Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Физиологическая характеристика адаптации современных подростков (обзор литературы) 14
1.1. Изучение физиологических механизмов адаптации человека: современный аспект 14
1.2. Физическое и половое развитие подростков 19
1.3. Адаптационные возможности функциональных систем организма подростков 24
1.4. Гормональные механизмы регуляции в подростковом организме 30
ГЛАВА 2. Материал и методы исследования 37
2.1. Организация и дизайн исследования 37
2.2. Антропометрический метод 41
2.3. Методика определения полового развития 42
2.4. Физиометрические методы 43
2.5. Математический анализ вариабельности сердечного ритма 45
2.6. Кондуктометрический метод 48
2.7. Подсчет лейкоцитарной формулы 49
2.8. Иммуноферментный анализ 49
2.9. Статистическая обработка 50
ГЛАВА 3. Особенности адаптационных реакций организма подростков ставропольского края: этно физиологический аспект (результаты исследования) 51
3.1.Особенности показателей физического и полового развития подростков разных этнических групп 51
3.2. Показатели сердечно-сосудистой и дыхательной систем организма подростков разных национальностей 58
3.3. Адаптационные возможности организма подростков разных этнических групп с учетом показателей вариабельности сердечного ритма 62
3.3.1. Особенности основных показателей вариабельности сердечного ритма в группах русских и туркменских мальчиков-подростков 62
3.3.2.Особенности основных показателей вариабельности сердечного ритма в группах русских и туркменских девочек-подростков 67
3.3.3.Комплексная оценка состояния регуляторных систем с учетом ПАРС в группах подростков 69
3.4. Особенности показателей периферической крови у подростков разных национальностей 73
3.5. Гормональный статус подростков разных национальностей 78
3.6. Динамика возрастных изменений показателей физического, полового развития и уровня гормонов у подростков 82
3.7. Межсистемные корреляционные взаимосвязи в группах подростков разных национальностей 91
ГЛАВА 4. Обсуждение результатов исследования 98
Заключение 108
Выводы 109
Практические рекомендации 112
Перспективы дальнейшей разработки темы 113
Список сокращений и условных обозначений 114
Список литературы
- Физическое и половое развитие подростков
- Физиометрические методы
- Адаптационные возможности организма подростков разных этнических групп с учетом показателей вариабельности сердечного ритма
- Гормональный статус подростков разных национальностей
Введение к работе
Актуальность исследования. Состояние здоровья нации во многом определяется уровнем популяционного здоровья подростков, которые формируют ее культурный, интеллектуальный, производственный и репродуктивный потенциал (Баранов А.А., 2010, 2014; Полунина Н.В., 2013). В последние десятилетия проводятся исследования, посвященные изучению механизмов функционирования нейроэндокринной, сердечно-сосудистой, дыхательной систем, системы крови, а также психосоматического статуса, компенсаторно-приспособительных реакций растущего организма к действию различных факторов (Учакина Р.В., 2004; Долгих В.В., 2006; Бурцева Т.Е. и соавт., 2009; Козлов В.К., 2010; Загарских Е.Ю., 2011; Литвин Ю.М., 2011; Гребнева Н.Н., 2012; Самсонова М.И., 2012; Гречкина Л.И. и соавт., 2013; Сетко Н.П. и соавт., 2014; Калюжный Е.А., 2015; Кашкевич Е.И., 2016; Похачевский А.Л., 2016). Полученные авторами данные подтверждают высокую частоту отклонений в физическом и половом развитии подростков, снижение адаптационных возможностей и, как следствие, прогрессивное снижение уровня здоровья современных подростков.
Реализация генетически детерминированной программы развития наиболее ярко прослеживается у представителей различных этнических групп. В современную эпоху, которую называют периодом «этнического здоровья ренессанса», приобретает все большее значение проблема этносов, для которых характерны определенные закономерности формирования нормы и патологии, связанные с протеканием основных биологических процессов и условиями проживания (Бец Л.В, 2000; Соколов А.Я., 2008; Красильникова В.А., 2008; Чанчаева Е.А., 2008; Боташева Т.Л., и соавт., 2013; Колесникова Л.И., 2013; Дмин Д.Б., 2016). Исследование адаптационно-компенсаторных механизмов в разных экологических и природно-климатических условиях в аспекте этнических особенностей является одним из приоритетных медико-биологических научных направлений (Радыш И.В., 2003; Казначеев В.П., 2004; Агаджанян, Н.А., 2007).
В настоящее время все более актуализируется проблема адаптации организма подростков с учетом этнической принадлежности. Достаточно широко изучены адаптационные реакции подростков Европейского Севера (Курочкина Е.Л., 2003; Солонин Ю.Г. и соавт., 2012; Демин Д.Б., 2015), Иркутской области (Колесникова Л.И. и соавт., 2012), Дальневосточного региона (Учакина Р.В., 2006; Бартош Т.П. и соавт., 2007; Козлов В.К., 2011; Алексеева В.А., 2009), ведется работа по изучению данной проблемы и в других регионах России (Богданова Е.А., 2010; Ожева Р.Ш., 2012; Вологдина И.В. и соавт., 2013; Астахова Т.А. и соавт., 2015; Камалов К.Г., 2015; Гладкая В.С. и соавт., 2015).
