CC BY
100
УДК [613.12:612.014.4:616-053.2](470.21)
СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ
СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА ДЕТЕЙ КОЛЬСКОГО
ЗАПОЛЯРЬЯ
© 2007 г. А. В. Еникеев, О. И. Шумилов, Е. А. Касаткина, *А. О. Карелин, **А. Н. Никанов
Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН, г. Апатиты
* Государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова, г. Санкт-Петербург
** Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья Роспотребнадзора, г. Кировск
На функциональное состояние человеческого организма в суровых условиях Севера действует целый комплекс неблагоприятных природных факторов. Это экстремальные климатические и гелиогеофизические факторы, нарушенная фотопериодичность и др. Механизмы воздействия этих факторов, их связи до сих пор изучены недостаточно.
Синхронно с природными ритмами в человеческом организме возникают определенные колебания физиологических функций, результатом чего являются периодические изменения умственной и физической работоспособности, адаптации, психоэмоционального состояния и т. д. Знание закономерностей этих изменений важно для правильной организации труда и отдыха, построения учебного и тренировочного процессов.
Наиболее неблагоприятными периодами в условиях Заполярья традиционно считается полярная ночь, которая в условиях Кольского Севера (на широте городов Кировск, Апатиты) продолжается с 9 декабря по
4 января и период выхода из нее. В это время у людей развивается так называемый «синдром полярного напряжения» — региональный вариант синдрома хронической усталости, описанный в 1971 году В. П. Казначеевым [5].
Именно в это время Госсанэпиднадзор Мурманской области предписывает учреждениям образования изменения в режиме учебных занятий, объеме домашних заданий и т. д. Обоснованием этого служат изменения обмена веществ, «общая слабость, вялость, повышенная утомляемость» в этот период [3]. Традиционным является также мнение о повышении в период полярной ночи у детей частоты астеновегета-тивных и невротических расстройств [10].
В то же время есть исследования, свидетельствующие о том, что снижение функционального состояния детского организма на Севере наблюдается в другие периоды. Так, сезонное учащение обострений хронической соматической патологии у детей приходится преимущественно на осенний и весенний периоды; показатели гемодинамики имеют наиболее контрастные значения весной (май) и осенью (октябрь); снижение иммунологической реактивности отмечается в апреле и октябре [10]. В эти же месяцы у детей в приполярных областях снижается адаптационный потенциал [9].
Определенный интерес представляет ранее проведенное нами исследование сезонных изменений функционального состояния системы мать — плод в Заполярье [12], в котором показано, что наиболее неблагоприятными месяцами для плода являются март и ноябрь, разгар же полярной ночи для него самый благоприятный период в году.
Для рационального построения учебного и тренировочного процессов в суровых условиях Заполярья важно знание закономерностей сезонных изменений функционального состояния детского организма. Исследована динамика функционального состояния 50 детей 12-13 лет в сопоставлении с их образом жизни (уровнем физических и учебных нагрузок). Традиционное представление о полярной ночи как о наиболее неблагоприятном периоде года для детей в условиях Кольского Заполярья проведенным исследованием не подтверждается.
Ключевые слова: Крайний Север, дети, функциональное состояние, сезонные изменения, годовые биоритмы, полярная ночь.
66730958
В исследовании, проведенном нами на базе одного из детских садов г. Апатиты Мурманской области [13], показано, что дети дошкольного возраста не демонстрируют ухудшения функционального состояния в разгар полярной ночи.
Таким образом, представление о полярной ночи как о наиболее тяжелом периоде для детей Крайнего Севера является небесспорным.
Целью настоящей работы явилось исследование сезонных изменений функционального состояния детей школьного возраста под воздействием специфических природных факторов Кольского Заполярья и зависимости этих изменений от образа жизни ребенка.
Материал и методы
Для анализа использованы данные обследований 50 детей 12—13 лет, учащихся 7-х классов одной из школ г. Апатиты. В зависимости от наличия спортивных нагрузок дети разделены на две группы. В состав 1-й группы были включены 25 учащихся специализированного спортивного класса, имеющих регулярную тренировочную нагрузку 10—12 часов в неделю (спортивная специализация — дзюдо, баскетбол). Учебный процесс у этих детей часто прерывался в связи с выездами на соревнования, что создавало дополнительные учебные нагрузки. Во 2-ю группу вошли 25 детей из общеобразовательного класса, не имеющих регулярных физических нагрузок.
