CC BY
44
УДК 612.13: 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
СЕЗОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМНОЙ ГЕМОДИНАМИКИ У ЮНОШЕЙ СЕВЕРНОГО РЕГИОНА
Проанализированы сезонные особенности адаптивных реакций сердечно-сосудистой системы у юношей-се-верян. Выявленное напряжение системной гемодинамики в зимний период года связано с увеличением вклада сердечного и сосудистого компонентов в обеспечение приспособительных реакций сердечно-сосудистой системы, а уменьшение количества зависимостей обуславливает мобилизацию функциональных резервов организма, способствующую преодолению воздействий неблагоприятных климатических факторов.
Системная гемодинамика, сезоны года, адаптация
Введение. Слаженное взаимосодействие иерархии функциональных систем (ФС) различного уровня организации имеет огромное значение для обеспечения оптимального для жизнедеятельности гомеостаза и адаптации к экологоклиматическим факторам внешней среды, но при этом один и тот же конечный приспособительный результат действия ФС высокого уровня может быть достигнут различными путями [1]. Наиболее важным приспособительным результатом действия системного и регионарного кровообращения является поддержание адекватного метаболическим потребностям организма уровня артериального давления крови. Известно, что полезный результат функциональной системы оптимизации артериального давления достигается различным сочетанием величин минутного объема крови и общего периферического сопротивления, и, таким образом, удельный вес сердечного и сосудистого факторов в формиро-
вании адекватных величин артериального давления может быть различным [2]. Внутрисистемная организация связей, отражающая взаимодействие отделов сердечно-сосудистого центра, регулирующих сердечный и сосудистый компоненты, может влиять на реактивность основных адаптогенных систем [3]. В сложных экологоклиматических условиях Севера эффективность включения того или иного фактора для оптимизации функций сердечно-сосудистой системы может быть решающей при формирования адекватных компенсаторно-приспособительных реакций [4]. Учитывая, что уровень функциональных возможностей сердечно-сосудистой системы определяет общие возможности всего организма при адаптации, то, несомненно, актуальным является изучение ее мобилизационных возможностей, благодаря которым организм человека способен преодолевать воздействие неблагоприятных климатических факторов Севера.
Цель исследования - определить сезонную структуру системной гемодинамики у юношей, проживающих в северном регионе.
Материалы и методы. С помощью медицинского диагностического автоматизированного комбинированного комплекса «Сфера-4» проводили определение гемодинамических показателей. Синхронно с реографией проводилась регистрация ЭКГ во II стандартном отведении. На основании интегральной реограммы по методике М.И. Тищенко были исследованы характеристики центральной гемодинамики у 70 молодых людей в возрасте 19,26±0,18 лет (рост -177,69±1,35 см; вес - 71,11±1,62 кг), практически здоровых. Артериальное давление измеряли сфигмоманометром по среднему значению трех измерений. Фиксировалось систолическое артериальное давление (АДс) и диастолическое артериальное давление (АДд). Рассчитывалось пульсовое артериальное давление (АДп) как разница между АДс и АДд, среднединамическое давление (АДср) по формуле Хикема. Кроме того, все молодые люди выполняли физическую нагрузку (20 приседаний за 30 сек.), и на основании измерения артериального давления и частоты сердечных сокращений (ЧСС) до и после физической нагрузки рассчитывались индекс хронотропного резерва сердца, как ИХР=ЧССн/ЧССп*100, %, где ЧССн - частота сердечных сокращений после нагрузки, уд1, ЧССп - частота сердечных сокращений в покое, уд1, и индекс инотропного резерва сердца, как ИИР=АДс2/АДс1*100, %, где АДс1 - систолическое артериальное давление в покое, мм рт. ст., АДс2 - систолическое артериальное давление после нагрузки, мм рт. ст. Проведено четыре серии исследований на одном и том же контингенте испытуемых - в осенний (октябрь), зимний (декабрь), весенний (апрель) и летний (июнь) периоды года.