Вместе с тем, в большинстве проведенных исследований методологический подход носит разнонаправленный характер. При многоплановости исследований различных этнических групп в отдельных регионах России научные работы,
посвященные изучению состояния здоровья и адаптационных возможностей представителей туркменской национальности, отсутствуют. Вышеизложенное послужило обоснованием для проведения настоящего эколого-физиологического исследования физиологических механизмов адаптации подростков Ставропольского края с учетом этнической принадлежности.
Степень разработанности темы. В научной литературе широко представлены работы, посвященные изучению морфофункциональных показателей организма подростков, проживающих в различных экологических и природно-климатических условиях (Кочин В.И. и соавт. 2007; Курбатова А.В., 2010; Денисова Д.В. и соавт., 2011; Лабыгина А.В. и соавт, 2013). Выявлено, что процессы роста и развития организма не только находятся под контролем генетически обусловленной программы развития, но и зависят от внешних условий окружающей среды. Следует отметить, что вс большее внимание исследователей привлекает изучение защитно-приспособительных реакций с учетом этнической принадлежности (Гайнанова Н.К., 2003; Астахова Т.А. и соавт., 2015). Наиболее изучены механизмы адаптации у подростков различных этнических групп, проживающих на территории Дальневосточного региона (Учакина Р.В., 2004; Гурьева А.Б., 2011), Европейского Севера (Гудков А.Б., 2004; Поскотинова Л.В., 2009). В связи с вышесказанным изучение адаптационных возможностей функциональных систем организма подростков Ставропольского региона в аспекте этнической принадлежности является актуальным вектором адаптационной физиологии.
Цель исследования – изучить адаптационные возможности функциональных систем организма подростков разных этнических групп Ставропольского края.
Задачи исследования:
-
Провести сравнительный анализ основных показателей физического и полового развития подростков Ставропольского края;
-
Выявить адаптационные особенности кардиореспираторных показателей организма подростков;
-
Изучить особенности механизмов вегетативной регуляции сердечного ритма и адаптационные возможности регуляторных систем с учетом основных показателей вариабельности сердечного ритма;
-
Оценить показатели периферической крови и исследовать уровень стероидных гормонов крови у обследованных подростков;
5. Исследовать возрастные особенности физического, полового развития и
гормонального статуса у подростков русской и туркменской национальности;
6. С учетом выраженности корреляционных взаимосвязей уровня стероидных
гормонов и морфофункциональных показателей оценить адаптационные
возможности организма подростков разных этнических групп.
Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследование,
направленное на изучение физиологических механизмов адаптационных
возможностей современных подростков русской и туркменской национальностей, проживающих в условиях Туркменского района Ставропольского края.
Впервые изучены морфологические параметры и физиометрические показатели подростков обоего пола разных национальностей. Установлены индивидуально-типологические профили физического и полового развития современных подростков.
С использованием комплексной оценки основных показателей вариабельности сердечного ритма выявлены закономерности становления вегетативной регуляции сердечного ритма в группах подростков при выполнении функциональной пробы. Установлен диапазон адаптивных реакций в организме подростков обоего пола.
Впервые проведен сравнительный анализ количественных и
морфометрических показателей периферической крови у современных подростков разных национальностей.
Впервые изучены особенности гормонального профиля (уровня кортизола, тестостерона, эстрадиола, прогестерона) у практически здоровых подростков русской и туркменской национальностей.
В возрастном аспекте впервые изучены морфологические особенности и гормональный статус у подростков разных этнических групп.
Впервые изучен уровень адаптационных реакций организма подростков разных этнических групп с учетом корреляционных взаимосвязей уровня стероидных гормонов и морфофункциональных показателей.
Теоретическая и практическая значимость. Результаты выполненного
комплексного физиологического исследования расширяют представления о
физиологических механизмах адаптации человека к экологическим условиям,
связанных с изменениями внешних факторов среды обитания, а также индивидуально-типологическом полиморфизме различных этносов.
Данные антропометрии, физиометрии, показателей вегетативной регуляции
сердечного ритма, количественных и качественных параметров периферической
крови, концентрации стероидных гормонов в сыворотке крови у подростков могут
служить основой для создания современных региональных нормативных стандартов
показателей физического, полового развития, а также оценки уровня адаптационных
возможностей организма у подростков разных этнических групп, проживающих в
условиях Туркменского района Ставропольского края. Использование данных
нормативов дает возможность проведения оценки уровня физического и полового
развития у подростков. Установленный гормональный профиль может
использоваться для своевременного выявления нарушений в состоянии здоровья подростков различных этнических групп.
