CC BY
24влияние широты проживания в условиях севера на организм сельских подростков
INFLUENCE OF LATITUDE FACTOR ON ORGANISM OF RURAL ADOLESCENCES RESIDING ON NORTH
Ю. Г. Солонин, А. Л. Марков, Т. П. Логинова
Iu. G. solonin, a. L. Markov, T. p. Loginova
Показано, что широтный фактор в пределах Европейского Севера проявляет свое физиологическое влияние на растущий организм сельских подростков 14—15 лет уже при разнице места постоянного проживания всего на 3°. У подростков, проживающих на широте 65°, по сравнению с подростками на широте 62°, снижены переносимость гипоксемии, скорость восстановления гемодинамики после кратковременной физической нагрузки, уровень физического здоровья, замедлена функция переключения внимания, более выражены явления гипоксии. По целому ряду показателей у сельских подростков-северян выявляются половые различия и особенности организма, присущие жителям Севера.
Complex investigation of rural adolescences (14—15 years) residing on European North at 62° and 65° latitudes have been carried out. It was shown that the latitude factor on the North affected on mature organism of adolescences already at a difference of residence place on 3 degrees. The decrease of tolerance to hypoxemia, quality of hemodynamic regulation at short-term physical activity, physical health level, nervous processes rate (switching of attention) and the increase of hypoxia were shown in adolescences residing at higher latitudes. The sexual distinctions and feature of northerner organism on a lot of parameters in rural adolescences were revealed.
Ключевые слова: Север, широтный фактор, сельские подростки, кардиореспи-раторная система, физическое здоровье, половые различия.
Keywords: North, latitude factor, rural adolescences, cardiorespiratory system, physical health, sexual distinction.
Введение
Широтный фактор на Земле определяется углом падения солнечных лучей и включает ряд параметров среды: световой климат, электромагнит-
ный фон, температура воды, почвы и окружающих предметов, температура и влажность воздуха, ветер, атмосферное давление, осадки, растительный покров и пр. Изучение влияния широтного фактора на организм человека как одного из актуальных направлений экологической физиологии было предложено называть «широтная физиология» [1].
Влияние географических и климатических особенностей проживания на разных широтах Земли обнаруживается при сопоставлении физиологического статуса у постоянных жителей разных широт [1, 2]. В ряде работ было показано, что продвижение к полюсу места проживания в пределах Севера всего на 5° значимо и негативно влияет на физиологический статус как взрослых жителей [3, 4], так и детей школьного возраста [5—7], организм которых особенно чувствителен к различным, в том числе и погодно-климатичеким, воздействиям. Для теории и практики важно знать, проявляется ли широтный эффект при еще меньшем смещении места проживания подростков к Северу.
Цель настоящей работы — сравнить антропофизиометрические и физиологические показатели у сельских подростков-северян, проживающих на Европейском Севере и разделенных тремя градусами географической широты, для выявления возможного влияния широтного фактора на растущий организм.
Материалы и методы
Обследованы сельские подростки 14—15 лет — учащиеся двух средних школ в Республике Коми: одна из них находится в с. Корткерос (62° с. ш.), вторая — в с. Ижма (65° с. ш.). Под наблюдение взяты 60 мальчиков и 59 девочек на широте 62° и 35 мальчиков и 59 девочек на широте 65°. Все они с момента рождения проживали в данной местности. По данным планового медосмотра, большинство из подростков (в Корткеросе 78 %, Ижме 73 %) отнесено ко 2-й группе здоровья, куда включены лица с некоторыми морфофункциональны-ми отклонениями. Их половое развитие соответствовало возрастным нормам.
Все подростки были ознакомлены с задачами данного обследования и дали добровольное согласие на участие в нем. Было получено согласие родителей. Исследование одобрено локальным комитетом по биоэтике при Институте физиологии Коми НЦ УрО РАН.
По данным роста и массы тела вычисляли индекс массы тела (ИМТ). Силу мышц кисти измеряли пружинным динамометром и рассчитывали силовой индекс (СИ), равный отношению силы к массе тела.
