CC BY
191
ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЦИРКАДНОГО РИТМА ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА У ДЕТЕЙ 8-13 ЛЕТ
Т.С.Пронина1, В.П.Рыбаков Институт Возрастной физиологии РАО, Москва, Россия
Исследовали циркадный ритм температуры кожи плеча у детей трех возрастных групп (8-9, 10-11 и 12-13 лет) на протяжении 48 часов с интервалом тестирования 10 минут. Показано, что во всех возрастах среднесуточная температура (мезор) выше у девочек, чем у мальчиков, а амплитуда ритма выше у мальчиков. Обнаружено, что в возрасте 10-11 лет происходят временные перестройки энергетического обмена. В разные периоды суток уровень температуры выше в периоды пребывания в школе и дома, чем в ночной период, тогда как амплитуда колебаний выше в период сна.
Ключевые слова: детский возраст, циркадный ритм, температура кожи.
The circadian rhythm of shoulder skin temperature in children of three age-groups (of 8-9, 10-11 and 12-13 years old) was investigated during 48 hours with a 10 minutes interval. It is shown, that in all ages the average daily temperature (mesor) is higher in girls, than in boys, but the circadian rhythm amplitude is higher in boys. It is revealed, that at the age of 10-11 temporary shifts of energy metabolism take place. At different day periods the temperature is higher when at school and at home than at night, whereas the amplitude is higher during the sleep state.
Keywords: childhood, circadian rhythm, skin temperature.
Температура тела является одним из интегративных показателей общего состояния организма, в том числе, его энергетического обмена и функционирования нейроэндокринной системы. Не случайно, этот показатель в хронофизиологии называют «золотым стандартом», он просто и объективно определяет состояние организма[1, 3,14, 19, 22].
Центральным звеном, ответственным за терморегуляцию, является гипоталамус. Регуляция температуры кожи осуществляется через гормоны гипоталамуса путем сжатия поверхности кровеносных сосудов, расположенных на поверхности кожи (снижение), либо путем увеличения потоотделения и расширения сосудов (повышение). Гипоталамическим центром терморегуляции является преоптиче-ская область, нейроны которой контролируют все виды терморегуляторных реакций [2, 7, 9, 18, 20].
В настоящее время показано, что температура тела каждого человека в течение суток колеблется в небольших пределах и зависит от пола и возраста людей. Исследование в онтогенезе человека, как правило, проводились с большими возрастными интервалами: инфантильный, зрелый и старческий возраст [13, 15, 21,].
Контакты: 1 Пронина Т.С., E-mail: pronina.ts@mail.ru
-83-
В то же время, необходимость хронобиологического исследования у детей и подростков в естественных условиях (без отрыва от обычного дневного режима, обучения в школе, домашних занятий, отдыха и сна) весьма значима, так как растущий организм наиболее чувствителен к экзогенным факторам [6].
Известно, что основными показателями, характеризующими циркадианный ритм, является средний уровень (мезор), амплитуда колебаний и фаза (акрофаза).
Мезор «отражает» так называемую центральную линию, вокруг которой происходят колебания физиологической функции на протяжении суток. Амплитуда является наиболее пластичным показателем и одной из первых изменяется при воздействии различных факторов[3, 12, 19]. Величина суточной амплитуды (ее изменение) может служить показателем адаптационного процесса и, по мнению С.И.Степановой [8], может служить характеристикой «биологического статуса организма», его адаптационным критерием.
Суточные ритмы занимают ведущее место среди биологических ритмов человека. Современные авторы вполне обоснованно называют их совокупность и согласованность - временной организацией, подчеркивая, что они играет особую роль при взаимодействии организма с окружающей средой. В последнее время биоритмологический подход, рассматривается как ведущий при диагностике, лечении и прогнозе ряда заболеваний, а также при характеристике состояния здоровья [2, 7, 9, 13, 17, 23].
Задачей настоящей работы явилось: 1)определение возрастных и половых особенностей суточного ритма температуры у детей трех возрастных групп (8-9, 10-11 и 12-13 лет) по показателям среднесуточного уровня и амплитуды колебаний, и 2) выявление особенностей хронобиологических показателей температуры кожи в различные периоды суточной активности организма: в период пребывания в школе, в период нахождения дома и в период сна.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для измерения температуры у детей был использован метод «Термохрон 1Вийоп» [5], который применяют к объектам с постоянной или периодически меняющейся температурой. Он дает возможность провести мониторинг температуры с любым заданным интервалом тестирования.