Обследования проведены 5 раз в течение учебного года: в начале учебного года, в конце октября
— начале ноября, в разгар полярной ночи (вторая половина декабря), в феврале и апреле.
Каждое обследование включало в себя:
• антропометрию с определением массы тела (М), кг, длины тела (Д), см;
• определение частоты сердечных сокращений (ЧСС), уд./мин, систолического (АДс), диастолического (АДд) артериального давления, мм рт. ст.;
• проведение пробы Штанге (ПШ) — определение длительности задержки дыхания на глубоком вдохе;
• определение длительности «индивидуальной минуты» (ИМ) — промежутка времени, оцениваемого испытуемым как одна минута, и модуля отклонения ИМ от истинной минуты (ДИМ), с [8];
• определение при помощи компьютерной программы «РДО» точности реакции на движущийся объект (РДО), мс, средней в серии из 10 попыток;
• исследование вариабельности сердечного ритма с использованием комплекса «Поли-Спектр-Ритм» производства компании «Нейрософт» (Россия)
— кардиоинтервалография по Р. М. Баевскому с определением индекса напряжения (ИН) [2]; при проведении активной ортостатической пробы определялось отношение минимального НН-интервала (обычно в районе 15 удара от начала вставания) к максимальному (обычно в районе 30 удара)
— коэффициент 30:15 (К30/15) [7]. Нормальными считаются значения данного коэффициента > 1,35. Значения 1,20— 1,35 считаются пограничными,
значения < 1,20 патологическими. Исследование по этим методикам не проводилось у 4 детей (по 2 из каждой группы) в связи с эктопическим сердечным ритмом или синоаурикулярной блокадой
II степени, исключающими стандартный анализ;
• велоэргометрию с использованием медицинского велоэргометра «Kettler FX1» (Германия) с определением уровня физической работоспособности
— PWC170 по методике Карпмана с двухмоментной нагрузкой (PWC170), Вт/кг, и индекса восстановления ЧСС за 1 мин отдыха (ИВ), % [6].
На основе данных параметров дополнительно определялся адаптационный потенциал (АП) системы кровообращения по формуле АП = 0,011 х ЧСС + 0,014 х АДС + 0,008 х АДД + 0,014 х Возраст +
0,009 х М — 0,009 х Д — 0,27 [1]. Рассчитанный по данной методике АП свидетельствует об удовлетворительной адаптации при значениях не больше 2,1 балла, о напряжении механизмов адаптации при значениях 2,11 и выше.
Обработка материалов произведена с использованием программы Microsoft Excel.
Исследуемые параметры представлялось целесообразным условно разбить на следующие группы:
• кардиореспираторные показатели — ПШ, ЧСС, АД;
• характеристики физической работоспособности - PWC170, ИВ;
• характеристики психофизиологического состояния - РДО, ИМ, ДИМ;
• характеристики регуляторных механизмов - ИН,
К30/15, АП.
Результаты и их обсуждение
В табл. 1 отражена динамика кардиореспираторных показателей. Стоит отметить несколько более высокие значения ЧСС и АД в сентябре. Это согласуется с литературными данными [10]. В остальных сериях наблюдений колебания ЧСС и АД незначительны. Что касается ПШ, в 1-й группе наблюдается непрерывное равномерное нарастание данного показателя в течение учебного года, что, видимо, связано с повышением уровня тренированности. Во 2-й группе наиболее высокие показатели ПШ регистрируются в октябре — ноябре. Следует отметить, что показатели в период полярной ночи у данной группы детей были стабильны.
Динамика показателей физической работоспособности в течение года представлена на рис. 1 и 2.
Как видно на рис. 1, в разгар полярной ночи уровень PWC170 не снижается, а у детей 2-й группы в этот период отмечаются самые высокие значения этого показателя. У детей 1-й группы пик физической работоспособности отмечен в феврале.
Что касается показателя ИВ, характеризующего способность к восстановлению после физической нагрузки, его колебания незначительны (рис. 2), наилучшую способность к восстановлению дети в обеих группах демонстрируют в феврале, показатели в полярную ночь невысоки, но превышают таковые в сентябре.
