CC BY
38
УДК 613.1.16.9.571.56
Н.В. Борисова, П.Г. Петрова, С.В. Маркова
E-mail: [email protected]
ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ РЕЗЕРВОВ У НАСЕЛЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ САХА (ЯКУТИЯ)
Медицинский институт Якутского государственного университета им. М.К. Аммосова, Республика Саха (Якутия)
Территория Республики Саха (Якутия) находится в зоне экстремальных природно-климатических факторов. Из-за низких среднегодовых температур, застойного воздушного режима республика характеризуется очень высоким потенциалом загрязнения атмосферы, в связи с этим возникает высокая ранимость и хрупкость северных экосистем.
Коренное население, проживающее на территории Якутии в течение нескольких столетий и приспособившееся к сложнейшим природным условиям, связанным с воздействием холода, недостатка кислорода и света в зимнее время и авитаминозов, вынуждено в очень короткий срок приспособиться к еще более тяжелым условиям, возникшим из-за активного промышленного освоения территории Якутии.
Население Республики Саха (Якутия) подвержено воздействию ряда неблагоприятных факторов как природного (климатические гелиогеофизические и геохимические условия), так и антропогенного характера (Н.А. Агаджанян, П.Г. Петрова 1996; В.И. Хаснулин и др., 2004). Вследствие этого отме-
чается нарастание экологически обусловленной заболеваемости, приводящей к патологии важнейших функциональных систем. Резервы компенсаторноадаптационных возможностей организма человека в условиях антропобиосферы начали заметно снижаться и манифестироваться увеличением показателей общей заболеваемости, инвалидизации и смертности, уменьшением средней продолжительности жизни.
Адаптация человека к природно-климатическим факторам характеризуется напряжением регуляторных механизмов и проявляется, в частности, изменениями структуры биологических ритмов различных функциональных систем организма. Закономерные, регулярно повторяющиеся изменения условий среды (сезонные колебания уровня освещенности, температуры и влажности воздуха, геомагнитного поля и др.) обусловливают способность организма к «предупредительному реагированию». В условиях высоких широт сезонные изменения окружающей среды оказывают значительное влияние на динамику физиологических, биохимических и иммунологических процессов. Тем самым осуществляется модулирующее влияние сезонных изменений условий среды на функциональное состояние, уровень физической работоспособности, состояние адаптационных возможностей и резистентности организма (А.П. Голиков, П.П. Голиков, 1973;
Н.А. Агаджанян и др., 1998, 2005; А.Н. Разумов, И.Е. Оранский, 2004; И.В. Радыш и др., 2005; Б. На1Ье^ е! а1., 2003, 2005; др.).
Одним из основных климатических факторов, определяющих экстремальность условий в Якутии, является температура окружающей среды. Как показали многочисленные исследования, влиянию низких температур, в первую очередь, подвергаются органы дыхания, так как дыхательные пути и альвеолы имеют наибольшую поверхность контакта с окружающей средой.
Нами было проведено исследование функциональных резервов организма коренного и приезжего населения Республики Саха (Якутия) с целью выявления
их адаптационных возможностей. Было обследовано 240 студентов обоих полов в возрасте от 16 до 34 лет (табл. 1).
Все обследуемые были разделены на 2 группы:
• коренные жители (якуты),
• пришлые жители (европеоиды, в основном русские, проживающие в Якутии 1- 2 поколения).
Таблица 1
Общая характеристика, объем и методы исследований
Таблица 2
Функциональное состояние легких у коренного и пришлого населения Республики Саха (Якутия) (М±т)
Изучение состояния дыхательной системы у студентов, проведенное в Якутии, показало следующие результаты (рис.1): выявленные нами значения ФЖЕЛ (форсированная жизненная емкость легких) у юношей превышают среднеевропейские возрастные нормы на 8 8 - 14% (р<0,05). У девушек они соответствуют должным величинам. У коренного населения (5,12±0,1 л у юношей и 3,44±0,1 л у девушек) они несколько ниже, чем у пришлого (5,59±0,25 л и 3,79± ±0,14 л соответственно) (табл. 2).