Частоту сердечных сокращений (ЧСС) измеряли пальпаторно, систолическое и диастолическое артериальное давление (АДС и АДД) определяли по методу Короткова. Вычисляли пульсовое давление (ПД), среднединами-ческое давление (СДД) по Хикему, двойное произведение (ДП) по Робинсону, вегетативный индекс Кердо (ВИК). В качестве физической нагрузки предъявляли пробу Мартине-Кушелевского (20 приседаний за 30 с) с измерени-
ем ЧСС до нагрузки и сразу после нее до полного восстановления ЧСС. При этом принимали во внимание важную роль исходного состояния физиологических функций в реакциях на физическую нагрузку [8].
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 карди-ореспираторный индекс Скибинской (КРИС) и уровень физического здоровья (УФЗ) по Апанасенко [1]. Максимальное давление выдоха (МДВ) измеряли тонометром.
Температуру тела в ушной раковине, которая хорошо отражает температуру мозга, определяли электронным инфракрасным термометром UT— 101 (фирма A&D Company, Япония).
Регистрировали время простой зрительно-моторной реакции (ВЗМР), критическую частоту слияния световых мельканий (КЧСМ) с помощью компьютерного комплекса для психофизиологического тестирования «НС-ПсихоТест» (фирма «НейроСофт», г. Иваново). Функцию внимания определяли с помощью пробы Шульте-Платонова, фиксируя время поиска черных и красных цифр в заданном порядке.
Сравнение выборок проведено с использованием t-критерия Стьюдента.
Содержание
Экологическая обстановка в местах проживания сравниваемых групп заметно не различалась. Все они проживали в сельской местности, где нет источников существенного загрязнения окружающей среды. По данным анкетирования выявлено, что по этническому составу выборок, физической активности, распространенности вредных привычек, характеру питания имелись некоторые различия, но они не столь существенны, чтобы заметно повлиять на физиологический статус групп сравнения.
Разница между группами сравнения по широте размещения невелика (всего 3°), но и она сказывается на основных климатических параметрах. Во время проведения обследования в холодный период года (октябрь) наружная температура воздуха составляла в Корткеросе около минус 1 °С, а в Ижме — около минус 5 °С. По данным СНиП 23-01-99 «Строительная климатология», среднегодовая температура воздуха в вышеназванных пунктах составляет плюс 0.4 °С и минус 2.1 °С, длительность периодов с температурой ниже 0 °С — 177 и 201 день. По методике, предложенной А. Л. Максимовым [9], интегральная оценка дискомфортности проживания в Корткеросе составляет 257 баллов, а в Ижме — 173 балла (чем меньше баллов, тем суровее климат).
Сравнение полученных данных у мальчиков на разных широтах (см. табл.) показывает, что у проживающих всего на 3° ближе к полюсу статистически значимо меньше время задержки дыхания на вдохе и выдохе,
Сравнение антропометрических, физиометрических
и функциональных показателей у сельских подростков-северян, проживающих на разных широтах (M±SD)
Показатели Мальчики Девочки
62° с. ш. 65° с. ш. 62°с. ш. 65° с. ш.
