стойкости к кислотному гемолизу у ВС (1-3) и групп сравнения (4,5).

Установлено, что относительная доля среднестойких клеток достоверно не различается (р>0,05) во всех группах обследованных, демонстрируя достаточную стабильность доминирующей популяции зрелых клеток. Несущественно варьирует и содержание низкостойких форм, что, очевидно, контролируется механизмами элиминации функционально неполноценных эритроцитов.

Перераспределение затрагивает главным образом высокостойкие (ВсС) и понижено-стойкие (ПС) эритроциты. Высокое содержание ПС форм выявлено у новобранцев (достоверно к уровню ВС третьей группы, р<0,05). Противоположная тенденция обнаружена в отношении ВсС эритроцитов: у военнослужащих завершающих сроков службы доля этой формы значимо выше, чем у солдат других групп и «спортсменов» (р<0,05). Из представленных на рис. 2 эритрограмм также видно, что у ВС третьей группы сосудистое русло обогащается молодыми стойкими эритроцитами.

Время, мин

.«^.Группа 1 —"-Группа 2 —«—Группа 3

Рис.2. Кривые распределения эритроцитов по стойкости у ВС в ходе службы По оси абсцисс - время (с)

По оси ординат - дол» эритроцитов, подвергшихся гемолизу (%).

Активизацию эритропоэза у «старослужащих» можно рассматривать как результат повышения адаптационных возможностей эритроцитарной популяции в новых условиях жизнедеятельности, приводящего в итоге к возрастанию суммарных и качественных показателей красной крови.

Фракционный состав и сатурация гемоглобина в динамике службы.

Уровень оксигенации гемоглобина (НЬ02) у ВС второй и третьей групп, в противоположность количественным параметрам, уступает величинам показателя у новобранцев и «спортсменов» (р<0,05), что обусловлено, очевидно, повышенной концентрацией СОНЬ у ВС (по сравнению с группой «спортсменов»). Содержание в крови СОНЬ у «старослужащих» превышает уровень в обеих группах ВС и в контроле, что вызвано, с нашей точки зрения, таким негативным фактором, как увеличение частоты курения солдат в период службы. Возможно, повышение содержания в крови СОНЬ у «старослужащих», снижая величину КЕК, наряду с другими причинами, обусловливает компенсаторную стимуляцию эритропоэза.

Таблица 2

Показатели кислородтранспортной функции крови, дериваты ___гемоглобина у ВС и групп сравнения_____

Показатели Военнослужащие Группы сравнения

Новобранцы Группа 1 Начало службы Группа 2 Завершение службы Группа 3 «студенты» Группа 4 «спортсмет » Грутпта 5

sat02,% 95,3±0,2S 94,7±0,55 94,8±0,65 95,3±0,25 ge.sio.s1'2'3'4

ньо2, % 93,9±0,32А5 92,3±0, б1'5 92,l±0,61,s 94,1 ±0,4 95,3±0,61,2,3

СОНв, % 2,48±0,213'5 3,04±0,473'5 4,72±0,521'2,4,5 1,99±0,373 l,63±0,33w

MefflB, % 0,40±0,03 0,57±0,024 0,44±0,05 0,35±0,03г 0,36±0,04

FetHB, % 3,29±0,192 4,07±0,411,3,5 2,72±0,332,4 З,58±0,253 2,71±0,391,:2

р50, мм.рт.ст 25,4±0,lw 26,1±0,1м 27,4±0,21,4 гб.ОАОД2'3'5 26,0±0,l''4

КЕК, мл/л 171,9±2,03,4,5 177i0±3,l3,"*'s 192,2±3,0U 193,2±1,51,2 198,2±3,01,2

Обозначения как в табл. 1

В первые месяцы службы у солдат фиксируется максимально высокая среди групп ВС относительная доля FetHb. Эта форма плодного НЬ, имеющая повышенное сродство к 02, способна дерепрессироваться у взрослых людей в гипоксических состояниях, анемиях разной этиологии (Bureau М.А., 1983; ЛеоноваВ.Г, 1987; Bard Н., 1994). Можно допустить, что уличение уровня FetHb в крови ВС является эффективным механизмом адаптации организма к возрастающим запросам в кислороде.

