CC BY
67
УДК 612-053.6 : 613.1(470.13)
ВЛИЯНИЕ ШИРОТНОГО ФАКТОРА НА ОРГАНИЗМ ПОДРОСТКОВ-СЕВЕРЯН
Ю.Г. СОЛОНИН, Е.Р. БОЙКО, Н.Г. ВАРЛАМОВА, Т.В. ЕСЕВА, О.А. КЕТ-КИНА, Т.П. ЛОГИНОВА, О.И. ПАРШУКОВА, Н.Н. ПОТОЛИЦЫНА
Институт физиологии Коми НЦ УрО РАН, г.Сыктывкар
Показано, что широтный фактор в пределах Севера проявляет свое физиологическое влияние на организм человека уже при разнице места постоянного нахождения всего на 2 градуса. У подростков 14-15 лет, проживающих на более высокой широте - 62° и 64°, снижены центральная температура тела, жизненная емкость легких, переносимость гипоксемии, качество регуляции гемодинамики при кратковременной физической нагрузке. По целому ряду показателей у подростков-северян выявляются половые различия.
Ключевые слова: подростки-северяне, широтный фактор, кардиореспиратор-ная система, внутренняя среда
Yu.G. SOLONIN, E.R. BOJKO, N.G. VARLAMOVA, T.V. ESEVA, O.A. KET-KINA, T.P. LOGINOVA, O.I. PARSHUKOVA, N.N. POTOLITSYNA. INFLUENCE OF LATITUDE FACTOR ON ORGANISM OF ADOLESCENCES-NORTHERNERS
Complex investigations of adolescences (14-15 years old) living in the Komi Republic at 62 and 64° latitudes have been carried out. It was shown that the latitude factor in the North affected human organism already at 2 degrees difference of residence place. The decrease of central body temperature, vital capacity of lungs, tolerance to hypoxemia, quality of hemodynamic regulation at short-term physical activity was shown in adolescences living at high latitudes. The sexual distinctions in adolescences-northerners were revealed by lots of parameters.
Key words: adolescences-northerners, latitude factor, cardiorespiratory system, internal environment
Географические и климатические особенности проживания на разных широтах Земли оказывают влияние на физиологические функции человека, и это влияние обнаруживается как при трансширотных перемещениях людей [1], так и при сопоставлении физиологического статуса у постоянных жителей разных широт [2-8].
При районировании территорий Севера по зонам дискомфортности в первую очередь возникает вопрос о влиянии широтного фактора на организм человека. Широтный фактор определяется углом падения солнечных лучей и включает целый ряд составляющих параметров среды: световой климат (инфракрасная, видимая и ультрафиолетовая радиация), температуру почвы и окружающих предметов, температуру и влажность воздуха, ветер, барометрическое давление, осадки, растительный покров и пр. Ранее одним из нас [5], изучение влияния широтного фактора на организм человека как одного из актуальных направлений экологической физиологии человека, было предложено называть «широтная физиология».
В ряде работ показано, что продвижение к полюсу места проживания в пределах Севера всего на 5° значимо и негативно влияет на физиологический статус как взрослых жителей [9], так и детей школьного возраста [3, 10].
Для теории и практики интересно найти ту минимальную разницу по широте, которая имеет
физиологическую значимость. Этот вопрос в свое время затрагивал Г.М.Данишевский [11], когда у чувствительных людей (метеоролабильные кардиопаты) он обнаружил сосудистые реакции при перемещении к Северу всего на 2° широты.
Цель настоящей работы - сравнить некоторые физиологические и биохимические показатели у под-ростков-северян, проживающих на территории Республики Коми и разделенных всего двумя градусами географической широты, для выявления возможного влияния широтного фактора на растущий организм.
Методика
Обследованы подростки 14-15 лет - учащиеся двух средних школ: одна из них находится в Сыктывкаре (62° с.ш.), вторая - в Сосногорске (64° с.ш.). Под наблюдение взяты 28 мальчиков и 28 девочек (г.Сыктывкар) и 24 мальчика и 29 девочек (г.Сос-ногорск). По данным планового медосмотра большинство из подростков отнесено ко 2-й группе здоровья [12], имеющей некоторые функциональные и морфофункциональные отклонения. Их половое развитие соответствовало возрастным нормам.