Таблица 1
Сезонная динамика кардиореспираторных показателей (M±m; p < 0,01)
Показатель Группа Сентябрь Ноябрь Декабрь Февраль Апрель
Первая 37,8±6,7 41,4±6.9 44,8±7,3 44,6±8,0 49,5±10,8
ПШ, с Вторая 35,2±6,1 45,6±10,5 44,5±8,5 44,2±9,6 42,8±7,3
Среднее 36,5±4,7 43,5±6,6 44,7±5,8 44,4±6,5 46,2±6,9
Первая 81,6±6,9 78,2±6,4 76,9±5,4 75,4±5,5 77,6±5,3
ЧСС, уд./мин Вторая 76,1±4,7 74,1±5,4 74,8±4,8 73,6±5,0 75,0±5,7
Среднее 78,9±4,5 76,2±4,4 75,8±3,8 74,5±3,9 76,3±4,1
Первая 114,0±5,2 110,2±6,0 106,7±5,9 109,0±5,7 110,3±5,6
АДс, мм рт. ст. Вторая 115,4±4,7 106,6±5,8 104,3±5,4 108,5±6,5 107,0±5,8
Среднее 114,7±3,7 108,4±4,4 105,5±4,2 108,7±4,5 108,7±4,2
Первая 65,8±4,6 61,6±4,6 61,4±4,9 62,2±4,5 61,2±4,4
АДд, мм рт. ст. Вторая 66,8±5,3 63,9±6,0 64,0±3,9 66,4±5,1 65,0±4,9
Среднее 66,3±3,7 62,8±3,9 62,7±3,3 64,3±3,6 63,1±3,5
Динамика психофизиологических показателей несколько отличается от проанализированных выше.
Рис. 1. Сезонная динамика уровня физической работоспособности. Здесь и далее вертикальной чертой обозначен 99 % доверительный интервал для среднего значения показателя
Рис. 2. Сезонная динамика показателя индекса восстановления
Значения РДО в течение учебного года имеют тенденцию к равномерному улучшению (рис. 3). Мы объясняем это физиологическим созреванием ЦНС. Стоит отметить, что при построении условной линии тренда данного показателя результаты декабря не «выпадают» из общей тенденции.
При анализе показателя ИМ представляется важной как динамика его абсолютного значения (известно, что снижение ИМ свидетельствует о повышении уровня ситуационной тревожности) [11], так и динамика ДИМ, характеризующего «чувство времени» испытуемого [8].
75Г
70-у 65-S„60-§555045401_________I_____I_____i____i_____i_____i____i_____
IX x XI XII I II III IV
Месяцы
Рис. 3. Сезонная динамика показателя реакции на движущийся объект
Сезонная динамика данных показателей представлена на рис. 4 и 5.
Отмечено ухудшение значения ИМ в декабре в группе детей-спортсменов, свидетельствующее о повышении ситуационной тревожности. Возможно, это связано с изменением режима тренировок при переходе от базового тренировочного к соревновательному периоду, который приходится на это время. У детей 2-й группы период полярной ночи по данному показателю вполне благоприятен.
Похожую сезонную динамику мы видим в изменениях ДИМ (рис. 5). Здесь также отмечена некоторая разница у детей 1-й и 2-й групп, в целом наилучшие показатели в обеих группах показаны в феврале, худшие — в сентябре.
Сезонная динамика характеристик регуляторных механизмов представляется едва ли не самой важной, ибо данные показатели отражают «цену деятельности» и уровень адаптации организма к внешней среде.
Рис. 4. Сезонная динамика показателя «индивидуальной минуты»
Рис. 5. Сезонная динамика показателя модуля отклонения «индивидуальной минуты» от истинной минуты
Как видно на рис. 6, в величине АП у детей 1-й и 2-й групп некоторые различия имеются в сентябре и феврале (лучшие показатели у детей-спортсменов). Существенно, что в обеих группах наименьшие (наиболее благоприятные) значения отмечены в декабре.
Динамика показателя К30/15, отражающего уровень вегетативной реактивности, представлена на рис. 7.