Компенсаторная направленность выявленной физиологической реакции подтверждается при анализе факторных структур. Во всех обследованных нами группах выделен доминирующий фактор, ответственный за молекулярный механизм регуляции кислородного режима. Характерной чертой этого фактора является наличие реципрокных взаимоотношений р()2, степени оксигенации НЬ, а также доли дериватов с содержанием РсШЬ.

Известно, что программа прохождения срочной службы в рядах Вооруженных Сил РФ предусматривает физические занятия, подготавливающие юношей к нагрузкам военной службы (Шипова В.М., 2001). Резкое увеличение интенсивности мышечной деятельности у практически нетренированных лиц молодого пополнения значительно повышает потребности клеток и тканей в кислороде. В силу этого синтез дополнительных количеств РеШЬ, способствующий поддержанию кислородного гомеостаза, приобретает решающее значение на начальных этапах службы. В дальнейшем КТС крови постепенно адаптируется к кислородным запросам, что проявляется в снижении значений фактора и уменьшении содержания доли БеЩЬ в крови у «старослужащих». На этом этапе, как уже указывалось ранее, ключевую роль приобретает активизация эритропоэза, увеличение количественных и качественных показателей эритроцитов.

Другим важнейшим резервным путем, обеспечивающим адекватную доставку кислорода клеткам, является более быстрое отщепление 02от молекулы НЬ, выражающееся в увеличении р50 (Уайт А. с соавт., 1981). В течение службы величина р50 имеет тенденцию к возрастанию как по отношению к показателю у новобранцев, так и у студентов обеих групп сравнения (р<0,05), что можно рассматривать как результат компенсаторных реакций КТФ крови.

Регуляция метаболизма, направленная на изменение сродства НЬ к 02 осуществляется быстро и реализуется за счет модулирующего влияния протонов Н+, С02, 2,3-ДФГ. Анализ факторных структур выявил у ВС второй и третьей групп, а также у «спортсменов» действие эффекта Бора, выражающееся в

улучшении отдачи 02 тканям при возрастании интенсивности окислительных процессов, в частности, при физических нагрузках.

На протяжении всех сроков службы растет величина интегрального показателя КТФ крови - КЕК. К окончанию службы содержание кислорода, суммарно переносимого кровью, возрастает до уровня, соизмеримого с аналогичным показателем в группах студентов и спортсменов (р>0,05).

Таким образом, рациональный механизм адаптации юношей к армейской среде сопровождается позитивной динамикой базовых показателей красной крови, синтезом дополнительных белков, а также снижением сродства НЬ к 02.

Параметры сосудистого и дыхательного звеньев К'ГС организма ВС в период службы. Существенный вклад в подержание кислородного статуса организма в различных условиях жизнедеятельности вносят адаптационные возможности систем кровообращения и дыхания (табл. 3). При возрастании потребностей тканей в кислороде у ВС увеличение скорости его доставки кровью обеспечивается главным образом за счет резервов центральной гемодинамики.

Таблица 3

Показатели деятельности сердечно-сосудистой системы групп ВС и сравнения

Показатели Военнослужащие Гругаш сравнения

Новобранц ы Группа 1 Начало службы Группа 2 Завершение службы Группа 3 «студенты» Группа 4 «спортсмены» Группа 5

ДАД, мм.рг.ст 71,0±1,3 67,5±2,033'4 74,0±1,62 72,7±1,22 68.6-.t2,4

САД мм рт ст 119,2±1,5 122,2±2,2 123,5±2,6 118,8±1,2 121.6±2.2

ЧСС, уд/мин 73,3±1,б" 67,2±1,4,А4 79,4±1,81'2'5 75,7±1,22 70.3±2.33

МОК, мл/мин 4654±108 4447£1443 4905±1032 4727±125 4855±225

УО, мл 63.9±1,12А5 67,ШУ-3'4 62,1±1,32'5 61,8±1,02'5 69,4±-2.5и'4

Обозначения как в табл. 1

В начальный период, к третьему месяцу службы, основным способом увеличения кровотока является возрастание сердечного выброса. Стимуляция

при этом вентиляции легких проявляется в относительно высоком уровне у ВС второй группы легочных емкостей - ЖЕЛ и ФЖЕЛ (рис. 3).