Все подростки были ознакомлены с целью и методами данного обследования и ими дано добровольное согласие на участие; получено также согласие родителей и преподавателей. Исследова-
ние одобрено локальным комитетом по биоэтике при Институте физиологии Коми НЦ УрО РАН. Перед обследованием все участники получали доступную и подробную инструкцию. Методом опроса у подростков выявляли состав семьи, семейный климат, посещаемость спортивных секций, наличие вредных привычек, особенности их питания. В социальном плане и по наличию вредных привычек и характеру питания заметной разницы между группами сравнения не отмечено.
Обследование включало анкетирование, измерение антропометрических и физиометрических показателей, физиологические исследования в покое и при физической нагрузке, психофизиологическое тестирование и изучение психоэмоционального статуса, забор крови для биохимических исследований.
По данным роста и массы тела вычисляли индекс массы тела (ИМТ). Силу мышц кисти измеряли пружинным динамометром и рассчитывали динамометрический индекс (ДИ), равный отношению силы к массе тела. Температуру тела в ушной раковине определяли электронным инфракрасным термометром UT-101 (фирма A&D Company, Япония).
Частоту сердечных сокращений (ЧСС) измеряли пальпаторно, систолическое (СД) и диастолическое артериальное давление (ДД) определяли по методу Короткова. Вычисляли пульсовое давление (ПД), среднединамическое давление (СДД) по Хике-му, «двойное произведение» (ДП) по Робинсону, вегетативный индекс Кердо (ВИК). В качестве физической нагрузки предъявлялась проба Мартине-Кушелевского (20 приседаний за 30 с) с измерением ЧСС до нагрузки и сразу после ее окончания до полного восстановления ЧСС.
Проводили пробы с задержкой дыхания (Штанге и Генчи). Жизненную емкость легких (ЖЕЛ) определяли сухим спирометром и рассчитывали «жизненный индекс» (ЖИ), т.е. отношение ЖЕЛ к массе тела. Вычисляли кардиореспираторный индекс Скибинской (КРИС) и уровень физического здоровья по Апанасенко.
Функции внешнего дыхания в покое сидя и при форсированном режиме дыхания определяли на микропроцессорном спирографе СПМ-01-«Р-Д»: частоту дыхания (ЧД), дыхательный объем (ДО), минутный объем дыхания (МОД), резервный объем вдоха (РОвд), резервный объем выдоха (РОвыд), дополнительный объем (ДопО), сумму РОвд и ДопО (Евд), форсированную ЖЕЛ (ФЖЕЛ).
Функцию внимания определяли с помощью пробы Шульте-Платонова, регистрируя время поиска черных и красных цифр в заданном порядке, субъективные состояния «самочувствие», «активность», «настроение» - по известному методу САН.
Регистрировали время простой зрительномоторной реакции (ЗМР), критическую частоту слияния световых мельканий (КЧСМ) с помощью компьютерного комплекса для психофизиологического тестирования «НС-ПсихоТест» (фирма «НейроСофт», г.Иваново).
Забор крови осуществляли утром натощак из локтевой вены в вакутайнеры «Bekton Dickinson BP» (Англия). Сразу после забора крови готовился гемолизат (в разведении 1:10) для определения
показателей обеспеченности витамином В1 и витамином В2 [13]. После этого кровь центрифугировали, а сыворотку отбирали и замораживали. Образцы гемолизатов и сывороток крови хранили до выполнения анализа в замороженном состоянии при -20° С.
Обеспеченность организма витамином В1 оценивали по так называемому ТДФ-эффекту, т.е. по приросту активности эритроцитарного тиамин-зави-симого фермента транскетолазы до и после добавления тиаминдифосфата [14]. Об обеспеченности организма витамином В2 судили по ФАД-эффекту, т.е. по приросту активности эритроцитарного рибофлавин-зависимого фермента глутатионредуктазы [14, 15]. Концентрацию в сыворотке крови витаминов А и Е определяли флуориметрически [15], а концентрацию селена - флуориметрическим методом с 2,3-диаминонафталином [16].
Материалы обработаны статистически с применением программы «Биостат» (версия 4.03). Сравнение выборок проведено с использованием критерия t Стьюдента.
