CC BY
11
PARAMETERS' DEPENDENCE OF THE HEART RATE VARIABILITY FROM THE CONCENTRATION OF TOXIC AND ESSENTIAL ELEMENTS IN PUPILS
Tymchenko S., Negerish A., Slusarenk A., Baraban Yu., Nimec E., Evstafyeva H.
ЗАВИСИМОСТЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА ОТ УРОВНЯ ТОКСИЧНЫХ И ЭССЕНЦИАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
В ОРГАНИЗМЕ ШКОЛЬНИКОВ
ажнейшей объективной характеристикой качества среды обитания является состояние здоровья населения. Наглядный пример негативной динамики экологического состояния промышленных областей Украины — ухудшение состояния здоровья детей на их территориях [3, 6]. Детская часть населения наиболее чувствительна к влиянию факторов окружающей среды в силу возрастных анатомо-физиологических особенностей и несовершенства механизмов адаптации. К числу экозависимых нарушений относят задержку роста и развития, возрастание частоты и длительности острых заболеваний, повышенную распространенность функциональных отклонений и хронических заболеваний. Чаще всего ответом на техногенное воздействие является состояние, проявляющееся в виде мор-фо-функциональных отклонений, общих синдромов (синдрома веге-тососудистой дистонии) и признаков нездоровья, которые трудно сформулировать в виде четкого диагноза болезни [3]. В последние годы отмечается заметный рост соматических расстройств у детей разного возраста одновременно с резким увеличением стрессовых
ЗАЛЕЖНЮТЬ ПОКАЗНИК1В ВАР1АБЕЛЬНОСТ1СЕРЦЕВОГО РИТМУ ВД Р1ВНЯ ТОКСИЧНИХIЕСЕНЦ1АЛЬНИХ ЕЛЕМЕНТ1В В ОРГАН1ЗМ1ШКОЛЯР1В Тимченко С.Л., Негериш А.В., Слюсаренко А.В., Барабан Ю.О., Нiмец О.Р., бвстаф'ева О.В. У 13-14-р1чних школяр1в з промислових областей Украши, як перебували на л1куванн1 у санатори м. 6впатор1я з д!агнозом вегетосудинна дистон1я, методом рентгено-флуоресцентного анал1зу виявлено деф1цит цинку i мщ!, а також пщвищений вм!ст каль^ю у волосс!. Вмiст токсичного стронц/ю, свинцю i кадмю у бльшост тестованих вщповщав умовнй нормi. Корелящйний анал!з показав наявнсть достов!рнихзв'язюв (0,37<r<0,47, 0,02<р<0,097) м!ж параметрами ВСР та вмстом каль^ю, мщ!, стронц/ю та свинцю.
K^40Bi слова: варiабельнiсть серцевого ритму, мщь, цинк, кальцш, стронцш, свинець, кадмш, школярк
ТЫМЧЕНКО С.Л., НЕГЕРИШ А.В., СЛЮСАРЕНКО А.В., БАРАБАН Ю.А., НИМЕЦ Е.Р., ЕВСТАФЬЕВА Е.В.
КГМУ
им. С.И. Георгиевского, г Симферополь, Санаторий "Искра", г. Евпатория, Центральный военно-морской госпиталь, г. Севастополь
УДК
616.839:669.018.674: 312.921/.922
воздействий на ребенка, снижением его адаптивных возможностей, что в первую очередь проявляется в нарушении систем регуляции деятельности основных систем организма, в частности функционировании вегетативной нервной системы. Одной из форм проявления таких нарушений является развитие синдрома вегетососудистой дистонии (ВСД). Функциональное состояние вегетативной нервной системы может быть оценено с использованием методики вариабельности сердечного ритма (ВСР). Так, ранее нами были описаны результаты изучения вариабельности сердечного ритма в зависимости от микроэлементного баланса у клинически здоровых детей [2]. Учитывая выявленные нами ранее корреляционные связи между уровнем токсичных и эссен-циальных элементов и ВСР в покое у здоровых детей, проживающих в Крымском регионе, есть основания полагать, что эти элементы могут внести определенный вклад в формирование синдрома ВСД у детей промышленных регионов.
