CC BY
80
УДК 612.213: 378.172
ЧЕСНОКОВА Валентина Николаевна, кандидат биологических наук, доцент, заведующая кафедрой физической культуры Архангельского государственного технического университета. Автор 80 научных публикаций, в т.ч. одного учебного пособия
СОКОЛОВА Людмила Владимировна, доктор биологических наук, профессор кафедры биологии и экологии человека Поморского государственного университета имени М.В. Ломоносова. Автор более 80 научных публикаций
ВАРЕНЦОВА Ирина Анатольевна, преподаватель кафедры физической культуры Архангельского государственного технического университета. Автор 13 научных публикаций, в т.ч. одного учебного пособия
ПОКАЗАТЕЛИ ФУНКЦИИ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ У СТУДЕНТОВ С РАЗНЫМ ТИПОМ ГОМЕОСТАТИЧЕСКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ПРИ НАЧАЛЬНОЙ АДАПТАЦИИ К ОБУЧЕНИЮ В ВУЗЕ
Проанализированы показатели внешнего дыхания у стуцентов-первокурсников с разным типом гомеостатической организации в начале и в конце первого семестра. Изменение респираторных показателей в семестровой динамике у юношей-симпатотоников происходят за счет напряжения объемных и вентиляционных показателей, тогда как у парасимпатотоников имеет место снижение эффективности легочной вентиляции.
Юноши, внешнее дыхание, начальный этап обучения, адаптация
Значительное влияние на здоровье молодежи оказывают не только условия жизни, но и образовательная среда с множеством стрессов в условиях значительного умственного напряжения и гиподинамии [1—6]. Несомненно, что контрастность климата северного региона, связанная с периодом «биологической тьмы» и периодом полярного дня, резкими перепадами температурного режима, для организма человека является дополнительным стресс-фактором, который уменьшает резервы адаптации молодых людей, что в свою очередь обуслов-
ливает снижение устойчивости организма к заболеваниям [7-10]. Таким образом, возникновение и развитие патологических процессов в организме является результатом сложной конвергенции биологических, социальных и факторов окружающей среды. Все стрессовые воздействия вызывают ответные реакции со стороны сердечно-сосудистой системы (ССС), как одного из самых чувствительных маркеров адаптационно-приспособительных механизмов организма [11]. Наиболее общей реакцией ССС на стресс является повышение частоты сер-
дечных сокращений (ЧСС), что в свою очередь приводит к изменению всех гемодинамических показателей [12]. Предполагается, что тип автономной нервной регуляции сердечного ритма является относительно устойчивым показателем, а возможно, и генетически детерминированным [13]. Вместе с тем, большинство авторов, изучающих вариабельность сердечного ритма, сходятся в том, что основным звеном этого явления служат нервные влияния на сердце, связанные прежде всего с дыхательной активностью организма [14-16].
Таким образом, можно предположить, что у людей с разным типом гомеостатической организации адаптивные сдвиги в системе дыхания не гомогенны, следовательно, и характер функциональных изменений дыхания у студентов при адаптационно-приспособительной деятельности к внешним условиям может различаться.
Цель исследования - оценить показатели функции внешнего дыхания у студентов с разным типом гомеостатической организации при начальной адаптации к обучению в вузе на Европейском Севере.
Материалы и методы. Изучение функций внешнего дыхания было проведено у 128 юношей (возраст - 17,50±0,10 лет, рост -177,42±0,81 см, вес - 68,21±1,12 кг), практически здоровых на момент обследования. Исследование функций внешнего дыхания проводилось на автоматическом спирометре «Спиро С-100» («Альтоника», Москва, Россия). В полугодовом цикле (сентябрь-декабрь) нами были изучены: ЖЕЛ - жизненная емкость легких, л; ДО - дыхательный объем, л; РОвд - резервный объем вдоха, л; РОвыд - резервный объем выдоха, л; Евд - емкость вдоха, л; ФЖЕЛ -форсированная жизненная емкость легких, л; ОФВ1 - объем форсированного выдоха за первую секунду, л; Тпос - время достижения пиковой объемной скорости, с; ПОС - пиковая объемная скорость выдоха, л/с; МОС25 - мгновенная объемная скорость на 25% от ФЖЕЛ, л/с; МОС50 - то же на 50% от ФЖЕЛ, л/с; МОС75 - то же на 75% от ФЖЕЛ, л/с; СОС25-75
- средняя объемная скорость в диапазоне 25-75%, л/с; ОФВ1/ЖЕЛ - индекс Тиффно (ИТ), %;
ОФВ1/ФЖЕЛ - индекс Генслера (ИГ), %. Вариабельность сердечного ритма изучали с использованием устройства психофизиологического тестирования «Психофизиолог» (ООО НПКФ «Медиком МТД», Таганрог, Россия) в первой половине дня в специально оборудованном кабинете с комфортным температурным режимом. При определении типа вегетативной регуляции сердечного ритма использовали следующие границы показателя LF/HF: 1 группа -преобладание тонуса парасимпатической регуляции (величина показателя LF/HF меньше 0,7)
- парасимпатотоники; 2 группа - сбалансированное влияние симпатической и парасимпатической систем (LF/HF колеблется в пределах
0,7—1,1) - эйтоники; 3 группа - преобладание тонуса симпатической регуляции (LF/HF больше 1,1) - симпатотоники [17]. В связи с тем, что группа эйтоников была немногочисленна, анализ проводился среди двух групп студентов.