Результаты и их обсуждение
Экологическая обстановка в местах проживания сравниваемых групп подростков существенно не различалась. По материалам Государственных докладов о состоянии окружающей природной среды Республики Коми за последние пять лет (2003-2007 гг.) в атмосферном воздухе городов Сыктывкара и Сосногорска среднегодовые концентрации таких общераспространенных загрязнителей, как диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота не превышали ПДК. По другим примесям, характерным для Сыктывкара (сероводород и метилмеркаптан) и Сосногорска (сажа и углеводороды), также не наблюдалось отклонений от существующих нормативов.
Разница между городами по широте размещения невелика (всего 2°), но и она сказывается на основных климатических параметрах. Во время проведения обследования подростков в октябре наружная температура воздуха составляла в Сыктывкаре около 5°С, а в Сосногорске около 0°С. По данным СНиП 2301-99 «Строительная климатология», средняя температура воздуха в октябре в Сыктывкаре 0,3°С, в Ухте (рядом с Сосногорском) -1,4°С. Соответственно в названных пунктах среднегодовая температура воздуха - 0,4° и -1,1°С, длительность периодов с температурой ниже 0°С - 177 и 189 суток, длительность периодов с температурой ниже 10°С - 265 и 280 суток. По методике, предложенной А.Л.Максимовым [4], интегральная оценка дискомфортности проживания в Сыктывкаре составляет 61 балл, а в Сосногорске 51,7 (чем меньше баллов, тем суровее климат).
Сравнение показателей (мальчиков) на разных широтах (см. таблицу) свидетельствует, что у проживающих всего на 2° ближе к полюсу, статистически значимо ниже температура тела, ЧСС в покое и при нагрузке, время задержки дыхания на вдохе, ЖЕЛ, ЖИ, содержание селена в крови. В то же время у них статистически значимо выше ПД и показатели САН. Можно также отметить и тенденцию к повышению у них СД, времени восстановления ЧСС после нагрузки и к снижению ДП, ВИК, показателей РОвд, Евд и теста Шульте-Платонова.
„ Мальчики Девочки
Показатели • 1
_________ 62° с.ш. (п=28) | 64° с.ш. (п=24) 62° с.ш. (п=28) | 64° с.ш. (п=29)
Рост, см 167.2 ± 1.7# 168.9 ± 1.8 162.3 ± 1.1 163.1 ± 1.4
Масса тела, кг 56.3 ± 2.5 56.1 ± 2.0 56.2 ± 2.2 52.8 ± 1.5
ИМТ, кг/м2 20.2 ± 0.72# 19.5 ± 0.44 22.6 ± 0.99 19.8 ± 0.48*
Сила кисти, кг 34.9 ± 1.7# 35.3 ± 1.8# 24.2 ± 1.1 23.5 ± 0.8
ДИ, % 61 ± 2.2# 62 ± 1.5# 43 ± 1.9 44 ± 1.3
Температура тела, °С 36.5 ± 0.08 36.3 ± 0.03* 36.6 ± 0.09 36.2 ± 0.03*
СД, мм рт.ст. 116 ± 2.4 123 ± 3.3# 114 ± 2.1 110 ± 2.1
ДД, мм рт.ст. 69 ± 1.5 67 ± 1.8# 71 ± 1.3 63 ±1.4*
ПД, мм рт.ст. 47 ± 1.9 56 ± 2.9*# 43 ± 1.6 47 ± 2.0