Температуру измеряли (в град. С) на верхней трети плеча с помощью таблетки-термометра. Измерения проводили с 10-минутными интервалами на протяжении 48 часов. Мониторинг температуры проводили в весенний период у 32 учащихся 3-х, 5-х и 6-х классов школы одной из школ г. Москвы (каждая возрастная группа была представлена 16 девочками и 16 мальчиками) в условиях пребывания в школе и дома. Считывание полученных результатов с термометра-таблетки осуществляли через компьютер с применением специальной программы для «Термохрона». У каждого испытуемого на протяжении тестируемого времени было зарегистрировано не менее 290 измерений. Мониторинг дал возможность построить индивидуальные графики, рассчитать средний уровень, амплитуду суточных колебаний (разница максимальных и минимальных значений).
Кроме того, проводили хронобиологический анализ групповых показателей температуры тела в различные периоды активности организма: в период пребывания в школе (с 8часов 30 мин до 15 часов), в период нахождения дома (с 15 часов до 22 часа 30 мин) и в ночное время (с 22 часов 30 минут до 7 часов утра).
Статистическую обработку результатов исследования проводили с использованием пакета компьютерных программ Statistica. Достоверность различия среднегрупповых данных определяли по критериям Стъюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Циркадная динамика температуры кожи у детей 8-9, 10-11 и 12-13 лет характеризуется значительными индивидуальными различиями (рисунок 1). В то же время, у большинства детей суточный ритм обладает и общими закономерностями. Так, при утреннем просыпании температура сразу резко возрастает (можно даже точно отметить время просыпания). В школьный период (до 11-13 часов) происходит постепенное увеличение температуры. После окончания уроков температура снижается, а к 17-18 часам наблюдается второе, менее выраженное, увеличение температуры. После засыпания температура снижается, а в два- четыре часа ночи отмечается ее резкое падение до 30-29 градусов.
Акрофаза циркадного ритма температуры у большинства обследованных детей (более 80%) находится в интервале 12-13 часов, то-есть, приходится на вторую половину периода пребывания детей в школе, когда умственная нагрузка на организм ребенка наибольшая.
Мезор циркадианного ритма температуры (ЦРТ) у девочек каждой возрастной группы достоверно выше, чем у мальчиков (р<0,001). Однако его динамика оказывается сходной у детей обоего пола и является максимальной в возрасте 10-11 лет (рисунок 2).
В отличие от мезора, амплитуда ЦРТ достоверно (р<0,01) выше у мальчиков всех возрастных групп (рисунок 2). Этот хронопоказатель так же изменяется с возрастом и имеет половые особенности. У мальчиков возрастная динамика амплитуды аналогична динамике мезора: повышение к 10-11 годам и снижение у 12-13-летних детей. У девочек амплитуда ЦРТ с возрастом меняется по другому: наблюдается тенденция к снижению к 10-11 годам, а далее (к 12-13 годам), этот показатель не меняется.
Согласно гипотезе Губина Г.Д. и соавторов [1], величина циркадных амплитуд температуры увеличивается с возрастом, достигая максимума в зрелом возрасте в соответствии с функциональными энергетическими потребностями организма, а затем, к старческому периоду, амплитуда снижается.
Литературные данные указывают, что хорошо выраженные суточные колебания (большая амплитуда) являются признаком способности быстрой адаптации к изменяющимся внешним условиям. Так, адаптация к ночным работам значительно легче у людей с высокоамплитудным ритмом, чем у их же коллег с низкоапли-тудным суточным ритмом [8, 23 ].
Н.И.Моисеева [4], исследовавшая ритмы вегетативной системы у людей после дальних перелетов, сделала следующий вывод, что хорошо выраженные и строго
37
36
35
34
33
32
31
30
29
мальчик 9 лет (№10)
п
л/к I -.Лг
п *Л/ +|' | 1 ночь N
X Т Я "у *| У"
к
10.1-1 КСШЭПШ ".Ь И6:Ш:1Ш ИВ.100 Щ| '02.11010.101 102.103:101:105108.107:1 Св:109.100.10
37 36 ?* ё 34 Й
Й 33
В!
В" 32 В 31 30 29
тальчнк 11 лет
А* *
/ЛаА, 1
! 1 \Лп »/
ночь *4
школа ДОМ V л }(\!
