CC BY
16МАРКЕРЫ ГОМЕОСТАТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ УЧАЩИХСЯ СТАРШИХ КЛАССОВ С РАЗНЫМ УРОВНЕМ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ
УДК/UDC 796.01:612
Поступила в редакцию 15.01.2015 г.
Кандидат педагогических наук, доцент О.А Новоселова1 Доктор медицинских наук, профессор Е.И. Львовская1 Кандидат биологических наук, доцент М.В. Тренева1
1Уральский государственный университет физической культуры, Челябинск
MARKERS OF HOMEOSTATIC STATE OF SENIOR PUPILS WITH DIFFERENT LEVELS OF MOTOR ACTIVITY
Associate professor, Ph.D. O.A. Novoselova1 Dr.Med., Professor E.I. L'vovskaya1 Associate professor, Ph.D. M.V. Treneva1
1 Ural State University of Physical Culture, Chelyabinsk
Информация для связи с автором: serikov06@mail.ru
Аннотация
В течение учебного года изучалась динамика показателей системы «пере-кисное окисление липидов-антиоксидантная защита» (ПОЛ-АОЗ), симпато-адреналовой системы и вегетативной регуляции выпускников 11-х классов, имеющих различный уровень двигательной активности. По изменениям изучаемых параметров состояния у школьников определены три типа адаптационных стратегий.
I тип - гомеостатическая система организма адекватно реагирует на дистресс, все физиологические параметры через некоторое время приходят в норму, т.е. система обладает достаточным запасом устойчивости.
II тип - маркеры гомеостатического состояния колеблются около некоего устоявшегося значения, работа гомеостатической системы носит затухающий характер, через некоторое время физиологические параметры возвращаются к исходным.
III тип - ответная реакция гомеостатической системы недостаточная, переходный процесс затягивается, физиологические параметры не достигают первоначальных величин (гетеростазис, по Селье) либо ответная реакция системы чрезмерна. В обоих случаях в организме формируется иное состояние динамического равновесия внутренней среды - аллостаз. Предположение об информативности анализа характера и динамики взаимоотношений между звеньями регуляции сердечного ритма, показателями экскреции катехоламинов и деятельностью системы ПОЛ-АОС у выпускников общеобразовательных школ, имеющих разный уровень двигательной активности, подтвердилось. У учащихся, выполняющих больший объем физической нагрузки, - I тип гомеостатических изменений, говорящих об адекватной адаптации к предъявляемым требованиям, выявлен у 49,6 % учащихся, что достоверно выше, чем у выпускников, имеющих ограничения в двигательной активности (р < 0,05).
Ключевые слова: выпускники, стресс, адаптация, аллостаз, перекисное окисление липидов, антиоксидантная активность, симпатоадреналовая система, адреналин, норадреналин, вегетативная регуляция.
Annotation
Acute and chronic diseases, hypodynamia can lead to changes in the homeostasis of schoolchildren, formation of the state of dynamic equilibrium of the body's internal environment called allostasis, i.e. achievement of stability via changes. This adjustment can be gained at the price of accumulation of allostatic load. The dynamics of the indicators of the "lipid peroxidation - antioxidant protection" (LPO-AOP) system, the sympathoadrenal system and autonomic regulation of school-leavers with different levels of motor activity has been studied throughout the academic year. Three types of adaptation strategies were identified depending on the changes in the studied parameters of the state of schoolchildren. Type I - the body's homeostatic system responds adequately to distress, all physiological parameters are normalized after some time, i.e. the system is sufficiently stable.
Type II - markers of the homeostatic state oscillate around a certain well-established value, the work of the homeostatic system is damped, physiological parameters return to baseline values after some time. Type III - response of the homeostatic system is inadequate, the transition process is delayed, the physiological parameters do not reach the baseline values (heterostasis, according to Selye) or the response of the system is excessive. In both cases a different state of dynamic equilibrium of the internal environment -allostasis - is formed in the body.
The assumption on the information value of the analysis of the nature and dynamics of the relationship between the links of heart rate regulation, catecholamine excretion rates and activity of the LPO-AOS system of school-leavers with different levels of motor activity was confirmed. Homeostatic changes according to the I type, indicating adequate adaptation to the requirements, were detected in 49.6% of the pupils, who train more, which was significantly higher than that of graduates who have restrictions in motor activity (p <0.05 ).
Keywords: school-leavers, stress, adaptation, allostasis, lipid peroxidation (LPO), antioxidant activity (AOA), sympathoadrenal system, adrenaline (A), noradrenaline (NA), autonomic regulation.