Методология и методы исследования. Диссертационная работа является теоретическим научным исследованием, направленным на решение проблемы физиологических механизмов адаптации организма подростков к экологическим
условиям с учетом этнической принадлежности. Проведено комплексное
многоэтапное исследование практически здоровых подростков обоего пола разных
этнических групп, проживающих на территории Туркменского района
Ставропольского края. Исследования проводили на базе медицинских кабинетов школ в период 2011-2013 гг.
Объект исследования: мальчики-подростки (13-16 лет) и девочки-подростки (12-15 лет) русской и туркменской национальностей.
Предмет исследования: показатели физического, полового развития, гемодинамические, респираторные, количественные и качественные параметры периферической крови, показатели вегетативной регуляции сердечного ритма, гормональный профиль.
Гипотеза исследования: изучение механизмов адаптационных возможностей функциональных систем организма подростков разных этнических групп с учетом позиций системного подхода.
Нами обследовано 357 практически здоровых (I, II группы здоровья) мальчиков (13-16 лет, n=175) и девочек-подростков (12-15 лет, n=182). Критерием отбора служила этническая принадлежность подростков. На основании анкетного опроса в обследование включались подростки, имеющие в двух поколениях родителей одной национальности и проживающих на одной территории, как минимум, два поколения. Обследованные подростки разделены на четыре группы: I группу составили 84 мальчика русской национальности, II группу – 91 туркменский мальчик, III группу – 93 русские девочки и IV группу – 89 туркменских девочек. В исследовании показателей периферической крови и уровня гормонов приняли участие 28 русских и 26 туркменских мальчиков, 37 русских и 46 туркменских девочек (с установившимся овариально-менструальным циклом).
Учитывая юридические аспекты проведения научных исследований, от всех родителей подростков получено информированное согласие на участие в исследовании. Все этапы исследований осуществлялись в соответствии с приказами и рекомендациями МЗ РФ по контролю качества лабораторных исследований (Бондарь Т.П., 2003), с соблюдением требований биомедицинской этики, Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации. Пробы крови брали из локтевой вены, в утренние часы, натощак.
Антропометрический метод включал измерение роста (Р, см), массы тела (МТ, кг), окружности грудной клетки (ОГК, см), объема талии (ОТ, см) и бедер (ОБ, см). На основании полученных данных антропометрии определяли тип телосложения подростков по индексу Пинье и рассчитывали индекс массы тела (ИМТ).
Оценка полового развития проводилась по методике Таннер в ходе плановых медицинских осмотров урологом и гинекологом по степени выраженности вторичных половых признаков и интегрированием показателей в половую формулу VPLAxF – для мальчиков и MaAxPMe для девочек, где V – мутация голоса, L – рост
щитовидного хряща гортани, F – оволосение лица, Р – оволосение лобка, Ах – оволосение подмышечных впадин, Ма – развитие молочной железы, Ме – менархе.
Физиометрические методы включали определение частоты сердечных сокращений (ЧСС, уд./мин) пальпаторным методом, систолического (САД, мм рт.ст.) и диастолического артериального давления (ДАД, мм рт.ст.) методом Н.С. Короткова, жизненной емкости легких (ЖЕЛ, мл) методом спирометрии, расчт кардиореспираторных проб: пробы Штанге, индекса Руфье, индекса Скибинской.
Вегетативную регуляцию сердечного ритма изучали методом математического анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР) с использованием программно-аппаратного комплекса «Варикард 2.5». В течение 5 минут в клиноположении записывали ЭКГ, затем выполнялась клиноортостатическая проба. Статистический анализ включал изучение показателей SDNN (мс), RMSSD (мс), pNN50 (%); спектральный анализ – в % HF, LF, VLF-волн; вариационная пульсометрия – Мо (мс), АМо (мс), SI (усл.ед.). Комплексная оценка ВСР проводилась на основании показателя активности регуляторных систем (ПАРС) с дифференциацией различных степеней напряжения регуляторных систем.
Подсчет и дифференцировку клеток периферической крови (RBC – общее количество эритроцитов (1012/л); WBC – общее количество лейкоцитов (109/л); PLT – общее количество тромбоцитов (109/л); HGВ – концентрация гемоглобина в крови (г/л); MCV – средний корпускулярный объем эритроцита (фл); MCH – среднее содержание гемоглобина в эритроците (пг); MCHC – концентрация гемоглобина в эритроците (г/дл); MPV – средний объем тромбоцита (фл); RDW – показатель анизоцитоза (%)) проводили на автоматическом гематологическом анализаторе «Medonic» с применением кондуктометрического метода, автоматическим взятием и разведением пробы. Лейкоцитарную формулу подсчитывали на мазках крови стандартным методом.