Полученные нами данные по критерию Shapiro-Wilk не подчинялись закону нормального распределения, поэтому все показатели вариационной пульсометрии представлены виде медианы (Md) и 25-го и 75-го перцентилей. При статистической обработке материала, проведенной с помощью пакета прикладных про-
грамм «81аЙ811са 15.0», использовали критерий Бонферрони для связных трех и более выборок в случае скошенного распределения. Корреляционный анализ выполнен с использованием критерия Спирмена. Критический уровень значимости (р) был равен 0,05 [5].
Результаты и их обсуждение. Анализ результатов сравнения параметров системной гемодинамики в динамике сезонов года выявил ряд существенных различий их системной организации (см. табл.). Изменение показателей у юношей при переходе из одного сезона в другой можно проследить относительно осеннего периода, когда функциональное состояние сердечно-сосудистой системы находится в более стабильном состоянии относительно других периодов года [6]. При адаптации к зимнему сезону года наблюдается снижение ЧСС (Р<0,05), причем данная тенденция сохраняется и в другие периоды года относительно осени. Урежение ЧСС дает возможность сохранять хронотропный резерв сердца, что расширяет диапазон ответных реакций сердечно-сосудистой системы, а также данный факт способствует уменьшению потребления кислорода миокардом и защите его от ишемии [7]. Аналогично изменяются значения АДс, достигая минимальных значений в летний период относительно осенне-зимнего (Р<0,01). АДд увеличивается к зимнему периоду на 24% (Р<0,001), вновь снижаясь к весенне-летнему (Р<0,001). Показатели АДп имеют волновую динамику, снижаясь к зиме на 12% (Р<0,01), что свидетельствует о снижении резистентности сосудов, вновь повышаются к весне (Р<0,001) и снижаются к лету (Р<0,01). Значения АДср имеют обратную тенденцию - наблюдается рост показателей к периоду полярной тьмы (Р<0,001) и снижение - к весеннелетнему сезону (Р<0,01; Р<0,001). Поддержание определенного уровня артериального давления способствует обеспечению достаточного кровотока, и увеличение АДд, и особенно АДср, к зиме свидетельствует об усиление функции кровообращения, а следовательно, и напряжении адаптационных механизмов [8]. На возрастание противодействия кровотоку
Показатели системной гемодинамики у юношей в динамике сезонов года, тс1 (25-й; 75-й перцентиль)
Сезоны Показатели Осень Зима Весна Лето
ЧСС, уд-1 65,05 (58,38 69,05)* 60,45 (57,0 72,08)// 62,65(56,00-68,48) 61,35(56,5-63,90)
АДс, мм рт. ст. 120,00(115,50 123,00)* 120,00(110,00-130,00)' 124,00(116,50-132,00) 116,50(109,00-129,80)
АДд, мм рт. ст. 64,50(60,00-72,00)* 80,00(70,00-80,00)# ' 67,50(60,00-72,25) 67,50(60,00-70,00)
АДп, мм. рт. ст. 56,00(50,25-60,00)* 40,00(40,00-50,00)# ' 56,00(45,50-62,00) 51,00(46,00-60,00)
АДср, мм. рт. ст. 86,36(83,72 93,68)* 96,80(91,00 101,00)#' 91,52(82,22 95,99) 88,36(83,64 93,15)
ПСС. дин*с"1см"5 1995,5(1783,25-2283,75) 2168,5(1812,25-2298,83)' 1534,60(1406,49 1801,53) 1467,04(1322,41 1745,15)
УОК, мл 103,85(90,18 111,58)* 107,5(90,93 131,48)# 94,85(81,88-119,93) 105,8(89,7 125,82)
У И, мл/мин2 55,01(49,81 61,69)* 59,47(47,96-67,49) # 51,12(45,47-63,05) 57,13(47,94-62,40)
МОК, л/мин 6,75(5,26 7.70) 6,49(5,18 9,47)# 5,94(4,58 8.01)А 6,49(5,06-8,23)
СИ, л/мин*м2 3,28(2,82-3,91) 3,35(2,81 3,85) 3,27(2,69-3,67) 3,12(2,62-3,67)
МЛЖ, Вт 3,51(2,95 4,11)* 4,06(2,95-4,11)# ' 3,52(2,97 4,66) 3,63(3,06 4,42)
ИМРС, кг*м/мин/м2) 4,07(3,23-4,81)* 4,39(3,81-5,02)' 3,83(3,25-4,84) 3,74(3,2-4,43)
ИУРС, кг*м/м/м2) 64,27(59,85-72,24)* 77,46(62,8-87,94)#' 64,86(56,42-76,96) 67,29(56,1-75,13)
ОСИ, мл/с 315,75(280,53-36833)* 333,30(291,63 419,50) # 310,85(275,75-378,43) 328,50(298,25-3:80,9)
ПИ, с 0,32(0,30 0,34)" 0,33(0,29 0,35)# 0,31(0,28 0,33) 0,32(0,30 0,36)
ИХР, % 52,71(37,50-66,67) 43,65(37,50-65,74)# 54,76(47,98 72,05) 50,00(42,02 68,86)
ИИР, % 11,64(8,33 13,17) 8,71(6,01 11,25) 10,53(7,23 16,18) 11,67(5,93-17,69)
Примечание. Достоверность различий: * - между осенью и зимой; # - зимой и весной; “ - зимой и летом; Л - весной и летом.