Отмечены также низкие скоростные показатели (ПОС) у юношей - коренных жителей (9,5±0,57 л/с) по сравнению с пришлыми (10,82±0,42 л/с). У девушек эти показатели не имеют статистически значимых различий и превышают среднеевропейские нормы. У мужчин проходимость крупных бронхов (МОС25) у коренного населения 9,47±0,28 л/с (118,7±3,45 %) -несколько больше, чем у пришлого 9,03±0,37 л/с (110,53±4,97 %) в абсолютных и относительных значениях соответственно. Данные проходимости средних бронхов (М0С50) у коренного 6,75±0,2 л/с (122,91±3,55 %) и пришлого 6,77±0,39 л/с (122,66±4,71 %) населения не имеют статистически значимых различий. При изучении проходимости мелких бронхов (МОС75) было выявлено более низкое значение этого показателя у коренных жителей (3,62±0,13 л/с) по сравнению с пришлыми (4,08±0,34 л/с). В процентном отношении это составило 118,73±6,86% и 125,93±10,48 % соответственно.
Все показатели бронхиальной проходимости в процентах у жителей республики значительно превышают среднеевропейские должные величины (р<0,05).
У девушек статистически значимых различий при изучении проходимости крупных и средних бронхов не обнаружено. Отмечается значительное снижение проходимости мелких бронхов у коренных жительниц (2,42±0,11 л/с) по сравнению с пришлыми (3,56±0,29 л/с), а также в процентах от должных значений (87,87±4,56 %) (р<0,05).
Значения индекса Тиффно у коренного и пришлого населения не имеют статистически значимых различий как у юношей (87,6±0,8 % и 87,5±2,2 %), так и у девушек (84,5±1,21 % и 85,83±4,4 %) и в целом соответствуют возрастным нормам.
Измерение показателей вентиляции легких выявило следующее: средняя частота дыхания (ЧД) у жителей Якутии составляет 18,05±0,69 у юношей и 18,1±0,92 дыханий в минуту у девушек. Дыхательный объем (ДО) увеличен как у коренного, так и у пришлого населения и составляет в среднем 850 мл у мужчин и 615 мл у женщин.
Изучение состояния дыхательной системы у жителей Якутии показало более низкие значения форсированной жизненной емкости легких и пиковой объемной скорости выдоха у коренного населения по сравнению с пришлым.
Сравнительный анализ проходимости трахеобронхиального дерева выявил снижение проходимости мелких бронхов у жителей коренной национальности,
Показатели Пол Обследуемые группы
Коренные Пришлые
ФЖЕЛ л 5,12±0,1 5,59±0,25
МОС 25 л/с 9,47±0,28 9,03±0,37
МОС 50 л/с 6,75±0,2 6,77±0,39
МОС 75 л/с 3,62±0,13 4,08±0,34
ПОС л/с 9,5±0,57 10,82±0,42
Инд. Тиффно, % М 87,6±0,8 87,5±2,2
ФЖЕЛ % 109,14±2,09 113,86±3,99
МОС 25 % 118,7±3,45 110,53±4,97
МОС 50 % 122,9±3,55 118,73±6,86
МОС 75 % 122,6±4,71 125,93±10,48
ПОС % 98,55±1,65 106,31±5,16
ФЖЕЛ л 3,44±0,1 3,79±0,14
МОС 25 л/с 6,59±0,19 6,6±0,53
МОС 50 л/с 4,86±0,17 5,5±0,39
МОС 75 л/с 2,42±0,11 3,56±0,29
ПОС л/с 7,3±0,19 7,53±0,49
Инд. Тиффно, % Ж 84,5±1,21 85,83±4,4
ФЖЕЛ % 97,34±2,42 104,2±4,34
МОС 25 % 105,63±3,45 104,3±9,48
МОС 50 % 101,41±3,9 109,44±8,55
МОС 75 % 87,87±4,56 115,0±8,75
ПОС % 108,3±3,18 108,77±8,26
Серии исследований и обследуемый контингент Методы исследований
Исследование коренных жителей Республики Саха (Якутия), Взрослые N=200 1. Компьютерная спирометрия 2. Ритмокардиометрия 3. Исследование параметров кислотноосновного состояния крови
Исследование пришлых жителей Республики Саха (Якутия) N=40
Б)
140/
120
100
80
60
40
20
0
120
100
80
60
40
20
0
ФЖЕЛ ПОС
□ Коренные
МОС25 МОС50 □ Пришлые
МОС75
ФЖЕЛ ПОС МОС25 МОС50 МОС75