Определение уровня кортизола (нмоль/л), тестостерона (нмоль/л) (для мальчиков), эстрадиола (пг/мл), прогестерона (нмоль/л) (для девочек) в сыворотке крови проводили с применением иммуноферментного анализа на микропланшетном ридере «Benchmark» с использованием наборов «Диагностические системы» (Россия). Взятие крови у девочек-подростков осуществляли в фолликулиновую фазу (ФФ, 7-8 день) и лютеиновую фазу (ЛФ, 21-22 день) овариально-менструального цикла (ОМЦ).
Положения, выносимые на защиту:
1. Комплексное эколого-физиологическое исследование позволило дать обоснование физиологических механизмов адаптации подростков Ставропольского края с учетом этнической принадлежности. Подростки характеризуются преобладающей астенизацией. Уровни физического и полового развития соответствуют возрастным нормам. У мальчиков отмечается рассогласование
темпов развития вторичных половых признаков, а у девочек – гармоничное половое развитие.
2. С учетом показателей вариабельности сердечного ритма среди русских
подростков обоего пола выявлена нестабильность вегетативного обеспечения
сердечного ритма. У туркменских подростков установлен более стабильный
вегетативный гомеостаз.
-
Суммарный эффект нейроэндокринных влияний на вариабельность сердечного ритма находит отражение в интегральном показателе активности регуляторных систем (ПАРС), позволяющем оценить адаптационные возможности функциональных систем организма подростков с учетом степени напряжения регуляторных систем, а также проводить раннюю диагностику функциональных отклонений.
-
Вариации физиологической нормы гормональных показателей свидетельствуют о специфических механизмах адаптационных реакций организма подростков. Возрастная динамика физического и полового развития носит гетерохронный характер, ассоциированный с «пиками» нарастания секреции гормонов в ходе полового созревания.
-
Напряжение механизмов регуляторных систем сопровождается увеличением количества межсистемных корреляционных связей, иллюстрируя адаптационные возможности функциональных систем организма подростков разных этнических групп.
Степень достоверности и апробация результатов. Для обработки данных, полученных в ходе исследования, использовали пакет статистического анализа Microsoft Excel и прикладную программу SPSS Statistics. С помощью параметрических методов исследования вычисляли среднее арифметическое значение (М), среднюю ошибку среднего (m). Проводили корреляционный анализ Пирсона (R). Статистическая значимость различий оценивалась по t-критерию Стьюдента для независимых выборок при условии нормального распределения. За критический уровень значимости различий принимали значение р0,05 (95%).
Участие автора в сборе первичного материала – более 90%, обработке, анализе и внедрении в практику результатов работы – 100%. Все представленные в работе научные положения получены автором лично. Основные результаты исследования и положения диссертации доложены и обсуждены на научных конференциях, симпозиумах, съездах: XV Международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2012); научно-практической конференции с международным участием, посвященной 75-летию СтГМА «Инновации молодых ученых» (Ставрополь, 2012); XXII Съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Волгоград, 2013); Международной научно-практической конференции «Современное общество, образование и наука (Тамбов, 2013); Краевой научно-практической конференции педиатров, неонатологов и детских хирургов с
международным участием «Актуальные вопросы педиатрии, неонатологии и
детской хирургии» (Ставрополь, 2013, 2014); Международной научно-практической
конференции «Качество жизни, психология здоровья и образование:
междисциплинарный подход» (Москва, РУДН, 2014); III Международном
симпозиуме «Структура и функции автономной (вегетативной) нервной системы»
(Воронеж, 2015); XVI Всероссийском симпозиуме «Эколого-физиологические
проблемы адаптации» (Сочи, Красная Поляна, 2015); научно-практической
конференции педиатров, неонатологов, детских хирургов и анестезиологов-
реаниматологов с международным участием «Актуальные вопросы современной
педиатрической науки» (Ставрополь, 2015); VI Международном молодежном
медицинском конгрессе «Санкт-Петербургские научные чтения – 2015» (Санкт-
Петербург, 2015); Всероссийской научно-практической конференции
«Агаджаняновские чтения» (Москва, РУДН, 2016); V Съезде физиологов СНГ и V
Съезде биохимиков России (Сочи-Дагомыс, 2016).
Диссертационная работа апробирована на расширенном заседании кафедр нормальной физиологии, патологической физиологии, анатомии, пропедевтики детских болезней ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный медицинский университет», кафедры анатомии и физиологии и кафедры медицинской биохимии, клинической лабораторной диагностики и фармации ФГАОУ ВО «СевероКавказский федеральный университет».
Результаты исследования внедрены в практическую деятельность ГБУЗ СК «Туркменская РБ», ГБУЗ СК «Краевой эндокринологический диспансер» г. Ставрополя.
Материалы комплексного эколого-физиологического исследования
используются в учебном процессе ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный медицинский университет», ФГБОУ ВО «Кубанский государственный медицинский университет» при чтении лекций и проведении практических занятий.