В связи с вышеизложенным основной целью работы стало изучение корреляционных связей между содержанием токсичных металлов (свинца, кадмия и стронция) и эс-сенциальных (кальция, меди и цинка) в организме и показателями вариабельности сердечного ритма у школьников в условиях промышленных городов Украины.
Материал и методы. Были обследованы 25 школьников 13-14 лет, проживающих в промышленных областях Украины (Донецкой, Днепропетровской, Запорожской) и находившихся на лечении в санатории г Евпатория с диагнозом вегетосо-судистая дистония. Обследование проводили на последней неделе пребывания учащихся в санатории после завершения адаптационного периода (продолжительность курса лечения составляла 30 дней).
© Тымченко С.Л., Негериш А.В., Слюсаренко А.В., Барабан Ю.А., Нимец Е.Р., Евстафьева Е.В. СТАТЬЯ, 2010.
35 Environment & Health № 2 2010
-о-
Регистрацию параметров, характеризующих механизмы регуляции деятельности сердца, проводили с использованием стандартных приемов регистрации методом ВСР (регистрация ЭКГ в течение 5 минут) в покое, а также с проведением ортостатической, клиностати-ческой и гипервентиляционной проб и после физической нагрузки (20 приседаний). Показатели ВСР определяли по данным статистического анализа последовательных R-R интервалов и анализа волновой структуры ритма сердца (спектрального анализа) оцифрованной ЭКГ Используя статистический анализ, вычисляли среднее квадратичное отклонение (SDNN) — показатель, характеризующий периодические процессы в ритме сердца, RMSSD и pNN50 — показатели активности парасимпатического звена вегетативной регуляции, триангулярный индекс, который отражает степень вариабельности значений кардиоин-тервалов в исследуемом динамическом ряду. Также определяли моду (Мо), амплитуду моды (АМо), вариационный размах и индекс напряжения. Для оценки соотношения разных компонентов сердечного ритма, отражающих активность определенных звеньев регуля-торного механизма, применяли спектральный анализ, для чего посредством быстрого преобразования Фурье последовательность интервалов R-R преобразовывалась в спектр мощности колебаний длительности R-R, представляющий собой последовательность частот (Гц), каждой из которых соответствует определенная амплитуда колебаний, с выделением трех главных спектральных компонентов: высокочастотных (High Frequency -HF: 0,4-0,15 Гц), низкочастотных (Low Frequency — LF 0,15-
0,04 Гц) и очень низкочастотных (Very Low Frequency — VLF 0,04-0,003 Гц) [9]. Анализ показателей ВСР проводился согласно единым стандартам, разработанным в 1996 г на совместном заседании Европейской и Североамериканской кардиологических ассоциаций [9].
Содержание вышеперечисленных элементов в физиологически стабильных тканях (волосах, прикорневой части затылочной области) оценивали методом рентгено-флуоресцент-ной спектрофотометрии в лаборатории токсикологии Института медицины труда АМН (г. Киев). Результаты обрабатывали общепринятыми статистическими методами. Так как выявленное распределение показателей отличалось от нормального, а также учитывая небольшой объем выборки для выявления корреляционных связей, использовали непараметрический метод анализа по Спирмену. Принимали во внимание достоверные корреляции (при уровне значимости р<0,05) и корреляционные связи, приближающиеся к достоверным (р<0,1), так как для подобных натурных исследований существенной считается вероятность не менее 80% [5, 8].