п = 60 п = 35 п = 59 п = 47
Рост, см 163.9±7.5 163.7±9.0 160.6±4.2# 159.3±5.2#
Масса тела, кг 53.1±9.0 54.2±12.1 53.3±6.3 53.3±7.58
ИМТ, кг/м^ 19.6±2.32 20.0±3.20 20.3±2.33 21.0±2.92
Сила кисти, кг 32.4±6.75 35.2±12.50 24.2±3.50# 24.4±3.88#
СИ, % 60.2±6.75 65.0±16.0 46.3±7.72# 46.5±7.8#
Проба Штанге, с 51±7.5 39±8.0* 40±14.1# 31±10.4*#
Проба Генчи, с 21±6.0 17±4.8* 20±7.0 17±6.5*
ЖЕЛ, мл 3516±562 3329±700 2970±370# 2562±416*#
ЖИ, мл/кг 66.6±7.50 61.0±13.0* 57.5±6.3# 48.8±8.45*#
МДВ, мм рт. ст. 99±34.5 90±30.0 68±20.3# 58±19.5*#
АДС, мм рт. ст. 119±10.5 117±13.0 115±11.2 115±12.3
АДД, мм рт. ст. 68±6.7 67±7.2 72±7.7# 68±6.5*
ПД, мм рт. ст. 51±10.5 50±10.1 43±7.0# 47±9.7*
СДД, мм рт. ст. 85±6.7 84±8.1 86±8.2 84±7.8
ЧСС в покое, уд/мин 77±12.0 79±9.0 84±9.0# 78±11.7*
ЧСС при нагрузке, уд/мин 118±12.0 117±10.1 127±11.1# 118±9.7*
Рабочий прирост ЧСС, уд/мин 41±12.0 38±10.0 43±9.8 40±11.0
Время восстановления ЧСС, с 110±36.0 167±37.1* 134±33.2 183±26.6*#
ДП, усл. ед. 91±14.2 93±15.8 98±18.0# 89±20.0*
ВИК, % 10.5±15.00 14.8±12.9 14.5±11.2 11,2±11.0
КРИС, баллы 23.2±7.50 16.8±6.0* 14.6±7.02# 11.0±5.21*#
УФЗ, баллы 8.3±3.3 6.2±4.15* 6.9±3.55 5.1±4.12*
Температура тела, °С 36.6±0.37 36.6±0.5 36.8±0.28 36.8±0.38
ВЗМР, мс 217±30.0 223±29.0 216±33.5 247±50.2*#
КЧСМ, Гц 39.3±2.25 39.2±1.20 39.3±2.12 38.4±1.32*#
Проба Шульте-Платонова, с 138±48.0 164±53.8* 116±28.7# 136±42.1*#
Примечание. Расшифровку аббревиатур см. в разделе «Материалы и методы». Различия статистически значимы (р<0.05): * — между группами сравнения; # — по полу в каждой группе.
ЖИ, КРИС, УФЗ. В то же время у них статистически значимо больше время восстановления ЧСС после нагрузки, время выполнения пробы на внимание. Можно также отметить и тенденцию к повышению у мальчиков на более высокой широте ВЗМР и к снижению ЖЕЛ.
У девочек на более высокой широте проживания по сравнению с их сверстницами на широте 62° статистически значимо больше время восстановления ЧСС после нагрузки, ПД, ВЗМР, время выполнения пробы на внимание. У них же статистически значимо ниже АДД, ДП, ЧСС в покое и при нагрузке, время задержки дыхания на вдохе и выдохе, ЖЕЛ, ЖИ, МДВ, КРИС и УФЗ. Надо отметить и тенденцию у девочек на более высокой широте к снижению ЖЕЛ и увеличению рабочего прироста ЧСС.
обсуждение
Следует отметить, что аналогичные широтные различия и тенденции были обнаружены нами при сопоставлении данных обследования у подростков, проживающих на широтах с разницей в 5° [3, 7], причем по большему числу антропометрических, физиометрических и физиологических показателей.
В настоящем исследовании по таким показателям, как рост, масса тела, температура тела, ВИК, между разными широтными группами не обнаружено заметных различий. Значения ВИК (более 10 % с положительным знаком) указывают на преобладание симпатического влияния на кровообращение, что вообще характерно для детского и подросткового возраста.
Статистически значимые половые различия между подростками на широте 62° отмечаются по росту, силе, СИ, пробе Штанге, ЧСС в покое и при нагрузке, ЖЕЛ. ЖИ, МДВ, АДД, ДП, ПД, КРИС, пробе на внимание. Различия по полу обнаруживаются и на широте 65° по таким показателям, как рост, сила, СИ, время восстановления ЧСС, время задержки дыхания на вдохе, ЖЕЛ, ЖИ, МДВ, КРИС, ВЗМР, КЧСМ, время выполнения пробы на внимание. У девочек имеется тенденция к повышению температуры мозга по сравнению с мальчиками.