Введение. Острые и хронические заболевания, гиподинамия могут приводить к изменению гомеостаза школьников, формированию иного состояния динамического равновесия внутренней среды организма, получившего название аллостаз, т. е. достижение стабильности через изменения. Ценой этого приспособления может стать накопление аллостатиче-ской нагрузки [6, 7]. Однако один и тот же уровень стресса вы-
зывает у разных детей различный ответ, зависящий, с одной стороны, от генетических факторов, а с другой - от уровня двигательной активности [7]. Таким образом, противоречие между усложнением и интенсификацией школьной программы, с одной стороны, и ухудшением показателей здоровья учащихся, обусловленным школьными стрессами, прогрес-сированием имеющихся заболеваний, недостаточностью
□
и
га у
г.
ч—
. о
0J
■ -О С
га
^
О (U .с Н
двигательном активности и накоплением ими «аллостатиче-ского груза», - с другой, сохраняется.
По нашему мнению, весьма чувствительными маркерами гомеостатического состояния могут быть молекулярные продукты перекисного окисления липидов (ПОЛ); уровень анти-оксидантной активности (АОА); экскреция катехоламинов; данные кардиоинтервалографии,
Цель исследования - определить типологии гомеостатического состояния учащихся в зависимости от уровня их двигательной активности.
Методика и организация исследования. Тестирование учащихся проводилось в октябре (I этап), декабре (II этап), мае (III этап) и июне (IV этап). В обследовании принял участие 221 ученик 11-х классов г. Челябинска с разным уровнем двигательной активности. Учащиеся школы № 23 (Г111, n = 95) в полном объеме осваивали материал Комплексной программы физического воспитания. В общеобразовательной школе при музыкальном институте (Г211, n = 46) некоторые разделы программы (лыжная подготовка, волейбол) частично или полностью заменялись в зависимости от избранной музыкальной специализации. Объем двигательной активности у этих детей несколько ниже, чем в других школах. В школе № 63 (Г311, n = 80) занимались физкультурой по экспериментальной методике, учитывая возрастные и индивидуальные особенности детей.
Продукты ПОЛ в слюне определяли спектрофотометри-ческим методом. Отдельно, в изопропанольной фазе экстракта, оценивали интенсивность индуцированного ПОЛ (АОА1 и АОА2) [3]. Активность симпатоадреналовой системы - по уровню экскреции катехоламинов с мочой флюори-метрическим методом по Э. Ш. Матлиной [4]. Мочу и слюну для анализа собирали в утренние часы. Исследование сердечного ритма у школьников проводили методом вариационной пульсометрии по Р. М. Баевскому [1]. Дополнительно определяли вегетативный индекс Кердо (ВИК) [2].
Результаты исследования и их обсуждение. На I этапе обследования у выпускников общеобразовательных школ, имеющих различный уровень двигательной активности, выявлены незначительные различия в содержании первичных (ИРПП) и вторичных (ИРВП) изопропанолрастворимых продуктов ПОЛ в слюне и соответствующих им уровней АОА, в экскреции с мочой адреналина (А) и норадреналина (НА), в значениях ВИК, по величине индекса напряжения (ИН) - интегрального показателя, отражающего степень напряжения центральных регуляторных механизмов сердечного ритма. По некоторым показателям: АОА1, Мо, АМо, ИН различия между Г811 и Г911 достигали статистического уровня значимости (р < 0,05). В данных обследования между группами Г711 и Г811, равно как и Г711 и Г911, статистически значимых расхождений не выявлено.
В течение учебного года (II этап) под воздействием интенсивной учебной нагрузки на фоне снижения двигательной активности, изучаемые показатели претерпели ряд изменений [6]. Прослеживаются общая тенденция к накоплению всех категорий продуктов ПОЛ, снижение уровня АОА. Другие изменения неодинаковы: у школьников с меньшей двигательной активностью (Г211) наблюдается снижение среднегрупповых значений экскреции катехоламинов, ИН, ВИК, что трактуется как проявление утомления. В группе, тренирующейся по общепринятой Комплексной программе физического воспитания, в целом наблюдается некоторое повышение ИН, ВИК, НА и А на фоне снижения АОА. В группе Г311 признаки напряжения и утомления менее выражены, и в целом все анализируемые показатели - ближе к исходным.