По материалам диссертационного исследования опубликовано 18 печатных работ, в том числе 4 – в изданиях, включенных в Перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные результаты научных исследований на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 145 страницах компьютерного текста, состоит из введения, обзора литературы, глав с описанием материалов и методов исследования, собственных результатов, обсуждением результатов исследования, заключения, выводов, практических рекомендаций, перспектив дальнейшей разработки темы, списка литературы, приложений. Работа иллюстрирована 26 таблицами и 15 рисунками. Библиографический указатель включает 270 работ, из которых 226 принадлежит отечественным и 44 иностранным авторам.
Физическое и половое развитие подростков
Адаптация является одним из фундаментальных свойств организма человека. Проблема адаптации многогранна и комплексна, с ней связано понимание многих вопросов здоровья и патологии человека. Общей фундаментальной проблемой для физиологов различных направлений является проблема единства организма и среды, а главной задачей практического приложения – использование закономерностей процессов приспособления к факторам среды обитания с целью ослабления и предотвращения ее отрицательного воздействия на организм (Агаджанян Н.А. и соавт., 2011). В философском смысле адаптация как одно из фундаментальных свойств живой материи представляет собой одновременно и результат, и средство разрешения внутренних и внешних противоречий жизни, формирующихся на грани здоровья и болезни за счет их столкновения и взаимоперехода (Дичев Т.Г., 2004). Физиологическая наука рассматривает адаптацию как системную реакцию организма на воздействие разнообразных факторов среды. Развитие представлений о механизмах адаптационных реакций связано с исследованиями Г.Селье, получившими продолжение в дальнейших научных исследованиях (Меерсон Ф.З., 1973, 1981; Кривобоков Н.Г. и соавт., 1980; Агаджанян Н.А., 1983, 2006; Гаркави Л.Х. и соавт., 1990).
В процессе онтогенеза организм постоянно приспосабливается к изменяющимся условиям среды, в результате чего формируются устойчивые адаптивные механизмы. При этом происходит формирование определенного адаптивного типа как нормы биологической реакции на комплекс условий окружающей среды (Алексеева Т.И., 1977), обеспечивающей состояние равновесия популяции с этой средой и находящей внешнее выражение в особенностях морфотипа и функциональных характеристик.
Формирование организма человека представляет собой сложный биологический процесс взаимодействия организма с многообразием факторов окружающей среды. Длительное проживание человеческих популяций в привычных условиях обитания определило не только их внешний облик и культурные черты, но и специфические морфофункциональные характеристики и особенности жизнедеятельности организма в целом (Агаджанян Н.А. и соавт., 2010). В свою очередь, индивидуально-типологические особенности определяют функциональные возможности организма и, как следствие, уровень его здоровья.
Адаптация организма обеспечивается скоординированными во времени и пространстве, взаимосвязанными между собой специализированными функциональными системами. Впервые теория о функциональных системах была предложена П.К. Анохиным в 30-60-х годах XX века. Согласно положениям этой теории, функциональная система – это самоорганизующаяся и саморегулирующаяся динамическая организация, объединенная нервными и гуморальными механизмами регуляции, составные компоненты которой обеспечивают достижение полезных для самой функциональной системы и организма в целом адаптивных результатов, удовлетворяющих его потребности.
Важнейшее значение для понимания механизмов формирования функциональных систем в процессе индивидуального развития имел сформулированный А.Н. Северцовым (1939) принцип гетерохронии развития в теории системогенеза, согласно которому в процессе онтогенеза анатомически целостные органы и физиологические системы созревают постепенно и неодновременно. Развивая предложенный А.Н. Северцовым принцип гетерохронии, П.К. Анохин (1948) разработал теорию cиcтемогенеза. Данная теория базируется на экспериментально подтвержденных исследованиях раннего онтогенеза, выявивших постепенное и неравномерное созревание отдельных элементов каждой структуры или органа, которые консолидируются с элементами других органов, задействованных в реализации данной функции, и, интегрируясь в единую функциональную систему, осуществляют принцип «минимального обеспечения» целостной функции. Разные функциональные системы в зависимости от их значимости в обеспечении жизненно важных функций созревают в разные cроки постнатальной жизни. Это обеспечивает высокий приспособительный эффект развития организма на каждом этапе онтогенеза, отражая надежность функционирования биологических систем. Именно надежность функционирования биологических систем является одним из общих принципов индивидуального развития (Маркосян А.А., 1969).