□ Коренные НПришлые
Рис.1. Показатели форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ), пиковой объемной скорости (ПОС) и проходимости бронхов (МОС25, МОС50, МОС 75) у коренного и пришлого населения Республики Саха (Якутия). Обозначения: А) - юноши, Б) - девушки
Таблица 3
Регуляция сердечной деятельности у коренного и пришлого населения Республики Саха (Якутия) (М+т)
Показатели Пол Обследуемые группы
Коренные Пришлые
ЧСС М 73,93+1,05 75,34+1,15
АДс 115,78+1,1 121,33+3,88
АДд 74,92+0,92 80,33+2,51
АДп 41,17+0,75 41 +1,83
АДср 95,2+0,95 107,83+6,3
Амо % 45,77+1,64 40,31+2,26
ЛХ сек. 0,33+0,05 0,39+0,06
ИВР ед. 255,1+25,43 145,94+27,63
ВПР ед. 7,39+0,64 5,14+0,78
ИН ед. 193,31+23,57 108,95+21,14
ЧСС Ж 75,83+0,9 76,71+1,52
АДс 107,56+2,06 115 +1,66
АДд 68,41+1,34 73,33+2,35
АДп 38,9+1,35 41,66+1,66
АДср 87,48+1,42 94,16+1,9
Амо % 45,42+1,79 36,23+2,55
ЛХ сек. 0,27+0,05 0,27+0,03
ИВР ед. 227,5+16,88 152,01+22,8
ВПР ед. 6,82+0,44 5,15+0,55
более выраженное у девушек. Аналогичное снижение проходимости мелких бронхов было обнаружено у коренного населения Севера - эвенков (Агаджанян Н.А., Ермакова Н.В., 1997 г.). Вероятно, это адаптивные морфофункциональные изменения, защищающие легочную ткань от переохлаждения, а также уменьшающие теплоотдачу через дыхательные пути.
О напряжении системы дыхания, наличии морфофункциональных перестроек в системе дыхания и легочного кровообращения как у приезжего, так и у коренного населения Севера сообщают и другие авторы (Марачев А.Г., 1980; Совершаева С.Л., 1982; Куликов В.Ю., Ким Л.Б., 1987).
Сравнительный анализ среднегрупповых показателей ритмокардиограммы (табл. 3) среди юношей выявил несколько большие значения амплитуды моды (Амо = 45,77±1,64 %) и более низкий вариационный размах (АХ = 0,33±0,05 сек) у коренного населения по сравнению с пришлым (40,31±2,26 % и 0,39±0,06 сек). Сходная картина наблюдалась и у девушек (табл. 3). Индекс напряжения (ИН) в целом по республике составил 177,5 у.е. у юношей и 148 у.е. у девушек. Его значения выше у коренного населения (193 у.е. - у юношей, 160 у.е. - у девушек) по сравнению с пришлым (109 и 99 у.е. соответственно ).
Анализ индекса вегетативного равновесия (ИВР) и вегетативного показателя реагирования (ВПР) выявил аналогичные отличия. Так, величина ИВР у юношей - коренных жителей - равнялась 255,1±25,43 у.е., а у девушек - 227,5±16,88 у.е. (р<0,05). У пришлых жителей отмечались более низкие значения индекса (145,94±27,63 у.е. - у юношей и 152,01±22,8 у.е. -у девушек). Показатель ВПР составил 7,39±0,64 у.е. у юношей и 6,82±0,44 у.е. у девушек коренной национальности.
У некоренных жителей республики он ниже и равнялся 5,14±0,78 у.е. и 5,15±0,55 у.е. (у юношей и девушек соответственно).
Частота сердечных сокращений (ЧСС) у коренного населения составила 73,93±1,05 ударов в минуту у юношей и 75,83±0,9 у девушек, у некоренных жителей - 75,34±1,15 и 76,71±1,52 соответственно.
Измерение артериального давления показало увеличение как систолического, так и диастолического давления у пришлого населения по сравнению с коренным. Среднее артериальное давление (АДср.) у юношей пришлых жителей 107,83±6,3 мм рт. ст., у коренных жителей 95,2±0,95 мм рт. ст. У девушек в целом отмечалось более низкое артериальное давление по сравнению с юношами. АД ср. у представительниц некоренного населения равнялось 94,16± 1,9 мм рт. ст., у коренных жительниц - 87,48±
1,42 мм рт. ст.