Статистическая обработка данных проводилась с использованием «Microsoft Excel» и пакета прикладных статистических программ «SPSS 15». Все полученные данные подчинялись закону нормального распределения по критерию «Sapiro-Wilk», поэтому все показатели представлены в виде среднего арифметического (М) и стандартного отклонения (SD). Количественные различия между средними значениями оценивались с применением t-критерия Стьюдента для независимых и связных выборок. Различия между средними величинами считались достоверными при р<0,05 [18].
Результаты исследования и их обсуждение. При анализе результатов установлено, что на начальном этапе обучения (сентябрь) у обследованных ЖЕЛ на 20% ниже должных значений {табл. 1). Можно отметить тот факт, что величина РОвд в группе парасимпатотони-ков превышает таковые показатели в группе симпатотоников (р<0,05). К концу первого семестра значения легочных объемов в обеих группах претерпевают значительные однонаправленные изменения - наблюдается увеличение ДО (р<0,05), РОвд (р<0,001), Евд (р<0,001), ЖЕЛ (р<0,001). Отметим, что значения показателей РОвд и РОвыд у студентов-первокурсни-
Динамика респираторных заболеваний у студентов на начальном этапе обучения, М (8Б)
Показатели Сентябрь Декабрь
С П С П
ЧД покой, раз/мин 20,38±0,99 18,93±0,73 20,16±1,06о 18,05±0,64о
ДО, л 0,66±0,04* 0,67±0,05" 0,82±0,08* 0,79±0,05"
МОД, л 13,40±1,17 12,56±1,02 16,10±1,64 14,09±0,10
РОва, л **1,76±0,09* ""1,96±0,09* **2,33±0,10о ""2,65±0,10о
РОвыа, л 1,45±0,09 1,43±0,11 1,51±0,09 1,34±0,12
Евп, Л **2,42±0,09 "2,58±0,12 **3,15±0,11о "3,44±0,12о
ЖЕЛ, л 3,87±0,14 "4,06±0,15 4,66±0,14 ""4,78±0,13
МВЛ, л/мин **112,92±6,15* "125,95±4,96* **142,81±6,760 ""165,64±8,170
МДО, л 2,25±0,16 2,45±0,13 2,55±0,16 2,60±0,16
ЧДмвл? раз/мин 52,55±2,05* "53,25±1,93 60,38±3,50* ""69,01±4,73
Примечания. 1. С - группа симпатотоников, П - группа парасимпатотоников. 2. Различия достоверны: * < при 0,05; ** < 0,001 (сравнение данных симпатотоников парасимпатотоников); 0 < при 0,05; 00 < 0,001 (сравнение данных симпатотоников и парасимпатотоников); ' < при 0,05; " < 0,001 (сравнение данных симпатотоников); ■< при 0,05; ■■ < 0,001 (сравнение данных парасимпатотоников).