С этих же позиций адаптация человека определяется как «способность его функциoнальныx систем обеспечивать достижение значимых результатов». Адаптация организма происходит за счет перестройки функций, взаимосвязей и структур организма в пределах имеющихся биологических возможностей для реализации своих потребностей и поддержания гомеостаза. Реакция организма в ответ на воздействие факторов окружающей среды зависит от силы и времени воздействия, а также aдаптaциoнных возможностей организма, которые определяются наличием функциональных резервов. В свою очередь, под функциональными резервами понимают диапазон возможного уровня изменений функциональной активности физиологических систем, который может быть обеспечен активационными механизмами организма. Функциональные резервы могут быть связаны с изменением обмена энергии и формируются благодаря пeрeстpойкe систем регуляции и включению в функциональную систему новых дополнительных структур или замене одной формы реакции на другую. Функциональные резервы – это, прежде всего, резервы регуляторных механизмов (Газенко О.Г., 1987). По мнению Р.М. Баевского, функциональные резервы представляют собой информационные, энергетические и метаболические ресурсы организма, обеспечивающие его конкретные aдaптaциoнныe возможности. Для того, чтобы мобилизовать эти ресурсы при изменении условий окружающей среды, необходимо определенное напряжение регуляторных систем. И именно степень напряжения регуляторных систем, необходимая для сохранения гомеостаза, формирует функциональное состояние человека и уровень его адаптационных возможностей.
Состояние целостного организма в значительной степени определяется оптимальностью регуляторных механизмов и управляющих воздействий, их способностью обеспечить уравновешенность организма со средой и необходимую адаптацию к условиям существования. При этом по степени напряжения механизмов регуляции и уровню функциональных резервов определяется «цена адаптации». При срыве адаптации плата за нее становится чрезмерно большой и эффективность адаптации равна нулю. Чем выше функциональные резервы организма, тем выше устойчивость организма и ниже «цена адаптации».
Физиометрические методы
Вариационная пульсометрия отражает получение закона распределения кардиоинтервалов как случайных величин. Для этого строится кривая распределения – гистограмма. В нашем исследовании анализировались следующие показатели:
Мода (Мо, мс) – является наиболее часто встречающимся в данном динамическом ряде значением кардиоинтервалограммы, отражающим наиболее вероятный уровень функционирования сердечно-сосудистой системы.
Амплитуда моды (АМо, мс) – это число кардиоинтервалов, соответствующих значению моды, в процентах к объему выборки. Этот показатель отражает стабилизирующий эффект централизации управления ритмом сердца, обусловленный активацией симпатического отдела вегетативной нервной системы.
Индекс напряжения регуляторных систем (SI, усл.ед.) – отражает степень централизации управления ритмом сердца и характеризует, в основном, активность симпатического отдела ВНС.
Показатель активности регуляторных систем (ПАРС). Комплексная оценка ВРС предусматривает диагностику функциональных состояний на основании показателя активности регуляторных систем (ПАРС). Он вычисляется в баллах по специальному алгоритму, учитывающему статистические показатели, показатели гистограммы и данные спектрального анализа кардиоинтервалов. ПАРС позволяет дифференцировать различные степени напряжения регуляторных систем и оценивать адаптационные возможности организма (Баевский Р. М., 1979).
Вычисление ПАРС осуществляется по алгоритму, учитывающему следующие пять критериев: A. Суммарный эффект регуляции по показателям частоты пульса (ЧП). Б. Суммарную активность регуляторных механизмов по среднему квадратичному отклонению – SD. B. Вегетативный баланс по комплексу показателей: Ин, RMSSD, HF, 1C. Г. Активность вазомоторного центра, регулирующего сосудистый тонус, по мощности спектра медленных волн 1-го порядка (LF). Д. Активность сердечно-сосудистого подкоркового нервного центра или надсегментарных уровней регуляции по мощности спектра медленных волн 2-го порядка (VLF). Значения ПАРС выражаются в баллах от 1 до 10. На основании анализа значений ПАРС могут быть диагностированы следующие функциональные состояния: 1. Состояние оптимального напряжения регуляторных систем, необходимое для поддержания активного равновесия организма со средой (норма ПАРС 1-2). 2. Состояние умеренного напряжения регуляторных систем, когда для адаптации к условиям окружающей среды организму требуются дополнительные функциональные резервы. Такие состояния возникают в процессе адаптации к трудовой деятельности, при эмоциональном стрессе, при воздействии неблагоприятных экологических факторов (ПАРС 3-4). 3. Состояние выраженного напряжения регуляторных систем, которое связано с активной мобилизацией защитных механизмов, в том числе повышением активности симпатико-адреналовой системы и системы гипофиз-надпочечники (ПАРС 4-6). 4. Состояние перенапряжения регуляторных систем, для которого характерна недостаточность защитно-приспособительных механизмов, их неспособность обеспечить адекватную реакцию организма на воздействие факторов окружающей среды. Избыточная активация регуляторных систем уже не подкрепляется соответствующими функциональными резервами (ПАРС 6-8). 5. Состояние истощения (астенизации) регуляторных систем, при котором активность управляющих механизмов снижается (недостаточность механизмов регуляции), и появляются характерные признаки патологии. Специфические изменения отчетливо преобладают над неспецифическими (ПАРС 8-10).
Взятие венозной крови для исследования количественных и морфологических свойств клеток крови проводили в соответствии с общими правилами сбора материала для исследования клеток крови (Бондарь Т.П. и соавт., 2003.; Тиц Н.У., 2003).