ФИЗИОЛОГИЯ
в транспортно-демпферном звене в зимний сезон указывает рост значений периферического сопротивления сосудов (ПСС). Имея максимальные значения в осенне-зимний период, показатель ПСС начинает снижаться к весеннему сезону и к лету достигает своего минимума (Р<0,05). Увеличение сосудистого тонуса в зимний сезон может вызываться длительным уре-жением ЧСС, что, возможно, связано с повышением активности симпатической нервной системы [6, 9]. Вместе с тем, к периоду биологической тьмы на фоне высоких значений минутного объема крови (МОК) происходит увеличение до максимальных сезонных значений показателей ударного объема крови (УОК) и ударного индекса (УИ) (Р<0,05; Р<0,05), тогда как в весенний период наблюдается снижение этих показателей до минимальных (Р<0,05). Увеличение данных результатов в зимний период на фоне возрастания АДср, возможно, свидетельствует о развитии начальной стадии гипоксии, что характерно для жителей Севера [10]. Аналогично происходит изменение насосной функции сердца - значений индекса минутной работы сердца (ИМРС ) и сердечного индекса (СИ), где имеет место рост показателей до максимальных к зиме (Р<0,01), тогда как летом зарегистрированы минимальные значения (Р<0,01). Показатели мощности левого желудочка (МЛЖ) и индекса ударной работы сердца (ИУРС) увеличиваются к периоду «биологической тьмы» на 16% и 20% (Р<0,001; Р<0,001), вновь снижаясь к весне (Р<0,05; Р<0,01) и лету (Р<0,01; Р<0,01). К зимнему сезону повышаются показатели контрактильно-сти миокарда - объемной скорости изгнания (ОСИ) и периода изгнания (ПИ) (Р<0,05), которые к весне снижаются до минимальных (Р<0,05). По-видимому, увеличение данных показателей зимой является компенсаторной реакцией, направленной на уменьшение степени гипоксии в условиях Севера [11]. Все эти изменения свидетельствуют о функционировании сердечной мышцы с повышенной интенсивностью в период «биологической тьмы» (зимой), так как происходит нарастание вклада как сосудистого, так и сердечного факторов в обес-
печение деятельности сердечно-сосудистой системы в данное время года, что, вероятно, может привести к истощению ее функциональных резервов [12]. Понижение всех вышеперечисленных показателей системной гемодинамики и повышении ЧСС к весеннему сезону может косвенно влиять на развитие утомления у молодых людей в этот период. Это подтверждается ростом показателя ИХР, значения которого, имея тенденцию к снижению зимой, весной повышаются (Р<0,05).
К летнему периоду года вновь наблюдается нарастание вклада сердечного компонента в деятельность сердечно-сосудистой системы, значения показателей которого снижались в весенний период, о чем свидетельствует увеличение МОК (Р<0,05) при минимальных сезонных значениях ПСС (Р<0,05).