ков свидетельствуют об эффективном уровне вентиляции, так как объем выдоха меньше, чем вдоха [19], причем к концу семестра этот показатель увеличивается, особенно в группе с парасимпатическим типом регуляции. Вместе с тем, больший РОвд связывают и с адаптивными изменениями, имеющими место у северян, так как больший остаточный объем и большая функциональная остаточная емкость легких не только предохраняют легочную ткань от случайного охлаждения, но и позволяют стабильно увеличивать ДО в случае необходимости [20]. На протяжении семестра, т.е. от сентября к декабрю ЖЕЛ увеличивается соответственно с 78-81 до 96% относительно должных величин. К зимнему периоду года между группами появляются достоверные отличия по ряду показателей: в группе с преобладанием симпатического компонента в регуляции сердечным ритмом выше значения показателя ЧД (р<0,05), РОвд (р<0,01), Евд (р<0,05), что может быть связано с адаптивными изменениями в дыхательных путях в холодное время года. Кроме того, диффузионная способность легких пропорциональна их емкости [21], следовательно, недостаток кислорода вызывает
прирост ЖЕЛ [22]. Известно, что возможность адаптироваться к условиям окружающей среды является важным фактором в сохранении здоровья. Чем больше функциональные резервы человека, тем выше его уровень здоровья, тем с меньшим напряжением должны работать механизмы регуляции для обеспечения положительного эффекта адаптации [23]. Вероятно, наблюдаемое увеличение респираторных показателей у студентов к декабрю связано не только с успешной адаптацией организма к зимнему времени года, но и свидетельствует об удовлетворительной стадии приспособления молодых людей на начальном этапе обучения в вузе. Отметим, что в результате повышения ЖЕЛ, и особенно РОвд, компенсаторно-приспособительные механизмы дыхательной системы наиболее эффективно и экономно приспосабливаются к удовлетворению метаболических потребностей организма [8]. Но стоит отметить тот факт, что у студентов, относящихся к группе парасимпатотоников, адаптивные процессы происходят более эффективно.
Результаты обработки показателей легочной вентиляции {рис. 1) позволяют сделать вывод
о снижении фактических величин МВЛ на 2030% по сравнению с должными в осенний период, причем в группе с симпатическим типом регуляции это уменьшение было значительнее (р<0,05). К концу декабря в обеих группах наблюдается увеличение показателей МВЛ (рис. 2) и ЧДмвл {табл. 1). В то же время прирост значений показателя МВЛ происходил за счет увеличения ЧДмвл, при неизменных значениях МДО, что является менее экономичным и свидетельствует о напряжении адаптационно-компенсаторных механизмов у юношей к концу первого семестра [24, 25], более выраженном в группе юношей-парасимпатотоников (р<0,001).
Полученные значения объемно-временных показателей у молодых людей на начальном этапе обучения (сентябрь) групповых отличий не имеют, но в то же время выявлена тенденция к их снижению относительно нормативных величин {рис. 1). Это касается показателей,
отражающих проходимость как крупных, так и средних бронхов. Вместе с тем, значения МОС75, информирующего о состоянии мелких бронхов, выше нормативных показателей на 10%. Возможно, это является следствием реакции регуляторных механизмов организма (их активизации), направленной на перестройку работы основных жизненно важных систем (в данном случае - дыхательной) на новый уровень функционирования, который соответствует измененным условиям окружающей среды, что способствует сохранению гомеостатического состояния системы [23]. Этот факт косвенно подтверждается значениями расчетного показателя (разница между ЖЕЛ и ФЖЕЛ) в семестровой динамике (170-290 мл), который находится в пределах нормы (норма 200-300 мл) [19]и даже имеет динамику к снижению на 4% в зимний период (170-210 мл), что указывает на положительные сдвиги в системе внешнего дыхания к зимнему времени года [8].
Респираторные показатели % ЖЕЛ МВЛ ФЖЕЛ ОФВ! ПОС МОС25 МОС50 МОС75 СОС25_75 ИТ
Рис. 1. Респираторные показатели у студентов-первокурсников в начале первого семестра (за 100% приняты должные величины; представлены только достоверные данные, р<0,05)
Респираторные показатели ЖЕЛ МВЛ ФЖЕЛ ОФВ! ПОС МОС25 МОС50 МОС75 СОС25_75 ИТ
Рис. 2. Респираторные показатели у стуцентов-первокурсников в конце первого семестра (за 100% приняты должные величины; представлены только достоверные данные, р<0,05)
К декабрю практически все показатели в обеих группах значительно увеличиваются (рис. 2). Наблюдается увеличение ФЖЕЛ на 16-20% (р<0,001), что свидетельствует об уменьшении бронхоспазма и обструктивных явлений к концу первого семестра. Рост значений ОФВ1 на 18-22% (р<0,001) информирует об увеличении скорости выдоха. Наблюдается увеличение проходимости крупных и периферических дыхательных путей (СОС25-75) на 2123% (р<0,001), МОС25 - на 24-27% (р<0,001), мелких дыхательных путей (СОС75-85) - на 15-17% (р<0,001), трахеи и мелких бронхов (ПОС) - на 27% (р<0,001) и МОС75 - на 1618% (р<0,001), состояние дыхательных путей среднего калибра (МОС50) повышается на 1923% (р<0,001). Отмечая в целом положительные адаптивные изменения в системе внешнего дыхания у юношей в семестровой динамике [26, 27], следует обратить внимание на сниже-
ние к декабрю ИТ, также характеризующего проходимость бронхов, у парасимпатотоников на 24% (р<0,05). В то время как данный показатель у симпатотоников повышается на 6%.