Результаты и их обсуждение. Результаты исследования образцов волос (табл. 1) показали, что превышение условной нормы наблюдалось только со стороны токсичного кадмия более чем в 2 раза. Причем в более чем половине случаев содержание кадмия находилось на нижней границе условной нормы, в то время как у остальных учащихся превышало норму в 4-11 раз, что может быть, как свидетельствовали данные анкетирования, результатом активного приобщения к табакокурению у этих учащихся. В то же время содержа-
Таблица 1
Концентрация металлов в волосах 13-14-летних школьников (n=25), мкг/г
Минимальная концентрация Максимальная концентрация M±m Условная норма
Pb 3.01 8.43 4.43 ± 0.24 0,00-5,00
Cd 0.00 11.36 2.52 ± 0.73 0,00-1,00
Sr 0.69 4.78 2.20 ± 0.22 0,00-3,00
Ca 468.40 1370.19 775.22 ± 43.66 300,00-700,00
Zn 33.74 171.22 76.19 ± 6.35 120,00-200,00
Cu 1.93 5.72 4.10 ± 0.16 9,00-30,00
ние токсичного свинца и условно токсичного стронция в группе в среднем находилось в пределах нормы, а превышение наблюдалось только в 16,7% и 20,8% случаев соответственно. Таким образом, в отношении содержания токсичных элементов интересным является тот факт, что их превышение, обусловленное промышленным загрязнением территорий проживания, мы не обнаружили. Наряду с этим величины свинца и стронция были существенно выше в данной группе, чем у детей того же возраста, проживающих в крымском регионе, отличия были особенно выражены для свинца [2]. Со стороны эссенциальных цинка и меди наблюдался дефицит. В то же время содержание кальция превышало условную норму в большинстве случаев. Однако следует отметить, что немногим более 10 лет назад эти значения считались соответствующими норме. В то же время у детей в крымском регионе чаще всего выявлялся дефицит кальция [1].
С целью оценки физиологической значимости металлов для вариабельности сердечного ритма был проведен корреляционный анализ между параметрами ВСР и содержанием исследуемых элементов (табл. 2), который показал наибольшую чувствительность параметров ВСР к содержанию свинца в организме в состоянии физиологического покоя. Второй по значимости при этом состоянии была медь. Предъявление нагрузки в виде функциональных проб обнаружило достоверные связи и приближающиеся к достоверным и со стороны кальция и стронция. Для эссенциального цинка и токсичного кадмия достоверных корреляционных связей выявлено не было.
Характер корреляционной связи свинца с такими параметрами ВСР, как SDNN, RMSSD, pNN50, вариационный размах, амплитуда моды и индекс напряжения может свидетельствовать о том, что повышение содержания свинца в организме может способствовать смещению вегетативного баланса в сторону преобладания активности симпатической НС, так как уменьшение величин SDNN, RMSSD, pNN50 и вариационного размаха связано с
№ 2 2010 Environment & Health 36
о
PARAMETERS' DEPENDENCE OF THE HEART RATE VARIABILITY FROM THE CONCENTRATION OF TOXIC AND ESSENTIAL ELEMENTS IN PUPILS
Tymchenko S., Negerish A., Slusarenk A., Baraban Yu., Nimec E., Evstafyeva H.
Defficiency of zinc and cooper and increased concentration of calcium was discovered by the method of X-ray fluorescent spectroscopy in 13-14 year old children living in industrial areas
of Ukraine. While strontium, lead and cadmium content was within normal limits. Correlations were revealed between parameters of the heart rate variability and calcium, cooper, lead, strontium, content (0,37<r<0,47; 02<p<0,097).
Key words: heart rate variability, calcium, zinc, cooper, cadmium, strontium, lead, pupils.
усилением симпатическом регуляции, которая подавляет активность автономного контура. Косвенно в пользу этого свидетельствуют и результаты корреляционного анализа спектральных показателей ВСР, в частности отрицательные корреляционные связи общей мощности спектра и низкочастотной составляющей спектрального диапазона с уровнем свинца. В то же время имеется противоречие в виде отрицательной корреляционной связи с HF (ВЧ), которая характеризует вагальный вклад в регуляцию. Схожие корреляционные связи выявлены и для меди, однако, принимая во внимание то, что в данной группе обнаружен дефицит данного элемента, можно полагать, что дальнейшее снижение содержания будет способствовать смещению вегетативного баланса в сторону преобладания вагальных влияний. Выявленные корреляционные связи для меди и LFn, HFn и LF/HF при проведении клиностатической пробы также свидетельствуют о возрастании вклада высокочастотной (HF) составляющей диапазона в общую мощность спектра, то есть о преобладании активности парасимпатической НС.