01234567

шЖЕЛ ЕЗФЖЕЛ рОФВ

_______________|

Рис. 3. Изменение параметров функции внешнего дыхания у ВС и групп сравнения

По оси абсцисс - абсолютный объем (л) По оси ординат - исследуемые группы

К окончанию годового срока службы основной вклад в увеличение скорости доставки кислорода тканям вносит ускорение ритма сердца на фоне снижения силы сердечных сокращений, то есть положительный хронотропный эффект регуляции ССС. В результате МОК сохраняется на уровне, свойственном группам сравнения. Возрастание объема циркулирующей крови в динамике армейской службы свидетельствует о том, что организм адекватно реагирует на интенсификацию мышечной деятельности, поскольку существует тесная функциональная связь МОК с уровнем энергетических процессов организма.

120 -г-

□ Группе 1 В5 Группа 2 а Группа 3 □ Группа 4 К Группа в

ИНМ кэк

Рис.4. Интегральные показатели сердечной деятельности у ВС и групп сравнения

Рост КЭК, а также ИНМ (рис. 4) к концу службы указывает на затруднение в функционировании аппарата кровообращения.

Однако, суммарный объем 02, поступающий в ткани с кровью за единицу времени - КП, имеет тенденцию к возрастанию на протяжении службы, обеспечивая максимальный приток кислорода тканям (рис. 5). 1200

1000 800 600 400 200 0

951

956

979

800 788

□ 1 группа 0 2 группа ВЗ группа 0 4 группа 0 5 группа

Военнослужащие Группы сравнения

Рис. 5. Величины кислородного потока в крови у ВС и групп сравнения

Объективно установлен факт, что на молодого человека, попадающего в армию, в первые дни призыва обрушиваются чрезмерные психоэмоциональные нагрузки, вызывающие сильнейший стресс (Юматов Е.А., 2001). Факт наличия эмоционального напряжения подтверждают обнаруженные у новобранцев максимально высокие по сравнению с другими группами ВС уровни РТ и ЛТ (при р<0,05). Достоверные корреляции между показателями тревожности у новобранцев и КЭК, ИНМ, АП, а также КП, свидетельствуют о вкладе психоэмоционального стресса в развитие напряжения деятельности ССС и снижения уровня доставки 02 тканям. Аналогичные связи в группе «старослужащих» оказались незначимыми.

Взаимоотношения различных компонентов системы кислородного | обеспечения организма. Полноценное обеспечение органов и тканей _ кислородом возможно лишь при тесном взаимодействии компонентов его транспорта (Рябов Г.А., 1988), которое можно оценить путем выделения скрытых переменных, контролирующих взаимодействие изученных показателей, методом факторного анализа (табл. 4).

Таблица 4

Факторная структура показателей кислородного обеспечения организма у ВС и студентов

Параметры Военнослужащие Группы С1 эавнения

Новобранцы Группа X Начало службы Группа 2 Окончание службы Группа 3 «Студенты» Группа 4 «Спортсмены» Группа 5

£1 Т2 РЗ Б4 Р1 И п п И Р4 К БЗ Г1 ¥2 БЗ Т4

НЬ -0.70

рН -0,73 -0,81 -0,78

»«О! -0,87 -0,66 0.90 -0,69 0.73

р50 -0,67 -0.76 0.86 0.65

СОНЬ 0,62 0.67 -0,64 0.70 0.82

Р«НЬ 0,89 0,79 -0.65 -0.70

Тп -0.85 0,63 0,74

ФЖЕЛ 0,73 0,84 0,79

УО -0.68 Л,74 0,65 0.78 0.68 -0.71

мок 0,90 -0,60 0,6! -0.62 0,66 0.86 -0.85

ЧСС 0,81 0,72 -0.94 0.86 -0.73

ВПК 0« -0.83 0.78 -0.74

ИН 0,67 0.72 -0.85 0.81 -0.74

АП 0.89 -0.67 0,63 0.74

КП 0,92 -0.67 0,60 0,64 0.88 -0.89

Курение 0,58 0.80 -0,74 0,83 0.84

Дисперсии % 23 17 14 И 32 24 17 12 2« 26 17 11 31 19 13 10 35 26 16 10

Примечание. Приведены только достоверные нагрузки переменных к фактору

Особенностью факторных структур в динамике военной службы является усиление связей межцу компонентами кислородного транспорта. Так, если у новобранцев гемодинамика и КТФ описываются независимыми факторами (Н и VI, соответственно), то уже на ранних сроках службы эти звенья участвуют в формировании общих факторов кислородного обеспечения (¥2 и БЗ). У «старослужащих» тесные связи сосудистого компонента и КТФ крови сохраняются (Р2).