При некоторой разнице динамики данного показателя в 1-й и 2-й группах следует отметить, что и здесь период полярной ночи не является самым тяжелым в году. В обеих группах значения декабря выше (более благоприятны), чем в октябре — ноябре и апреле.
Оценка ИН как показателя, характеризующего состояние регуляторных механизмов, несколько затруднительна. С одной стороны, традиционно считается, что высокие значения ИН свидетельствуют о неблагоприятном состоянии организма, низкие же характерны для лиц тренированных, с высоким уровнем адаптационного потенциала. Известно, однако, что у северных детей довольно высока частота вегетативных расстройств с преобладанием вагото-нии [4]. У таких детей снижение в динамике значений ИН может свидетельствовать о срыве адаптации и зачастую отмечается именно в период клинического обострения вегетососудистых расстройств.
Рис. 6. Сезонная динамика показателя адаптационного потенциала
XI XII I
Месяцы
Рис. 7. Сезонная динамика показателя коэффицента 30:15
С учетом этого нами проанализированы не абсолютные значения ИН, а их соответствие возрастной норме, которая составляет у детей данного возраста 52,0
— 112,0 усл. ед. [2]. Число детей в каждой серии наблюдений с ИН, соответствующим возрастной норме, и с отклонениями значений в большую или меньшую стороны показано в табл. 2. В 1-й группе наименьшее (6 из 23 испытуемых) количество соответствий показателя ИН возрастной норме отмечено в феврале, во 2-й группе в октябре — ноябре (всего 3 из 25).
При этом отклонения данного показателя от возрастной нормы в сторону увеличения и уменьшения в общем фиксируются примерно с равной частотой. Это еще раз свидетельствует о невозможности по усредненным значениям ИН судить о функциональном состоянии сколько-нибудь большой группы испытуемых.
Отметим также, что в полярную ночь число детей с ИН, соответствующим возрастной норме, в обеих группах относительно велико.
Так как именно напряжение регуляторных механизмов является наиболее тонким критерием снижения функционального состояния организма, мы попытались найти клинические параллели для данных, свидетельствующих о том, что осень и весна являются более тяжелыми периодами для северных детей, чем полярная ночь.
Таблица 2
Сезонное распределение значений индекса напряжения по их соответствию возрастной норме
Группа Соответствие ИН возрастной норме Сент. Окт. - нояб. Дек. Февр. Апр.
Соответствует 8 9 8 6 10
Первая Больше нормы 6 4 7 10 8
Меньше нормы 9 10 8 7 5
Соответствует 7 3 9 9 8
Вторая Больше нормы 10 11 8 7 9
Меньше нормы 6 9 6 7 6
С этой целью мы проанализировали частоту обращаемости к неврологу детской поликлиники г. Киров-ска Мурманской области в 2000 году по поводу асте-новегетативных и невротических расстройств (рис. 8).
60 50 , 40 30 20
1и Астеновегетативные " расстройства
10
0
С'
о'
Рис. 8. Помесячное число обращений детей 5—15 лет в г. Кировске к неврологу детской поликлиники по поводу астено-вегетативных и невротических расстройств в 2000 году
Поскольку численность обслуживаемого населения за год существенно не изменилась (8 560 человек в начале года и 8 397 в конце), в предложенной диаграмме мы расположили месяцы в соответствии с их последовательностью в учебном году.
Как видно из диаграммы, более 40 обращений в месяц по поводу указанной патологии отмечалось только в октябре — ноябре и апреле (р < 0,01). Данные сезоны с точки зрения природных условий характеризуются частыми сменами погоды, интенсивным изменением продолжительности светового дня и повышенной частотой геомагнитных возмущений (равноденственные максимумы геомагнитной активности).
Выводы
Существуют значимые сезонные изменения функционального состояния детей школьного возраста, проживающих в условиях Кольского Заполярья.
Сезонная динамика показателей функционального состояния детей школьного возраста в значительной степени зависит от образа жизни (уровня физических и учебных нагрузок).
Традиционное представление о полярной ночи как о наиболее тяжелом периоде года для детей, проживающих на Крайнем Севере, проведенным исследованием не подтверждается. В рамках исследования более неблагоприятными сезонами выглядят осень (октябрь — ноябрь) и весна (апрель).