Привлекает внимание тот факт, что выраженное вегето-тропное действие наблюдалось как со стороны эссен-циального элемента, выходящего за пределы нормы, так и в еще большей степени — со стороны токсичного свинца, содержание которого находилось в пределах условной нормы. Свинец известен своим нейротоксичным действием [4, 7], и вопрос о его нормальном содержании пересматривается по мере накопления новых данных. В то же время дисбаланс цинка и кадмия и эпизодически выявляемые корреля-
37 Environment & Health № 2 2010
ционные связи с другими элементами при функциональной нагрузке, а также их разнонаправленное влияние на механизмы регуляции сердца дают основания к предположению о том, что микроэлементный дисбаланс в целом может вносить определенный вклад в механизмы развития вегетососу-дистой дистонии у таких детей. Это предполагает необходимость комплексной оценки действия данных элементов, а не только рассмотрения их изолированного влияния на функциональные системы организма.
Выводы
1. Обнаружен дефицит цинка и меди, и повышенное содержание кальция в волосах 1314-летних школьников. Содержание токсичного стронция, свинца и кадмия у большинства тестируемых соответствовало условной норме.
2. Параметры ВСР, позволяющие оценить механизмы регуляции деятельности сердца, коррелировали преимущественно с эссенциальными элементами (медью), если их содержание выходило за пределы нормы, или с токсичными (свинцом) даже при его нор-
Таблица 2
Коэффициенты корреляции (г3) показателей ВСР с содержанием металлов в волосах учащихся 13-14 лет (п=25)
Показатели ВСР Ca Cu Pb Sr
В покое
SDNN -0,347 (0,097) -0,417 (0,043)
RMSSD -0,357 (0,087) -0,416 (0,043)
pNN50 -0,443 (0,030)
Вариационный размах -0,378 (0,068) -0,412 (0,046)
Амплитуда моды 0,407 (0,048)
Индекс напряжения 0,434 (0,034)
TP -0,37 (0,076) -0,407 (0,049)
LF -0,397 (0,055) -0,398 (0,054)
HF -0,394 (0,057)
Ортостатическая проба
TP -0,388 (0,061)
VLF -0,402 (0,051)
Клиностатическая проба
АМо 0,381 (0,066)
Триангулярный индекс 0,471 (0,02)
LF/HF 0,373 (0,072)
LFn 0,367 (0,078)
HFn -0,367 (0,078)
NN -0,392 (0,064)
VLF -0,398 (0,06)
-о-
мальном содержании в организме.
3. Плотность корреляционных связей колебалась от слабой до средней (0,37<r<0,47), но была статистически достоверной, что наряду с разнонаправленным характером влияния данных элементов на механизмы регуляции сердца дает основание предположить, что микроэлементный дисбаланс в целом может вносить определенный вклад в механизмы развития вегетососудистой дистонии у детей, проживающих в промышленных регионах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Залата О.А. Особенности психофизиологического статуса подростков в связи с содержанием кальция и стронция в организме // Проблемы, достижения и перспективы развития медико-биологических наук и практического здравоохранения: тр. КГМУ им. С.И. Георгиевского. — Симферополь, 2004. — Т. 140, ч. III. — С. 66-69.
2. Евстафьева Е.В., Тымченко С.Л., Гру-жевский В.А. Оценка вегетативного статуса детей в святи с содержанием токсичных и эссенциальных элементов посредством вариационной пульсометрии // Ученые записки ТНУ. — Симферополь, 2005. — Т. 18 (57), № 3. — С. 25-30.
3. Колесникова Л.И., Долгих В.В., Рычко-ва Л.В. и др. Особенности формирования здоровья детей, проживающих в промышленных центрах // Бюллетень СО РАМН. — 2008. — № 4 (132) — С. 72-76.
4. Розанов В.А. Нейротоксичность свинца в детском возрасте: эпидемиологические, клинические и нейрохимические аспекты // УкраТнський медичний часопис. — IX/X 2000. — № 5 (19). — С. 9-17.
5. Трахтенберг И.М. Современные аспекты экспериментального изучения воздействия химических соединений в малых концентрациях // Мат. междунар. конф. "Прогнозирование токсичности и опасности химических соединений". — М., 1987. — С. 58-68.