В первые месяцы службы устанавливаются тесные связи между срочными гемодинамическими и долговременным молекулярным механизмами за счет синтеза дополнительных белков (РеШЬ), а реципрокные взаимоотношения между ударным объемом сердца и р50, - наиболее эффективными резервными путями доставки и отдачи 02 тканям, на завершающем этапе службы усиливаются. Аналогичный механизм выявлен у «спортсменов» и отсутствует у «студентов», что указывает на его роль при интенсификации физических нагрузок. Компенсаторные возможности внешнего дыхания выражены слабее. Незначительный вклад ФЖЕЛ в регуляцию кислородного баланса выявлен во второй и третьей группах ВС и у «спортсменов».

Курение, как негативный фактор, воздействует на организм юношей и вне армейских условий, однако в период службы его влияние усиливается. Как вытекает из сравнения факторных структур, наиболее отчетливо вклад табакокурения в состояние кислородного гомеостаза проявляется во второй группе ВС, то есть в период резкого усиления физических нагрузок, которые сами по себе вызывают напряжение в функционировании ССС.

Таким образом, оптимизация доставки кислорода клеткам в организме ВС в период несения срочной службы достигается за счет сочетания и взаимодействия физиологических компонентов различных рангов. Несмотря на развитие напряжения в некоторых звеньях КТС организма на разных этапах службы, данная стратегия адаптации является физиологически оправданной, на что указывает рост ключевого параметра транспорта 02 - кислородного потока в ходе службы.

1В

На примере КТС нами продемонстрирована реальная возможность адаптации молодых людей к условиям армейской службы. Об этом свидетельствуют развивающиеся адекватные компенсаторно-приспособительные реакции организма ВС, возрастание роли различных резервных путей, а также увеличение потенциала ряда параметров кислородного транспорта.

Выводы:

1. У новобранцев фиксируется относительно низкий уровень количественных и качественных параметров красной крови, пониженная резистентность эритроцитов к кислотному гемолитику на фоне роста реактивной и личностной тревожности, отражающих наличие психоэмоционального напряжения.

2. В ходе службы выявлено возрастание функциональной активности системы красной крови: адаптация к условиям несения службы к третьему месяцу достигается за счет возрастания доли фетального гемоглобина; к концу годового срока службы - «омоложения» популяции эритроцитов, усиления резистентности эритроцитов, более эффективной отдачи кислорода тканям.

3. Динамика функционирования кардио-респираторной системы имеет фазовый характер: в ранние сроки службы (к третьему месяцу) поддержание объема циркулирующей крови достигается за счет увеличения сердечного выброса на фоне урежения ЧСС и резервов внешнего дыхания. К концу службы мобилизация гемодинамики осуществляется только за счет возрастания ЧСС.

4. В первые месяцы службы устанавливается тесное взаимодействие ведущих компонентов кислородтранспортной системы организма - аппарата кровообращения и системы красной крови. Полноценное удовлетворение кислородных запросов тканей реализуется через реципрокные взаимоотношения величины ударного объема и сродства гемоглобина к кислороду.

5. Определение результирующей величины кислородного транспорта -КП-может выступать критерием состояния адаптационного потенциала юношей, проходящих в течение года службу в рядах Вооруженных Сил.

6. Увеличение в ходе службы интенсивности курения нарушает нормальное соотношение фракций гемоглобина, главным образом, за счет доли карбоксигемоглобина у «старослужащих»; снижает эффективную кислородную емкость крови, увеличивает напряжение гемодинамики.

Список основных публикаций: Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1.Матюшичев В.Б. Взаимосвязи характеристик кислородтранспортной функции крови при психоэмоциональном стрессе / С.Р. Усманова, В.Г. Шамратова // Вестник Санкт-Петербургского Университета. Сер. 3. Биол. -2009.-Вып. 2.-С. 94-98.