Таблица 4
Некоторые показатели газового состава крови у коренных и пришлых жителей в разные сезоны года (М+т)
Показатели Пришлые жители Коренные жители
Зима Лето Зима Лето
РН (ед) 7,39+0,002* 7,38+0,003 7,37+0,003 7,38+0,003
р02 (мм рт. ст) 71,88+1,9** 80,04+1,9 71,65+1,23* 74,78+1,65
рС02 (мм РТ .ст) 40,53+0,37** 41,29+0,47 40,36+0,57** 42,45+0,52
НЬ (гр %) 14,41+0,19** 14,64+2,4 14,68+0,2*** 14,84+0,14
БаЮ2 (%) 93,7+0,38*** 95,95+0,25 93,42+0,33*** 95,33+0,24
8Б (мэкв/л) 24,16+0,17* 23,68+0,22 23,74+0,29 23,88+0,17
ВЕ (мэкв/л) -0,45+0,14* -0,69+0,29 -1,06+0,29* -0,3+0,22
Примечание: при сравнении показателей по сезонам- *-р<0.05; **-р<0.01; ***-р<0,001.
Сравнительный анализ показателей регуляции деятельности сердца выявил увеличение индекса напряжения, индекса вегетативного равновесия, вегетативного показателя реагирования, амплитуды моды и более низкий вариационный размах у коренного населения республики по сравнению с пришлым, что говорит о преобладании симпатикотонии.
Анализ проведенных исследований показал, что все показатели газового и кислотно-основного состояния крови обследуемых соответствовали принятым по России данным, за исключением рО2, который оказался сниженным (табл. 4). Показатели БаЮ2 приближаются к нижней границе нормы. Вне зависимости от сезона у всех обследуемых наблюдалось снижение рН в кислую сторону, особенно зимой, по-видимому, это связано с хронической гиповентиляцией при вдыхании холодного воздуха. При этом парциальное напряжение углекислого газа в капиллярах крови приближалось к высшей границе нормы, наблюдалась тенденция к снижению уровня буферных оснований, что говорит о компенсированном газовом ацидозе.
Сравнительный анализ показал, что напряжение кислорода и насыщение капиллярной крови кислородом у обследуемых в зимнее время года имеют тенденцию к снижению, что согласуется с данными других авторов (Л.Б. Ким, 1983; Г.Н. Окунева и др.,
1987; Л.А. Малышева, 2004). Нами установлено, что значения напряжения углекислого газа в капиллярной крови у обследуемых ниже зимой, а уровень СО2 в атмосферном воздухе - летом. При этом выявлена обратная корреляционная связь между значением напряжения СО2 в капиллярной крови и уровнем СО2 в атмосферном воздухе: коэффициент парной корреляции составил г=-0,4. Зимой (декабрь), когда уровень СО2 в атмосферном воздухе высокий, у обследуемых в капиллярной крови напряжение СО2 более низкое, чем летом (июнь), когда содержание диоксида углерода в атмосферном воздухе падает (рис. 2).
Как известно, углекислый газ оказывает прямое и рефлекторное возбуждающее действие на дыхатель-
ный центр, вызывая учащение и углубление дыхания, что способствует вымыванию СО2 из крови зимой (Н.А. Агаджанян, А.И. Елфимов, 1986).
Рис. 2. Зависимость рСО2 в капиллярной крови у обследуемых от уровня рСО2 в атмосферном воздухе в различные сезоны года
Проведенные исследования свидетельствуют о наличии тесной зависимости между параметрами атмосферного воздуха, в частности, содержанием в нем СО2, и напряжением данного газа в капиллярной крови. При этом у обследуемых была выявлена обратная корреляционная зависимость между парциальным давлением СО2 в атмосферном воздухе и его напряжением в крови.
Таким образом, проведенные комплексные исследования, включающие оценку газового состава атмосферного воздуха, функциональных резервов кардиореспираторной системы показали существование тесной зависимости между условиями среды обитания и уровнем функциональных резервов организма. Установленные различия в особенностях функционального состояния системы дыхания и кровообращения у коренного и пришлого населения Якутии свидетельствуют об особенностях морфофункциональной характеристики организма коренных жителей, детерминированной специфическими условиями среды обитания.