\ /У V
М
10:Ж:2Е2:2ПЗ:2М:21К:2ге:21)7:21К:2Ш:2В0:Ж :2Й2:2ВЗ:20:201:20Ё:203:204:2(Е:206:207:20е:209:200:20
37 36 ?35 &
чЬ- 34 й
й 33
н
гё
§■ 32 1 31
Н
30
#
г \ V. т
А ночь /I
школа ДОМ \ . р \
IX!
9:30 0:301:302: ЗСЗ: ЗШ: 306:306:307: ЗЕВ: ЗГО: ЗЕО: 301: Ш: 303: 30:301:302:303:3ЗОБ:306: ЗСР: ЗС6: ЗС0:30
часы суток
-О-
Рис. 1. Образцы суточной динамики температуры кожи у трех мальчиков разного возраст
-О-
Рис. 2. Возрастная динамика мезора и амплитуды циркадианного ритма температуры у детей
повторяющиеся суточные колебания являются признаком способности быстрой адаптации к новому часовому поясу.
Основываясь на результатах многих литературных работ по изучению величины амплитуды суточных ритмов, как критерия адаптоспособности человека, можно констатировать, что большая величина циркадианной амплитуды у мальчиков всех возрастов свидетельствует о лучшей приспособляемости их терморегуляции к внешним влияниям, чем у их ровесниц девочек. Однако, у девочек среднесуточная температура выше, что связано, по-видимому, с гормональным статусом девочек. С хронобиологических позиций, адаптация, связанная с увели-
чением амплитуды ритма, указывает на преобладание качественных механизмов (у мальчиков). Адаптация, связанная с повышением мезора, свидетельствует о процессах, связанных с количественными изменениями на всем протяжении ритма (у девочек).
Хронобиологический анализ средних значений температуры и амплитуды колебаний в различные периоды суточной активности детей выявил сложную динамику, связанную как с возрастом, так и с полом учащихся (рис. 3).
8-9 лет
10-11 лет
11-12 лет
Рис. 3. Динамика среднего уровня и амплитуды колебаний температуры в разные периоды суток у трех возрастных групп детей.
( сплошная линия - мальчики, пунктирная линия - девочки)
-е-
Среднепериодический уровень температуры у мальчиков и девочек 8-9 и 12-13 лет достоверно (р < 0,01) уменьшается от времени пребывания в школе (максимальное значение) к периоду нахождения детей дома и в ночное время
(минимальное значение). У детей 10-11 лет динамика средней температуры иная: в домашних условиях и ночью во время сна этот показатель не отличается.
Амплитуда колебаний температуры у детей обоего пола 8-9, 12-13 и девочек 10-11 лет достоверно увеличивается от наименьших величин в школьный период до максимальных - ночью (р<0,01). Только у мальчиков 10-11 лет амплитуда периодических колебаний увеличивается ко времени пребывания дома, и не меняется в ночной период.
Сопоставление среднепериодических значений температуры и амплитуда ее колебаний в разные периоды суток дает возможность охарактеризовать каждую фазу суточной активности учащихся. Так, во время пребывания в школе имеет место наибольшая температура тела, но наименьшая амплитуда, что указывает на напряжение функций у детей в этот период. Во время нахождения дома амплитуда колебаний температуры увеличивается (кроме мальчиков 10-11 лет), а средние значения показателя несколько снижаются. Ночью наблюдаются еще более значимые изменения: снижение уровня температуры и увеличение размера амплитуды. Изменение хронобиологических параметров, выявленное у детей дома и в ночной период свидетельствует о расслаблении функций, снижении энергетических потребностей организма. Высокая амплитуда колебаний в ночной период, по всей вероятности, является отражением периодической активацией гипоталамических областей, ответственных за вегетативную функцию [10, 12]. Величина ночной амплитуды (по сравнению с дневной) у младших детей была большей, чем у старших, что свидетельствует о большей лабильности у них нейроэндокринной системы во время сна. Очень важна, в этом отношении, роль мелатонина, регулирующего суточный ритм организма ребенка и участвующего во многих физиологических функциях [11,
16, 17]. Суточный мониторинг температуры может выявить (косвенным образом) особенности секретируемого гормона у детей и его влияние при адаптации к социальным факторам.
Результаты настоящего исследования мезора и амплитуды суточного ритма температуры у детей в период от 8 до 13 лет, а также хронопоказателей в разные периоды суточной активности свидетельствуют о сложном, не однонаправленном возрастном процессе становления функции термосистемы.