В конце учебного года (III этап) у выпускников всех обследованных школ выявлены три варианта изменений изучаемых
показателей. Вариант 1: содержание ИРП ПОЛ, катехолами-нов, значение ИН значительно превышают первоначальный уровень (при одновременном снижении АОА1, АОА2 и Мо). Вариант 2: исследуемые показатели не имели существенных отличий от исходных. Вариант 3: содержание катехоламинов, значение ИН заметно снижаются. Содержание продуктов ПОЛ повышается, уровень АОА - понижен.
На III этапе исследования, при анализе деятельности систем ПОЛ-АОС, САС, ССС, выявлено, что в соответствии с первым вариантом в Г111 повысились ИРПП в 42,6 %, ИРВП -в 35 % случаев, уровень АОА1 соответственно снизился у 42 %, АОА2 - у 45,6 % учащихся. Экскреция А усилилась у 41,8 %, НА - у 36,3 %. ИН повысился у 59 %, ВИК - у 54 %.
В Г211 повысились ИРПП в 20,5 % случаев, ИРВП - в 20 %, уровень АОА1 соответственно снизился у 16 % учащихся, АОА2 - у 21,6 %. Экскреция А усилилась у 16,6 %, НА -у 13,3 %. ИН повысился у 37,5 %, ВИК - у 33,8 %.
В Г311 повысились ИРПП ПОЛ в 21,7 % случаев, ИРВП -в 20 %, уровень АОА1 снизился у 20,2 % учащихся, АОА2 -у 40 %. Экскреция А усилилась у 27 %, НА - у 17,3 %. ИН повысился у 35,5 %, ВИК - у 33,8 %.
В Г111, по схеме варианта 2, не произошло достоверных изменений исходных данных у 31,5 % - по ИРПП ПОЛ, у 42 % -по ИРВП, у 33,6 % - по уровню АОА1, по АОА2 - у 31,5 %, по значению ИН - у 15,25 %, ВИК - у 20,3 %. Не изменилась экскреция А у 32,7 % школьников, а НА - у 29,6 %.
В Г211 не произошло достоверных изменений исходных данных по ИРПП ПОЛ у 26,1 % и по ИРВП у 34,8 %, по уровню АОА1 - у 30,4 %, по АОА2 - у 27,8 %, по значению ИН - у 9,4 %, ВИК - у 15,6 %. Экскреция А существенно не изменилась у 16,6 % школьников, НА - у 13,3 %.
В Г311 не произошло достоверных изменений исходных данных по ИРПП ПОЛ у 66,7 % и по ИРВП у 64,55 %, по уровню АОА1- у 71 %, по АОА2 - у 60,5 %, по значению ИН - у 48,4 %, ВИК - у 38,7 %. Остались близкими к исходным показатели экскреции А - у 57,7 %, НА - у 71,1 % выпускников.
В Г111 на III этапе, в соответствии с вариантом 3, повысилось содержание ИРПП в 25,5 %, ИРВП в 22,8 % случаев, уровень АОА1 соответственно снизился у 24,4 %, АОА2 - у 22,9 % учащихся, экскреция А уменьшилась у 26,15 %, НА - у 34,5 %. ИН понизился у 24,42 %, ВИК - у 25,5 %.
В Г211, по варианту 3, повысилось содержание ИРПП в 54,5 % случаев, ИРВП - в 45,2 %, уровень АОА1 соответственно снизился у 53,7 %, АОА2 - у 52,3 % учащихся. Экскреция А уменьшилась у 53,3 %, НА - у 63,3 %. ИН понизился у 53 %, а ВИК - у 43,7 %.
В соответствии с вариантом 3 реагирования в Г311 на III этапе повысилось содержание ИРПП в 11,6 % случаев, ИРВП -в 15,55 %, уровень АОА1 снизился у 9 %, АОА2 - у 14,6 %. Экскреция А уменьшилась у 15,3 % учащихся, НА - у 11,6 %. ИН понизился у 16,1%, ВИК - у 27,4 %.
Таким образом, на III этапе обследования адекватная работа адаптационных систем организма наблюдалась в Г111 -в 15-35 % случаев (по различным параметрам), в Г211 -в 9,4-32 %, в Г311 - в 39-68 %.
IV этап обследования проводился в июне, после сдачи выпускных экзаменов. Мы выяснили, что у большинства школьников показатели содержания продуктов ПОЛ, катехоламинов, уровня АОА, ИН и ВИК возвратились к исходным. Согласно полученным данным в Г111 деятельность организма возвращалась к исходным данным в 52,5-74,9 % случаев (по различным изучаемым параметрам), в Г211 - в 40,6-65,2 %, у выпускников Г311 - в 77,4-88,7 % случаев. Таким образом, большинство выпускников справляются со стрессом, но у значительной их части еще сохраняются характерные для стрессовой ситуации показатели. По данным нашего исследования, преиму-
46
http://www.teoriya.ru
№ 5 • 2015 Май | May
щественно это характерно для школьников из Г211, имеющих меньшую физическую нагрузку.