6. Шквар А.С. Медико-биологические особенности экологической ситуации в Донбассе // Мат. VIII междунар. эколог. студенческой конф. "Экология России и сопредельных территорий. Экологический катализ". — Новосибирск, 2003. — 246 с.
7. Elemental speciation in human health risk assessment // Environmental health criteria; 234. — WHO, 2008 — 238 p. — Режим доступа к журн.: http://www.inchem.org/docu-ments/ehc/ehc/ehc234.pdf
8. Grandgjean F, White R.F, Sullivan К. Impact of contrast sensitivity performance on visually presented neurobehavioral tests in mercury-exposed children // Neurotoxicolo-gy and Teratology. — 2001. — Vol. 23. — Р. 141-146.
9. Heart rate variability. Standarts of measurement, physiological interpretation, and clinical use // Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology: Membership of the Task Force listed in the Appendix // Eur. Heart J. — 1996. March — Vol. 17. — P. 334-381.
Надiйшла до редакцп 13.11.2009.
PHYSIOLOGICAL-AND-HYGIENIC ESTIMATION OF PHYSICAL AND PSYCHICAL HEALTH IN SENIOR PUPILS OF INNOVATIVE EDUCATIONAL ESTABLISHMENT
Polka N.S., Lebedynets N.V.
Ф1З1ОЛОГО-Г1Г1БН1ЧНА ОЦ1НКА Ф1ЗИЧНОГО ТА ПСИХ1ЧНОГО ЗДОРОВ Я СТАРШОКЛАСНИК1В 1ННОВАЦ1ЙНОГО НАВЧАЛЬНОГО ЗАКЛАДУ
(семестрово-цикло-блочна система викладання]
нтегральним показником здо-ров'я школярiв е рiвень Тхнього фiзичного, психiчного i со^аль-ного благополуччя, гармошй-нють процеав зростання та розвитку. Загальноосв^ш учбо-вi заклади представлен системою со^ально-психолопчних i саштарно-ппешчних факторiв, як постмно впливають на орга-ызм учыв. Тривалiсть впливiв залежить вщ року навчання у школi, Ытенсивнють i ступiнь — вiд форми оргашзаци навчаль-но-виховного процесу. У нав-чальних закладах, особливо н новацiйних, нерiдко спостери гаеться невщповщнють про-грамних вимог умов i методiв навчання iндивiдуальним мож-ливостям д^ей i пiдлiткiв, пщ-вищення фiзичних, психоемо-цiйних навантажень та ппешчно нерацiональна органiзацiя уч-бового процесу, що призводить до неефективних витрат функ-цiональних резервiв оргаызму, перенапруження i зриву адап-тацмних механiзмiв. У свою чергу, це зумовлюе формуван-ня передпатологiчних та пато-логiчних змiн функцiонального, а по™ i морфологiчного харак-
ПОЛЬКА Н.С., ЛЕБЕДИНЕЦЬ Н.В.
ДУ "1нститут гiгieни та медичноТ екологiï iM. О.М. Марзеева АМН Украïни", НПУ iM. М.П. Драгоманова, м. Кшв
УДК 613.955 : 37.018.2 : 371.25
ФИЗИОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ФИЗИЧЕСКОГО И ПСИХИЧЕСКОГО ЗДОРОВЬЯ СТАРШЕКЛАССНИКОВ ИННОВАЦИОННОГО УЧЕБНОГО ЗАВЕДЕНИЯ (семестрово-цикло-блочная система преподавания)
Полька Н.С., Лебединец Н.В.
Дана физиолого-гигиеническая оценка физического и психического здоровья старшеклассников инновационного учебного заведения (семестрово-цикло-блочная система преподавания). Выявлено незначительное преимущество показателей соматического здоровья учащихся инновационной школы по сравнению с традиционной. Отмечено снижение психоэмоционального статуса школьников во время обучения, однако у старшеклассников семестрово-цикло-блочной школы наблюдались более благоприятные адаптационные изменения.
© Полька Н.С., Лебединець Н.В. СТАТТЯ, 2010.
№ 2 2010 Environment & Health 38
о