ВЫВОДЫ
1. Суточный интервал температуры кожи, определяемый с помощью прибора «Термохрон 1Вийоп», у детей 8-13 лет находится в пределах: у мальчиков 27,25°-34,39°С, у девочек 30,0°-36,25°С.
2. Мезор суточной температуры у девочек 8-13 лет выше, чем у мальчиков.
3. Амплитуда суточных колебаний температуры у мальчиков всех возрастов больше, чем у девочек.
4. Средняя температура у детей 8-9 и 12-13 лет в дневной период выше, чем в ночной (период сна).
5. Амплитуда колебаний температуры у детей обоего пола выше в период сна.
6. В возрасте 10-11 лет наблюдаются временные перестройки терморегуляции.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Губин Г.Д., Губин Д.Г., Куликова С.В. Температура тела человека как проблема хронобиологии. Теоретические и практические аспекты. Циклы. Материалы третьей международной конференции. Ставрополь: СевКавГТУ, 2001.С.95-116
2. Деряпа Р.Р., Мошкин М.П., Постный В.С., Деряпа Н.Р., Мошкин М.П., Постный В.С. Проблемы медицинской биоритмологии. М., Медицина, 1985, 208с.
3. Доскин В.А., Куинджи Н.Н., Доскин В.А., Куинджи Н.Н. Биологические ритмы растущего организма. М., Медицина, 1989, 224с.
4. Моисеева Н.И., Сысуев В.М. Временная среда и биологические ритмы. Л. , Наука, 1981, 128с.
5. Программа ThermoChron Revisor, сайт: http; // www,elin.ru/
6. Пронина Т.С., Рыбаков В.П. Суточная динамика температуры кожи у мальчиков и девочек 9-10 лет. //Новые исследования, №4, 2008,С.72-78.
7. Путилов А.А. «Совы», «Жаворонки» и другие. О наших внутренних часах и их влиянии на здоровье и характер. - Новосибирский университет, М., Совершенство, 1997, 264с.
8. Степанова С.И. Биологические аспекты проблемы адаптации. М., Наука, 1986, 244с.
9. Almirall H., et al., Ultradian and circadian body temperature and activity rhythms in chronic MPTP treated monkeys. // Neurophysiology. Clin., 2001, Jun., 31(3), 161-70.
10. Dijk D.J., von Schantz M. Timing and consolidation of human sleep, wakefulness, and performance by symphony oscillators. // J. Biol. Rhythms. 2005 Aug., 20 (4), 279-290.
11.Cagnacci A. Homeostatic versus circadian effects of melatonin on core body temperature in humans // J. Biol. Rhythms, 1997, V. 12, N 6, P.509-517.
12. De Koninck J., Biological rhythms associated with sleep and psychological adjustment. // J Psychiatry Neurosci., 1991, She.,16(3), 115-22.
13. Harper D.G. et al., Disturbance of endogenous circadian rhythm in aging and Alzheimer Disease. 2001
14. Hildebrandt G. The time structure of adaptation // Int. J. Chronobiol., 1981, V.7, N 4, P 254.
15. Kripke D.F. et al Circadian phase in adults of contrasting ages. // Cronobiol. Int., 2005, 22(4), 695-709.
16. Middleton B., Complex effects of melatonin on human circadian rhythms in constant dim light. // J. Biol. Rhythms. 1997, Oct, 12(5), 467-77.
17. Munoz-Hoyos A. et al. Characteristic yD melatonin children with hormonede-pendent and hormonindependent a growth inhibition. // J. Clin. Endocrinol. Metabol., 2001, v 86, N 3, 1181-87.
18. Redfern P., Minors D., Waterhouse J. Circadian rhythms, jet lag, and chrono-biotics: an overview. // Chronobiol. Intern., 1994, 11, 253-256.
19. Reinberg A. Chronobiologie et morbidite. // Ann. Med. Interne, - 1980, V 131, S 4, - P, 517-523.
— 90 —
20. Refinetti R., Menaker M. The circadian rhythm of body temperature. // Physiol. Behav., 1992, 51, 613-637.
21. Sloan E.P., Circadian rhythms and psychiatric disorders in the elderly. // Chro-nobiol. Int., 1996, Oct, 9(4), 164-70.
22.Tsujimoto T., et al., Circadian rhythms in depression // Affect Disord., 1990, 18, P.199-210.
23.Waterhouse J., Minors D., Redfern P. Some comments on the measurement of circadian rhythms after time-zone transitions and during night work. // Chronobiol. Int., 1997, 14, 125-132.