Анализ механизмов регуляции осуществлялся на основании комплексной системной качественно-количественной оценки параметров гемодинамики, который показал наличие от 41 до 55 достоверных связей в динамике сезонов. Корреляционные связи между отдельными параметрами от 0,3 до 0,49 считались слабыми; от 0,5 до 0,69 - средними; от 0,7 и выше -сильными с достоверностью от Р<0,01 до Р<0,001. Самое большое количество связей наблюдалось в осенний период - 55 (14 отрицательных и 41 положительная) (рис. 1). Насосная функция сердца в этот период в значительной степени определялась величинами сердечного выброса, сократимостью миокарда и мощностью сердечных сокращений. Значительный вклад в поддержании постоянного уровня системного АД осенью вносит насосная функция сердца и мощность левого желудочка. Хро-нотропная функция сердца взаимозависима с показателями насосной функции сердца, сократимости миокарда и системным АД, но имеет отрицательную зависимость с периодом изгнания (ПИ). Между ПСС и инотропной функцией сердца, а также хронотропной функцией сердца, насосной функцией и сократимостью миокарда выявлены отрицательные взаимосвязи. Положительная связь ПСС наблюдается только с ПИ. По-видимому, это является следствием
АЛп
Рис. 1. Межсистемные связи в системной гемодинамике в осенний период года
оптимального взаимоотношения механизмов регуляции центральной и периферической гемодинамики.
При адаптации организма юношей к зимнему периоду года в корреляционных матрицах наблюдаются значительные изменения (рис. 2). Прежде всего имеет место уменьшение количества связей - на 10,в основном положительных, и восемь из них приходятся на показатель, отражающий хронотропную функцию сердца -ЧСС. Теряется связь с системным АД, насосной функцией сердца, сократимостью миокарда. В данном случае ЧСС остается отрицательно зависима от ПИ. Возможно, данная структура взаимосвязи ЧСС с другими гемодинами-ческими показателями в зимний сезон указывает на тот факт, что при напряжении адаптивных механизмов сердечно-сосудистой системы, что наблюдается зимой, внутрисистемная организация связей становиться более гибкой, что обеспечивает больший диапазон ответных реакций [13]. Зимой имеют место
сильные положительные связи показателей, характеризующих насосную функцию сердца (СИ, ИМРС, ИУРС), мощность сердечных сокращений (МЛЖ), системного АД и отрицательная связь сильной степени между показателями насосной функции сердца и ПСС.
Приспособление к весеннему периоду года способствует не только нарастанию взаимозависимостей как положительного характера, так и отрицательного относительно зимы (рис. 3), но и наблюдается изменение в структуре матрицы. Появляется отрицательная зависимость между показателем АДп и ПИ, контрактиль-ность миокарда, в данный период зависим положительно от показателей инотропной функции сердца (УОК и УИ). Сохраняются в это время и прежние связи - мощность сердечных сокращений положительно связана с системным АД, насосной функцией сердца (СИ), показателями инотропной функции сердца (СОК, УИ). Весной появляется сильная отрицательная связь ИИР с МЛЖ и ИМРС.
АЯл
Рис. 2. Межсистемные связи в системной гемодинамике в зимний период года
К летнему периоду года (рис. 4) вновь наблюдается нарастание общего количества связей относительно весеннего периода, причем отрицательных становиться меньше, а положительные связи достигают 41, тогда как весной их было 34. К этому времени начинают восстанавливаться корреляционные зависимости, имевшие место в осенний период, - хронотроп-ная функция сердца вновь становиться связанной с насосной функцией, системным АД и ПСС. Восстанавливаются связи системного Ад и насосной функции сердца, а ИИР становиться зависим от АДп. Возможно, данные факты свидетельствуют о начальном этапе стабилизации функционального состояния сердечно-сосудистой системы после напряженного зимне-весеннего периода и возвращению внутренней структурной организации к схеме, характерной для осеннего периода, как наиболее оптимальной.