СДД, мм рт.ст. 84 ± 1.6 85 ± 1.9# 85 ± 1.4 79 ± 1.4*
ЧСС, уд/мин: покой 83 ± 2.5 74 ± 1.9* 77 ± 1.8 78 ± 2.1
нагрузка 129 ± 2.8 119 ± 1.7* 133 ± 2.2 121 ± 2.3*
прирост 46 ±1.9# 45 ± 1.5 56 ± 2.4 43 ± 2.0*
Время восстановления ЧСС, с 117 ± 5.2 130 ± 7.5# 118 ± 5.1 158 ± 5.2*
ДП 97 ± 4.1 91 ± 3.9 88 ± 2.7 87 ± 3.3
ВИК, % 16.0 ± 2.7# 9.5 ± 2.7# 6.1 ± 2.8 18.7 ± 2.4*
Проба Штанге, с 51 ± 2.9 54 ± 3.2# 45 ± 2.0 35 ± 1.7*
Проба Генчи, с 30 ± 2.9 17 ± 0.9* 30 ± 1.5 18 ± 1.0*
ЖЕЛ, мл 4518 ± 191# 3870 ± 178*# 3410 ± 137 3024 ± 72*
ЖИ, мл/кг 80 ± 1.6# 68 ±1.9*# 60 ± 2.4 58 ± 1.2
КРИС, усл.ед. 29 ± 2.3# 29 ± 2.6# 20 ± 1.4 14 ± 0.9*
УФЗ, баллы 8.4 ± 0.8 7.7 ± 0.8 7.9 ± 0.8 6.8 ± 0.6
ЧД, цикл/мин 17 ± 0.7 16 ± 0.8 17 ± 0.9 16 ± 1.4
ДО, л 0.83 ± 0.05 0.76 ± 0.08 0.74 ± 0.09 0.73 ± 0.11
МОД, л 13.1 ± 0.72 13.0 ± 0.91 11.4 ± 0.75 11.9 ± 1.42
РОвд, л 1.20 ± 0.19 0.90 ± 0.16# 0.98 ± 0.13 0.56 ± 0.19
РОвыд, л 3.02 ± 0.19# 3.24 ± 0.32# 2.34 ± 0.16 2.42 ± 0.33
ДопО, л 0.36 ± 0.07 0.40 ± 0.07 0.34 ± 0.05 0.33 ± 0.08
Евд, л 1.62 ± 0.23 1.26 ± 0.19 1.25 ± 0.16 0.90 ± 0.22
ФЖЕЛ, л/с 3.94 ± 0.19# 3.83 ± 0.36# 3.23 ± 0.14 2.81 ± 0.20
Тест Шульте-Платонова, с 127 ± 5.4 113 ± 6.1 117 ± 5.7 100 ± 3.9*
Время ЗМР, мс 216 ± 2.4 210 ± 3.8 222 ± 4.0 209 ± 3.4*
КЧСМ, Гц 39.0 ± 0.5 40.2 ± 0.3 37.6 ± 0.5 39.5 ± 0.3*
Тест САН, баллы:
самочувствие 52.3 ± 1.7 57.1 ± 1.3* 53.3 ± 1.4 54.8 ± 1.3
активность 45.1 ± 1.7 52.1 ± 1.4* 49.5 ± 1.8 49.4 ± 1.5
настроение 54.7 ± 1.7 60.3 ± 1.4* 56.6 ± 2.1 55.9 ± 2.6
Вит.В1, усл.ед. 1.19 ± 0.05# 1.08 ± 0.03 1.05 ± 0.01 1.12 ± 0.04
Вит. В2, усл.ед. 1.07 ± 0.02 1.14 ± 0.06 1.01 ± 0.01 1.28 ± 0.05*
Вит. А, мкг/дл 40.6 ± 3.4 49.5 ± 5.4 47.6 ± 4.2 58.6 ± 6.2
Вит. Е, мкг/мл 9.7 ± 0.54 9.0 ± 0.55# 10.9 ± 0.73 12.1 ± 1.00
Селен, мкг/л 84 ± 3.2# 75 ± 1.2* 71 ± 2.3 75 ± 1.1
Примечание. Различия в каждой группе. статистически значимы (р< 0.05): * - между группами сравнения; # - ]
У девочек на более высокой широте проживания по сравнению с их сверстницами на широте 62° статистически значимо дольше время восстановления ЧСС после нагрузки, ВИК. У них же статистически значимо ниже ИМТ, температура тела, ДД, СДД, ЧСС при нагрузке, прирост ЧСС при нагрузке, время задержки дыхания на вдохе и выдохе, ЖЕЛ, КРИС, время ЗМР и время выполнения пробы на внимание. Надо отметить и тенденцию у них к снижению массы тела, РОвд, Евд, ФЖЕЛ, РОвыд и увеличению КЧСМ и содержания витамина А в крови.
Следует подчеркнуть, что аналогичные широтные различия были обнаружены при сопоставлении жителей, проживающих на широтах с разницей в 5° [3, 9, 10], причем по большему числу показателей.