Подсчет и дифференцировку клеток периферической крови проводили на автоматическом гематологическом анализаторе «Medonic» с применением кондуктометрического метода, автоматическим взятием и разведением пробы. Взятие крови из вены проводили с использованием вакуумной системы BD Vacutainer, содержащей стандартное количество антикоагулянта ЭДТА.
В нашей работе анализировались следующие показатели периферической крови: RBC – (red blood cells) – общее количество эритроцитов (1012/л); WBC – (white blood cells) – общее количество лейкоцитов (109/л); PLT – (platelet) – общее количество тромбоцитов в периферической крови (109/л); HGВ – (hemoglobin) – концентрация гемоглобина в крови (г/л), эритроцитарные индексы: MCV – (mean corpuscular volume) – средний корпускулярный объем эритроцита (фемтолитры – фл); MCH – (mean cell hemoglobin) – среднее содержание гемоглобина в эритроците (пикограммы – пг); MCHC – (mean cell hemoglobin concentration) – концентрация гемоглобина в эритроците (г/дл); MPV – (mean platelet volume) – средний объем тромбоцита (фл); RDW – показатель, отражающий степень анизоцитоза (%).
Лейкоцитарную формулу подсчитывали следующим образом. Мазки для подсчета готовили из капли крови фиксированного объема на шлифованных стеклах с использованием пластикового шпателя для растяжки мазков. Высушенные мазки окрашивали по методу Романовского-Гимзе. Для этого мазки фиксировали этиловым спиртом 30 мин. Высохшие фиксированные мазки окрашивали красителем в течение 20 мин., затем промывали проточной водой и высушивали на воздухе.
С помощью объектива 10х (малого увеличения) находили край мазка крови. Наносили каплю иммерсионного масла и, не меняя положения стекла, переводили иммерсионный объектив (90х) таким образом, чтобы он погрузился в каплю масла. Подбирали с помощью микровинта соответствующее фокусное расстояние, устанавливая четкую видимость клеток. Дифференцирование лейкоцитов проводили с помощью 11-клавишного счетчика; подсчитывали не менее 100 лейкоцитов.
Подсчет лейкоцитов проводили, передвигая мазок следующим образом: клетки считали, отступив 2-3 поля зрения от края мазка, затем 3-5 полей зрения вдоль края мазка, затем 3-5 полей зрения под прямым углом по направлению к середине мазка, снова 3-5 полей зрения параллельно краю, затем под прямым углом по направлению к краю и т.д., таким образом, стекло двигали по зигзагу (линия «меандра»). Просчитав около половины клеток на одном крае мазка, меняли положение стекла, и другую половину клеток считали на противоположном крае.
Адаптационные возможности организма подростков разных этнических групп с учетом показателей вариабельности сердечного ритма
В клиноположении средние значения SDNN в обеих группах школьниц находились пределах физиологической нормы. При выполнении нагрузочной пробы происходило снижение значений SDNN в обеих группах девочек, более выраженное у русских школьниц. Как и в группах мальчиков, нами также выявлено наличие симпатоников и ваготоников среди девочек. При этом более неблагоприятный прогноз развития функциональных нарушений касается русских девочек, имеющих большую активность симпатических влияний. Туркменские девочки характеризовались выраженным влиянием парасимпатического отдела на регуляцию сердечного ритма. Установленная особенность подтверждалась средними величинами SDNN и RMSSD. Анализ данных показателей среди русских девочек установил увеличение тонуса симпатической нервной системы, свидетельствующее о напряжении механизмов регуляции и снижении адаптационных возможностей.
Изучение показателей вариационной пульсометрии у девочек-подростков выявило особенности управления ритмом сердца (таблица 13).
Доминирующее влияние парасимпатического отдела ВНС установлено у девочек русской национальности, имеющих бльшие величины Мо как в клино-, так и в ортоположении. В группе русских девочек в покое и при выполнении нагрузки вклад симпатической компоненты на регуляцию сердечного ритма оказался выше, что подтверждается бльшими значениями АМо (44,38±4,27 и 53,55±5,71 соответственно). Значения SI также указывали на бльшую активность симпатической нервной системы на регуляцию сердечного ритма у русских школьниц (163,81±39,18), у туркменок же значения SI оказались в пределах нормы (109,16±18,18).
Анализ высокочастотной составляющей спектра НF% мощности колебаний сердечного ритма среди девочек-подростков выявил доминирующее влияние парасимпатического отдела на сердечный ритм в клиноположении (таблица 14). В ортоположении наблюдалось снижение значений НF%, связанное с усилением симпатических влияний ВНС, наиболее выраженным в выборке русских девочек подростков.
Показатель LF% в клиноположении оказался выше нормы у представительниц русской и туркменской национальностей. В результате выполнения ортопробы произошло увеличение мощности колебаний сердечного ритма, отражающее высокую активность вазомоторного центра, в большей степени свойственных группе русских девочек (57,14±2,06). Значения VLF-волны не выходили за пределы нормальных величин, но при проведении нагрузочной пробы у туркменок установлены большее психоэмоциональное напряжение и активизация метаболических процессов в сравнении с русскими.