Прочие публикации

2. Усманова С.Р. Анализ процессов адаптации функциональных систем новобранцев Вооруженных Сил РФ к армейской обстановке: материалы 9-й научно-практич. конф. «Актуальные вопросы клиники, диагностики и лечения больных в многопрофильных лечебных учреждениях» / В.Г .Шамратова // Вестник Российской Военно-медицинской Академии. -СПб.-2009,-4.1,№1 (25).-С. 281.

3. Исаева Е.Е. Молекулярно-генетические механизмы адаптации организма к неблагоприятным экологическим условиям промышленного города: материалы 4-й Всероссийской научно-практич. конф. «Проблемы экологии Южного Урала» / С.Р. Усманова, В.Г. Шамратова // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2009. - Ч. 4. - С. 663-664.

4. Усманова С.Р. Адаптационные возможности системы крови и кровообращения у новобранцев Вооруженных Сил РФ / Е.Е. Исаева,

В.Г.Шамратова // Актуальные проблемы клинической и экспериментальной медицины. - 2008. - С. 217-218.

5. Усманова С.Р. Компенсаторные изменения в системе крови и кровообращения у новобранцев Вооруженных Сил РФ / Е.Е.Исаева,

B.Г.Шамратова // Актуальные проблемы биологии, нанотехнологий и медицины: материалы 2-й Международной конф. — Р/н-Дону: Изд-во Южного федерального университета. -2008. - С. 120-121.

6. Усманова C.P. Связи функциональных резервов системы внешнего дыхания с показателями кислородной емкости крови / Е.Е. Исаева, И.Р. Хазипова, В.Г.Шамратова // Актуальные вопросы физиологии, психофизиологии и психологии: сборник научных статей Всероссийской заочной научно-практической конф. - Уфа: РИЦ БашИФК. - 2009. - С. 85-90.

7. Исаева Е.Е. Связи количественных и качественных характеристик эритроцитов с гемодинамическими параметрами у новобранцев Вооруженных Сил / С.Р.Усманова // Фундаментальная наука и клиническая медицина: материалы 12-й Всероссийской медико-биологической конф. молодых исследователей. - СПб.: Изд-во СПбГУ. - 2009. - С. 148-149.

8. Усманова С.Р. Динамика процесса адаптации кислородтранспортной системы организма военнослужащих Вооруженных Сил к армейским условиям / Исаева Е.Е., Шамратова В.Г. // Нейроэндокринология-2010: материалы 8-й Всероссийской конф. - СПб.: «Олимп». - 2010. - С. 140-142

9. Шамратова В.Г. Влияние физической активности на состояние кислородтранспортной системы организма / Е.Е. Исаева, P.P. Ибрагимов,

C.Р.Усманова // Адаптивная физическая культура, спорт и здоровье: интеграция науки и практики: сборник материалов Международной научно-практич. конф. Часть 2. - Уфа: РИЦ БашИФК. - 2010. - С. 258-262.

Список сокращений

ВС — военнослужащие

ССС — сердечно-сосудистая система

КТФ крови — кислородтранспортная функция крови

КТС — кислородтранспортная система

ИНМ — индекс напряжения миокарда

КЭК — коэффициент экономизации кровообращения

КГ1 — кислородный поток

КЕК — кислородная емкость крови

ЖЕЛ — жизненная емкость легких

ФЖЕЛ — форсированная жизненная емкость легких

ОФВ) — объем форсированного выдоха за первую секунду

МОК — минутный объем кровообращения

УО — ударный объем кровообращения

ЧСС — частота сердечных сокращений

На правах рукописи

Усманова Светлана Разильевна

Состояние кислородтранспортной системы организма военнослужащих на разных этапах срочной службы

03.03.01 - Физиология

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Челябинск-2011

Подписано в печать 25.03.11 г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать ризографическая. Тираж 100 экз. Заказ 488. Гарнитура «Тше5Ме\уК.отап». Отпечатано в типографии «ПЕЧАТНЫЙ ДОМЪ» ИП ВЕРКО. Объем 1 п.л. Уфа, Карла Маркса 12 корп. 4, т/ф: 27-27-600, 27-29-123