Список литературы
1. Баевский Р. М. Методика оценки адаптационного потенциала / Р. М. Баевский, А. П. Берсенева, В. К. Вакулин и др. // Здравоохр. Рос. Федерации. — 1987.
- № 8. - С. 6-10
2. Воробьев А. С. Электрокардиография : новейший справочник / А. С. Воробьев. — М. : Эксмо, 2003. — 560 с.
3. Гигиенические требования к условиям обучения школьников в условиях Кольского Заполярья / Центр Госсанэпиднадзора в Мурманской области. — Мурманск, 2000. - 42 с.
4. Зайцева О. И. Некоторые показатели вегетативного гомеостаза у детей Эвенкии / О. И. Зайцева, В. П. Терещенко, Е. Н. Пряхин // Третья медицинская ассамблея союза городов Заполярья и Крайнего Севера, Мурманск, 31 мая - 2 июня 2001 г. : тезисы докладов.
- С. 271-272
5. Казначеев В. П. Современные аспекты адаптации / В. П. Казначеев. - Новосибирск : Наука, Сиб. отд-ние, 1980. - 191 с.
6. Макарова Г. А. Практическое руководство для спортивных врачей / Г. А. Макарова. - Ростов н/Дону : БАРО-ПРЕСС, 2002. - 786 с.
7. Михайлов В. Н. Вариабельность ритма сердца. Опыт практического применения. - Изд. 2-е, испр. и доп. / В. Н. Михайлов. - Иваново, 2002. - 288 с.
8. Моисеева Н. И. Восприятие времени человеком и его роль в спортивной деятельности / Н. И. Моисеева, Н. И. Караулова. - Ташкент : Медицина, 1985. - 142 с.
9. Поборский А. Н. Функциональное состояние кровообращения и некоторые показатели крови у детей в процессе адаптации к школе в условиях Севера /
A. Н. Поборский, И. Л. Пшенцова // Педиатрия. - 2000.
- № 4. - С. 58-61.
10. Рапопорт Ж. Ж. Адаптация ребенка на Севере / Ж. Ж. Рапопорт. - Л. : Медицина, 1979. - 191 с.
11. Хронобиология и хрономедицина / под ред.
B. И. Комарова. - М. : Медицина, 1989. - 545 с.
12. Шумилов О. И. Исследование воздействия геомагнитных возмущений в высоких широтах на внутриутробное состояние плода при помощи кардиотокографии / О. И. Шумилов, Е. А. Касаткина, А. В. Еникеев,
А. В. Храмов // Биофизика. — 2003. — Т. 48, № 2. —
С. 355-360.
13. Шумилов О. И. О сезонных аспектах воздействия природных факторов на функциональное состояние детей в Заполярье / О. И. Шумилов, Е. А. Касаткина, А. В. Еникеев, А. В. Храмов // Север 2003: проблемы и решения : сб. науч. тр. — Апатиты : Изд. КНЦ РАН, 2004.
- С. 22—23.
SEASONAL CHANGES OF FUNCTIONAL STATE OF ORGANISMS OF CHILDREN FROM KOLA POLAR REGION А. V. Enikeev, О. I. Shumilov, Е. А. Kasatkina, *А. О. Karelin, **А. N. Nikanov
Institute of Northern Industrial Ecological Problems of Kola Scientific Center RAS, Murmansk region, Apatity
* Saint-Petersburg State Medical University named after Academician I. P.Pavlov, Saint-Petersburg ** Scientific-Research Laboratory «North-West Scientific
center of Hygiene and Public Health» Rospotrebnadzor, Murmansk region, Kirovsk
The seasonal variations of functional state of 12—13 year age children living behind the Polar Circle (Kola Peninsula: 67.58N, 33.31E) were studied. The opinion that the Polar Night period is the most unfavorable one for children living in Arctic is not confirmed. The functional state of the children is lower in equinoxes.
Key words: Far North, children, functional state seasonal variations, annual biorhythms, polar night.
Контактная информация:
Еникеев Алексей Владимирович — врач по спортивной медицине, Апатитская центральная городская больница Мурманской обл.
Адрес: 184209, г. Апатиты, ул. Бредова, д. 18
Тел. (81555) 62095; e-mail: anykey@hotmail.ru
Статья поступила 25.05.2006 г.