После выпускных экзаменов повышенное выделение продуктов ПОЛ в Г111 осталось в 25,2 % по ИРПП, по ИРВП - в 30 % случаев, уровень АОА1 остался пониженным у 26,6 %, АОА2 -у 28,4 % учащихся. Повышенная экскреция А в Г111 сохранилась у 20 %; НА - у 16,43 %. ИН в зоне напряжения остался у 32,2 %, а ВИК, указывающий на преобладание симпатических влияний, - у 22 %. В Г711 у 25,42 % снижен ИН; пониженная экскреция А - у 26,15 %, и низкий уровень НА - у 34,5 %.
В Г211 сохранилось повышенное содержание продуктов ИРПП ПОЛ в слюне у 41,3 %, ИРВП - у 35 % выпускников, уровень АОА1 остался пониженным у 39,2 %, АОА2 - у 38 % учащихся. Повышенная экскреция А - у 16,6 %, НА - у 13,3 %. Повышенные значения ИН сохранились у 31,25 %, ВИК - у 28 %. В Г211 ниже исходного уровня осталось содержание катехо-ламинов в моче у 36,6 %, значение ИН - у 28 %.
В Г311 у некоторых учащихся выше исходного уровня остались: количество ИРПП в слюне у 11,3 %, ИРВП - у 13,75 %; А в моче - у 11,5 %; НА - всего у 5,8 % выпускников. Уровень АОА1 остался пониженным у 8,75 %, АОА2 - у 11,25 % учащихся. Повышенные значения ИН сохранялись у 16,1%; ВИК, указывающий на преобладание симпатических влияний, - у 17,7 % выпускников. При этом у 9,6 % обследованных в Г311 ниже исходного уровня оказалась экскреция А, у 5,8 % -НА. ИН понижен у 6,5 %, ВИК - у 21 % выпускников.
Полученные нами данные позволяют выделить 3 типа го-меостатических изменений организма школьников, зависящие от уровня их двигательной активности (см. рисунок).
I тип - гомеостатическая система организма адекватно реагирует на дистресс, все физиологические параметры через некоторое время приходят в норму, т. е. система обладает достаточным запасом устойчивости [5]. В нашем варианте исследуемые показатели после подъема не имели к IV этапу обследования существенных отличий от исходных параметров по обобщенному среднему показателю в Г111 - в 28,2 ± 3,1 %, в Г211 - в 22,6 ± 1,3 %, а в Г311- в 49,6 ± 2,8 % случаев.
II тип - маркеры гомеостатического состояния колеблются около некоего устоявшегося значения, работа гомеостатической системы носит затухающий характер, через некоторое время физиологические параметры возвращаются к исходным. Если возврата не происходит, система переключается на 3-й тип адаптационных изменений. В нашем варианте исследуемые показатели после существенных колебаний, вернулись, по обобщенному среднему показателю в Г111 - в 41,3 ± 4,2 %, в Г211 - в 40,9 ± 3,7 %, в Г311 - в 32,6 ± 2,4 % случаев к исходным параметрам на IV этапе обследования.
III тип - ответная реакция гомеостатической системы недостаточная, переходный процесс затягивается, физиологические параметры не достигают первоначальных величин (гетеростазис, по Селье) либо ответная реакция системы чрезмерна. В обоих случаях в организме формируется иное
120 100 80 60 40 20
%
30,4 36,3 15,8
32,6
41,3
40,8
49,5
28,2
22,6 □ III
Г1
Г2..
ГЗ.,
□ II тип
□ I
Распределение учащихся с разным уровнем двигательной активности по типам адаптивного реагирования, %
состояние динамического равновесия внутренней среды -аллостаз.
На IV этапе обследования у части выпускников не завершился переходный процесс, не вернулись к норме исследуемые параметры, по обобщенному среднему показателю в Г111 - в 30,4 ± 2,3 %, в Г211- в 36,3 ± 4,4 %, в Г311 - в 14,7 ± 1,2 % случаев.