Выводы:
1. Проведенное исследование показало, что у студентов, проживающих в условиях Европейского Севера, в начале первого семестра практически все показатели функции внешнего дыхания ниже должных величин, что может быть следствием адаптивно-приспособительной деятельности функциональных систем организма на начальном этапе обучения в вузе, свидетельствующее о напряжении компенсаторно-приспособительных механизмов дыхательной системы в сентябре.
2. Напряжение в системе внешнего дыхания, сохраняющееся к зимнему периоду, у юно-шей-симпатотоников происходит за счет изменения объемных показателей, тогда как у пара-
симпатотоников имеет место снижение эффективности легочной вентиляции.
3. Показатели объемно-временных параметров дыхательной системы у первокурсников указывают на снижение обструктивных явлений к концу первого семестра (декабрь), что свидетельствует о начале стабилизации адаптационно-приспособительных механизмов функции внешнего дыхания.
4. Следует обратить особое внимание на состояние здоровья первокурсников (медицинский контроль, улучшенные условия проживания в общежитиях, благоприятное и доброжелательное отношение педагогов) с целью недопущения дополнительных стрессирующих факторов.
Список литературы
1. Титова Т.А., МухамедоваГ.Р. Пути профилактики психосоматических нарушений и повышения адаптационных возможностей студентов в процессе обучения II Материалы Всерос. науч. практ. конф. «Здоровье, физическое развитие и образование: состояние, проблемы и перспективы». Екатеринбург, 2007. С. 382-388.
2. Копосова Т. С., Чикова С.Н. Психофизиологический статус и адаптивные возможности студентов приполярного региона II Вестн. Помор, ун-та. Сер. «Физиол. и психол.-пед. науки». 2006. № 2(10). С. 62-69.
3. Влияние экзаменационного стресса и психоэмоциональных особенностей на уровень артериального давления и регуляцию сердечного ритма на студенток / Д.А. Дмитриев, А.Д. Дмитриев, Ю.Д. Карпенко, Е.В. Саперова // Физиология человека. 2008. Т. 34, № 5. С. 89-96.
4. Влияние экологических факторов на функциональное состояние подростков / Солонин Ю.Г., Бойко Е.Р., Варламова Н.Г. и др. // Физиология человека. 2008. Т. 34, № 3. С. 98-105.
5. Судаков К.В., Тараканов О.П., Юматов Е.А. Кросс-корреляционный вегетативный критерий эмоционального стресса II Физиология человека. 1995. Т. 21, № 3. С. 87-95.
6. УмрюхинЕ.А., БыковаЕ.В., КлиминаН.В. Энергообмен и вегетативные функции у студентов приучебнойи экзаменационной нагрузках// Физиология человека. 1996. Т. 22,№2. С. 108-111.
7. Евдокимов В.Г. Функциональное состояние сердечно-сосудистой и дыхательной систем человека на Европейском Севере: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Сыктывкар, 2004.
8. Функция внешнего дыхания у молодых мужчин Европейского Севера в годовом цикле / Н.Г. Варламова,
В.Г. Евдокимов, Е.Р. Бойкой др. II Физиология человека. 2008. Т. 34, № 6. С. 85-91.
9. Чикова С.Н. Адаптивные возможности и психофизиологический статус студентов приполярного региона: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Архангельск, 2008.
10. Гудков А.Б., Кубушка О.Н. Проходимость воздухоносных путей у детей старшего школьного возраста -жителей Европейского Севера II Физиология человека. 2006. Т. 32, № 3. С. 84-91.
11. Хронофизиологические особенности показателей кардиореспираторной системы у студенток, занимающихся оздоровительной аэробикой / P.A. Юсупов, Ю.Л. Журавлева, Ю.Л. Кислицин, И.В. Радыш II Теория и практика физ. культуры. 2008. № 9. С. 86-89.