Выявлены и некоторые особенности организма подростков-северян. У мальчиков отмечается тенденция к повышению АДС по сравнению со среднеширотными нормативами по этому показателю. Во всех группах подростков-северян повышено ДП, что свидетельствует об увеличенной нагрузке на сердце. Значения УФЗ у них можно оценить как «средние» или «ниже средних», особенно у девочек на широте 65° [10]. Сельские подростки-северяне отличаются замедленными сенсомоторными реакциями (ВЗМР — более 210 мс). Причем эти явления с повышением широты заметно нарастают.
Увеличивающийся с продвижением на Север дефицит тепла и света, воздействие других неблагоприятных факторов северных широт приводят к дополнительному напряжению растущего организма подростков и интенсификации расходования физиологических резервов. При этом затрагиваются не только функциональные резервы (снижение ЖИ, переносимости гипоксемии), но и резервы регуляции [11], что проявляется в инертности регуляции гемодинамики на кратковременные возмущающие воздействия (при пробе Мартине — Кушелевского) и замедлении скорости нервных процессов (при пробе Шульте — Платонова).
Заключение
Широтный фактор, определяемый целым комплексом климатических составляющих, в пределах Европейского Севера проявляет свое физиологическое влияние на организм сельских подростков уже при разнице места проживания всего на 3°. У подростков, проживающих на широте 65°, по сравнению с подростками — жителями 62° северной широты, статистически значимо меньше «жизненный индекс» (снижение резервов внешнего
дыхания) и время задержки дыхания на вдохе и на выдохе (снижение переносимости гипоксемии), замедлено восстановление частоты сердечных сокращений после кратковременной физической нагрузки (ухудшение регуляции гемодинамики), снижены кардиореспираторный индекс Скибинской, уровень физического здоровья, замедлены процессы переключения внимания. У сельских подростков-северян на разных широтах по целому ряду показателей выявляются половые различия и некоторые особенности организма, связанные с проживанием на Севере.
* * *
1. Солонин Ю. Г. Гемодинамика, выносливость и психомоторика у жителей разных широт в контрастные периоды года // Физиология человека. 1996. Т. 22, № 3. С. 113—117.
2. Dos Santos F. K., Prista A., Gomes T. N., Santos D. et al. Body mass index, cardiorespiratory fitness and cardiometabolic risk factors in youth from Portugal and Mozambique // Int. J. Obes. (Lond). 2015. Vol. 39. № 10. Pp. 1467—1474.
3. Солонин Ю. Г. Показатели физического здоровья народа коми // Научные доклады Коми НЦ УрО РАН. Вып. 350. Сыктывкар, 1995. 24 с.
4. Солонин Ю. Г. Широтные особенности физиологических функций у жителей Севера // Физиология человека. 1994. Т. 20. № 6. С. 137—143.
5. 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.
6. Солонин Ю. Г. Физиологическая оценка здоровья школьников: методические указания для студентов. Сыктывкар: Сыктывкарский гос. ун-т, 1995. 33 с.
7. Солонин Ю. Г. Физическое здоровье школьников Севера // Школа здоровья. 1996. Т. 3. № 1. С. 5—13.
8. Солонин Ю. Г. Роль исходного состояния физиологических функций в реакциях на физическую нагрузку // Физиология человека. 1987. Т. 13. № 1. С. 96—102.
9. Максимов А. Л. Концептуальные и методические подходы к комплексному районированию территорий с экстремальными условиями проживания: препринт. Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 2006. 54 с.
10. Апанасенко Г. Л. Диагностика индивидуального здоровья // Гигиена и санитария. 2004. № 2. С. 55—58.
11. Медведев В. И. Адаптация человека. СПб.: Институт мозга человека РАН, 2003. 584 с.