По другим показателям между разными широтными группами не было значимых или заметных различий.
Статистически значимые половые различия между подростками на широте 62° отмечаются по росту, ИМТ, силе, ДИ, рабочему приросту ЧСС, ВИК, ЖЕЛ, ЖИ, КРИС, ДопО, ФЖЕЛ, содержанию в крови витамина В1 и селена. Различия по полу обнаруживаются и на широте 64° по таким показателям, как сила, ДИ, СД, ДД, ПД, СДД, время восстановления ЧСС, ВИК, время задержки дыхания на вдохе, ЖЕЛ, ЖИ, КРИС, РОвд, РОвыд, ФЖЕЛ, содержание витамина Е в крови.
Заключение
Широтный фактор в пределах Севера проявляет свое физиологическое влияние на организм человека уже при разнице места проживания всего на 2°. У подростков, проживающих на широте 64°, по сравнению с подростками-жителями 62° с.ш., снижены центральная температура тела (установочная точка терморегуляции находится на более низком уровне), ЖЕЛ и время задержки дыхания (снижение переносимости гипоксемии), реакция ЧСС на кратковременную физическую нагрузку и замедлено восстановление ЧСС (ухудшение регуляции гемодинамики при нагрузочном тестировании). У подростков-северян по целому ряду показателей выявляются половые различия.
Литература
1. Кривощеков С.Г., Охотников С.В. Производственные миграции и здоровье человека на Севере. Москва-Новосибирск, 2000. 118 с.
2. Бойко Е.Р. Физиолого-биохимические основы жизнедеятельности человека на Севере. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. 191 с.
3. Евдокимов В.Г., Рогачевская О.В., Варламова Н.Г. Модулирующее влияние факторов Севера на кардиореспираторную систему человека в онтогенезе. Екатеринбург: УрО РАН, 2007. 257 с.
4. Максимов АЛ. Концептуальные и методические подходы к комплексному районированию территорий с экстремальными условиями проживания: препринт. Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 2006. 54 с.
5. Солонин Ю.Г. Гемодинамика, выносливость и психомоторика у жителей разных широт в контрастные периоды года // Физиология человека, 1996. Т. 22. № 3. С. 113-117.
6. Ткачев А.В., Бойко Е.Р., Губкина ЗД. и др. Эндокринная система и обмен веществ у человека на Севере. Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 1992. 156 с.
7. Peter I., Otremski I., Livshits G. Geographic variation in vascular mortality in Eurasia: spatial autocorrelation analysis of mortality variables and risk factors // Ann. Hum. Biol, 1996. Vol. 23. No 6. P. 471-490.
8. Rostand S.G. Ultraviolet light may contribute to geographic and racial blood pressure differences // Hypertension, 1997. Vol. 30. No 2. P. 150-156.
9. Солонин ЮГ. Широтные особенности физиологических функций у жителей Севера // Физиология человека, 1994. Т. 20. № 6. С. 137-143.
10. Солонин Ю.Г. Физическое здоровье школьников Севера // Школа здоровья, 1996. Т. 3. № 1. С. 5-13.
11. Данишевский Г.М. Акклиматизация человека на Севере (с очерком краевой патологии и гигиены). М.: Медгиз, 1955. 358 с.
12. О комплексной оценке состояния здоровья детей. Приказ Минздрава РФ от 30 декабря 2003 г., № 621.
13. Патент 2138815 РФ. Способ определения обеспеченности организма витамином В1 в скринирующих исследованиях / Е.Р.Бойко, А.Г.Соловьев, П.И.Сидоров, И.А.Кирпич; Заявл. 24.04.97; Опубл. 27.09.99.
14. Теоретические и клинические аспекты науки о питании / Отв. ред. М.Н.Волгарев. М.: Типография ХОЗУ Миннефтепрома, 1987. 217 с.
15. Спиричев В.Б., Коденцова В.М., Вржесинская О.А. и др. Методы оценки витаминной обеспеченности населения (учебно-методическое пособие). М., 2001. 68 с.
16. Голубкина Н.А. Флуориметрический метод определения селена // Журнал аналитической химии, 1995. Т. 50. С. 492-497.