12. Влияние экзаменационного стресса и психоэмоциональных особенностей на уровень артериального давления и регуляцию сердечного ритма у студенток / Д.А. Дмитриев, А.Д. Дмитриев, Ю.Д. Карпенко, Е.В. Саперова II Физиология человека. 2008. Т. 34. № 5. С. 89-96.
13. ШлыкН.И., СапожниковаЕ.Н., Гуштурова И.В. Ритм сердца и гемодинамика у детей и подростков с различным уровнем активности регуляторных систем//Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2004. Т. 90, № 8. С. 417.
14. Шейх-Заде Ю.Р, МухалебеталиевГ.Х., Чередшек И.Л. Синоартериальный узел, как индикатор колебательных процессов в сердечно-сосудистой системе II Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2006. Т. 92, № 8. С. 990-996.
15. Глазачев О.С. Закономерности мультипараметрического взаимодействия функциональных систем у детей в радиоэкологически неблагоприятной среде: дис.... д-ра мед. наук. М., 1997.
16. Осадшая Л.Б. Системные механизмы оптимизации и адаптации кардиогемодинамики человека: автореф. дис.... д-ра мед. наук. М., 1997.
17. Баевский P.M., Семенов Ю.Н., Черникова А.Г. Анализ вариабельности сердечного ритма с помощью комплекса «Варикард» и проблема распознавания функциональных состояний. Хронобиологические аспекты артериальной гипертензии в практике врачебно-летной экспертизы. М., 2000. С. 167-178.
18. Наследов А.Д. SPSS 15: профессиональный статистический анализ данных. СПб., 2008.
19. Дембо А.Г. Легочные объемы// Физиология дыхания. Л., 1973. С. 4.
20. Куликов В.Ю., Ким Л.Б. Кислородный режим при адаптации человека на Крайнем Севере. Новосибирск, 1987.
21. Колчинская А.З. Кислородные режимы организма ребенка и подростка. Киев, 1973.
22. Алексеева Т. И. Адаптивные процессы в популяциях человека. М., 1986.
23. Использование принципов донозологической диагностики для оценки функционального состояния организма при стрессорных воздействиях (на примере водителей автобусов) / P.M. Баевский, А.П. Береснева, Е.Ю. Береснев, А.К. Ешманова// Физиология человека. 2009. Т. 35, № 1. С. 41-51.
24. Попова О.Н. Холодовая реактивность системы внешнего дыхания у жителей Европейского Севера II Вестн. Помор, ун-та. Сер. «Физиол. и психол.-пед. науки». 2006. № 2. С. 25-31.
25. Некоторые показатели функций внешнего дыхания у молодых лиц, уроженцев Крайнего Севера / О.Н. Попова, А.Б. Гудков, А.Н. Никанов, Б.А. Скрипаль II Вестн. Помор, ун-та. Сер. «Физиол. и психол.-пед. науки». 2006. № 2.
С. 95-99.
26. Волокитина Т.В. Вегетативный гомеостаз и ортостатическая реактивность детского организма в условиях Европейского Севера: автореф. дис.... д-ра биол. наук. Архангельск, 2002.
27. Бартош О.П., Соколов А.Я. Региональные особенности внешнего дыхания в экологических условиях северо-востока России II Физиология человека. 2006. Т. 32. № 3. С. 70-78.
Chesnokova Valentina, Varentsova Irina, Sokolova Lyudmila
CHARACTERISTICS OF EXTERNAL RESPIRATION FUNCTION IN STUDENTS WITH DIFFERENT TYPES OF HOMEOSTATIC ARRANGEMENT DURING THE INITIAL ADAPTATION TO THE UNIVERSITY TRAINING
Characteristics of external respiration in the first-year students with different types of homeostatic arrangement are analyzed at the beginning and at the end of the first term. Changes of the respiratory characteristics in the sympathicotonic type male students during the term are caused by the tension of volume and ventilation characteristics, while the parasympathicotonic type students have self-tapering of pulmonary ventilation.
Контактная информация: Чеснокова Валентина Николаевна Варенцова Ирина Анатольевна Соколова Людмила Владимировна e-mail: sluida@atnet.ru
Рецензент-Копосова Т.С., доктор биологических наук, профессор, заведующая кафедрой биологии и экологии человека Поморского государственного университета имени М.В.Ломоносова