Вывод. Предположение об информативности анализа характера и динамики взаимоотношений между звеньями регуляции сердечного ритма, показателями экскреции кате-холаминов и деятельностью системы ПОЛ-АОС у выпускников общеобразовательных школ, имеющих разный уровень двигательной активности, подтвердилось. У учащихся, выполняющих более высокий уровень физической нагрузки, I тип гомеостатических изменений, говорящих об адекватной адаптации к предъявляемым требованиям, выявлен у 49,6 % учащихся, что достоверно выше, чем у выпускников, имеющих ограничения в двигательной активности (р < 0,05).
Литература
1. Барабой В.А. Роль перекисного окисления в механизме стресса / В.А. Барабой // Физиологический журнал. - 1989. - Т. 35. - № 5. - С. 85-109.
2. Вейн А.М. Вегетативные расстройства: клиника, лечение, диагностика /А.М. Вейн. - М.: Медицинское информационное агентство, 1998. - 752 с.
3. Львовская Е.И. Перекисное окисление липидов в норме и особенности протекания ПОЛ при физических нагрузках / Е.И. Львовская, Н.М. Григорьева. - Челябинск, 2005. - 88 с.
4. Матлина Э.Ш. Метод определения адреналина, норадреналина, дофамина и ДОФА в одной порции мочи. - В кн.: Методы исследования некоторых гормонов и медиаторов / Э.Ш. Матлина, З.М. Киселева, И.Э. Софиева. - М., 1965. - С. 25-32.
5. Меерсон Ф.З. Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам / Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенникова. - М.: Медицина, 1988. - 256 с.
6. Ненашева А.В. Формирование аллостаза, особенности роста и развития детей из социально неблагополучных семей: автореф. дис. ... докт. биол. наук / А.В. Ненашева. - Челябинск, 2008. - 48 с.
7. Новоселова О.А. Адаптационные изменения параметров системы «перекисное окисление липидов - антиоксидантная защита» у детей с различным уровнем двигательной активности в процессе обучения в школе / О.А. Новоселова, Е.И. Львовская // Физиология человека. - 2012. - № 5. - С. 52-55.
References
1. Baraboy, V.A. Roi perekisnogo okisleniya v mekhanizme stressa (Peroxidation in stress mechanism) / V.A. Baraboy // Fiziologicheskiy zhurnal. - 1989. - V. 35. - № 5. - P. 85-109.
2. Vein, A.M. Vegetativnyerasstroystva:klinika,lechenie,diagnostika (Autonomic dysfunction: clinical features, treatment, diagnosis) /A.M. Vein. - Moscow: Meditsinskoe informatsionnoe agentstvo, 1998.- 752 P.
3. L'vovskaya, E.I. Perekisnoe okislenie lipidov v norme i osobennosti protekaniya POL pri fizicheskikh nagruzkakh (Lipid peroxidation under normal conditions and special features of lipid peroxidation during exercise) / E.I. L'vovskaya, N.M. Grigor'eva. - Chelyabinsk, 2005. - 88 P.
4. Matlina, E.Sh. Metod opredeleniya adrenalina, noradrenalina, dofamina i DOFA v odnoy portsii mochi. - V kn.: Metody issledovaniya nekotorykh gormonov i mediatorov (Method for determination of epinephrine, norepinephrine, dopamine and DOPA in urine sample. - In: Research methods of some hormones and neurotransmitters) / E.Sh. Matlina, Z.M. Kiseleva, I.E. Sofieva. - Moscow, 1965. - P. 25-32.
5. Meerson, F.Z. Adaptatsiya k stressornym situatsiyam i fizicheskim nagruzkam (Adaptation to stress situations and physical load) / F.Z. Meerson, M.G. Pshennikova. - Moscow: Meditsina, 1988. - 256 P.
6. Nenasheva, A.V. Formirovanie allostaza, osobennosti rosta i razvitiya detey izsotsial'no neblagopoluchnykh semey: avtoref. ... dokt. biol. nauk (Formation of allostasis, specifics of growth and development of children from socially deprived families: abstract of doctoral thesis (Biol.)/ A.V. Nenasheva. - Chelyabinsk, 2008. - 48 P.
7. Novoselova, O.A. Adaptatsionnye izmeneniya parametrov sistemy «perekisnoe okislenie lipidov - antioksidantnaya zashchita» u detey s razlichnym urovnem dvigatel'noj aktivnosti v protsesse obucheniya v shkole (Adaptive changes of parameters of the "lipid peroxidation - antioxidant protection" system in children with different levels of motor activity during school studies) / O.A. Novoselova, E.I. L'vovskaja// Fiziologiya cheloveka. - 2012. - № 5. - P. 52-55.