Таким образом, результаты исследования показали изменение структурной организации системной гемодинамики у юношей при сезонной адаптации в эколого-климатических условиях Севера. В зимний период года наблюдается увеличение вклада сердечного и сосудистого компонентов в обеспечение приспособительных реакций сердечно-сосудистой системы, что вызывает напряжение компенсаторно-приспособительных механизмов, способное привести к истощению функциональных ресурсов организма к весеннему периоду года. Анализ внутрисистемных связей свидетельствует об уменьшении количества зависимостей в зимний период, особенно с показателем, отражающим хронотроп-ную функцию сердца, что обуславливает мобилизацию функциональных резервов организма, способствующую преодолению воздействий неблагоприятных климатических факторов.
Рис. 4. Межсистемные связи в системной гемодинамике в летний период года
Список литературы
1. Физиология центральной нервной системы / В.М. Смирнов, Д.С. Свешников, В.Н. Яковлев, В.А. Правдивцев. М., 2007.
2. Барсуков А.В., Шустов С.Б. Артериальная гипертензия. Клиническое профилирование и выбор терапии. СПб., 2004.
3. Колымажнов В.В. Особенности взаимодействия кровообращения и дыхания у молодых здоровых людей разного уровня тренированности при адаптации к физической деятельности: автореф. дис. ... канд. мед. наук. Волгоград, 2003.
4. Грибанов А.В., Данилова Р.И. Общая характеристика климато-географических условий Русского Севера и адаптивные реакции человека в холодной климатической зоне II Север. Дети. Школа: сб. науч. тр. Архангельск, 1994. С. 4-27.
5.НаследовА.Д. SPSS 15: профессиональный статистический анализ данных. СПб., 2008.
6. Чеснокова В.Н. Особенности вегетативного гомеостаза у юношей в динамике сезонов года на Европейском СевереIIМатериалы всеросс. науч.-практ. конф. Екатеринбург, 2007. С. 388-392.
7. Сарычев А. С. Физиологические реакции организма нефтяников при экспедиционном режиме труца в Заполярье: автореф. дис. ... канд. мед. наук. Архангельск, 2006.
8. Евдокимов В.Г. Функциональное состояние сердечно-сосудистой и дыхательной систем человека на Европейском Севере: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Сыктывкар, 2004.
9. Чугунова А.Н. Влияние управляемого длительного снижения частоты сердцебиений на основные параметры гемодинамикиII Физиол. журн. 1980. Т. 26. № 6. С. 835-837.
10. Малкин В.Б. Острая гипоксия II Экологическая физиология человека. Адаптация человека к различным климато-географическимусловиям. М., 1979. С. 333-405.
11. Юлдашев P.P., ЧонкоеваА.А., Войтенко Ю.Л., Балыкин М.В. Функциональные изменения в организме при действии повторной нормобарической гипоксии II Адаптация организма к природным и экосоциальным условиям среды: тез. докл. Бишкек, 1998. Ч. 1. С. 170-172.
12. Иванов В.Д. Физиологические реакции сердечно-сосудистой системы у военнослужащих учебного центра военно-морского флота в условиях Европейского Севера: автореф. дис.... канд. мед. наук. Архангельск, 2006.
13 .Кузнецова О.В., Сонькин В.Д. Автономная регуляция респираторно-гемодинамической системы у детей 8-11 лет с разной барорефлекторной чувствительностью// Физиология человека. 2008. Т. 34. №5. С. 106-115.
Chesnokova Valentina
SEASONAL PECULIARITIES OF SYSTEMIC HAEMODYNAMICS ORGANISATION IN YOUTHS FROM THE NORTHERN REGION
Seasonal peculiarities of adaptive responses of the cardiovascular system in young northerners are analyzed. Considerable systemic haemodynamics tension revealed during the winter period is caused by the increasing contribution of cardio and vascular components into ensuring adaptive responses of the cardiovascular system. Reducing dependencies contribute to the mobilization of functional reserves of the human organism. This mobilization facilitates overcoming the influence of unfavourable climatic factors.
Контактная информация: e-mail: [email protected]
*Рецекзет-ИшековH.C., доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой возрастной физиологии и валеологии Поморского государственного университета имени М.В. Ломоносова