В комплексной оценке функционального состояния организма ведущая роль принадлежит ПАРС, позволяющему не только исследовать изменения вегетативного баланса, но и оценить состояние адаптационных возможностей организма. В клиноположении подростки характеризовались состоянием выраженного напряжения регуляторных систем (ПАРС4-6), при этом большие значения ПАРС наблюдались у русских (5,41±0,40) и туркменских мальчиков (5,05±0,43) в сравнении с русскими (4,86±0,26) и туркменскими девочками (4,7±0,32). Выполнение ортопробы привело к изменению распределения ПАРС среди подростков. У русских девочек выявлено состояние перенапряжения регуляторных механизмов (ПАРС6-8 – 6,13±0,33), сопровождающееся снижением защитно-приспособительных реакций организма. В остальных группах подростков сохранялось состояние выраженного напряжения (у русских мальчиков ПАРС составил 5,64±0,47, у туркменских мальчиков – 5,31±0,39 и 5,7±0,33 – у туркменских девочек).
Изучение внутригрупповых различий процентного распределения ПАРС у мальчиков-подростков выявило в клиноположении доминирование значений ПАРС, соответствующих состоянию умеренного напряжения регуляторных систем (ПАРС3-4) в группе туркменских мальчиков (52,7%) и выраженного напряжения (ПАРС4-6) у русских мальчиков (41,7%) (рисунок 17). клиноположение ортоположение
Распределение ПАРС среди мальчиков русской и туркменской национальностей В группе русских подростков также отмечался высокий процент встречаемости ПАРС3-4 (35,7%). Обращает на себя внимание отсутствие мальчиков с оптимальным напряжением (ПАРС1-2) в обеих группах обследуемых и истощением регуляторных систем (ПАРС8-10) у русских мальчиков. В ортоположении в группе русских мальчиков значения ПАРС4-6 также оставались преобладающими (35,7%), однако увеличился процент подростков с перенапряжением регуляторных систем (29,7%), сопровождающимся недостаточностью адаптивных реакций. Кроме того, в данной выборке выявлены подростки как с оптимальным напряжением (6,0%), так и истощением систем регуляции (6,0%). В группе туркменских мальчиков доминирующим оказалось состояние выраженного напряжения (47,3%), в то же время уменьшился процент мальчиков с состоянием перенапряжения (15,3%), и обнаружены подростки с оптимальным напряжением регуляторных систем (5,5%).
Сравнительный внутригрупповой анализ ПАРС с учетом процентного распределения среди девочек-подростков выявил преобладание состояния выраженного напряжения (ПАРС4-6) в обеих группах девочек (рисунок 5).
Гормональный статус подростков разных национальностей
В процессе адаптивной перестройки организм вынужден платить определенную «цену» адаптации, сопровождающейся напряжением регуляторных механизмов и тесным взаимодействием физиологических систем. При этом, чем больше систем включается в данный процесс, и чем теснее эти взаимосвязи, тем напряжннее протекает процесс адаптации. В аспекте вышеуказанного нами изучены корреляционные взаимосвязи морфофункциональных показателей и уровня гормонов в сыворотке крови в популяционных группах подростков с учетом этнической принадлежности.
Проведенный корреляционный анализ выявил ряд значимых взаимосвязей морфофункциональных показателей и уровня стероидных гормонов у мальчиков-подростков разных национальностей (таблица 25). Установлена заметная обратная связь кортизола (К) и показателя роста в группе русских мальчиков, тогда как у мальчиков-туркменов данная связь оказалась менее значимой. В то же время в выборке русских мальчиков наблюдались достоверные выраженные прямые связи тестостерона (Т) с ростовым (р=0,019) и весовым (р=0,036) показателями. С показателем САД установлены статистически значимые (р0,05) функциональные связи кортизола и тестостерона в группе мальчиков туркменской национальности, а у русских мальчиков эти взаимосвязи оказались менее значимыми.
Изучение взаимосвязей уровня гормонов и показателей периферической крови выявило прямую заметную (у русских мальчиков) и слабую (у туркменских мальчиков) связь К и RBC. С уровнем HGB взаимосвязь оказалась прямой заметной в обеих группах. Статистически значимая (р=0,012) выраженная связь К установлена с показателем МСНС в группе мальчиков-туркменов. Также наблюдалась заметная положительная взаимосвязь с MPV в выборке туркменских мальчиков. Взаимосвязь уровня Э и RBC носила слабый обратный характер в обеих группах мальчиков.
Далее нами рассмотрены взаимосвязи гормонов и показателей ВСР в клиноположении. В группе мальчиков туркменской национальности установлены выраженные отрицательные взаимосвязи показателя парасимпатической активности RMSSD с уровнем К, Т и достоверная (р=0,002) функциональная отрицательная связь – с Э. Следует отметить, что в группе русских мальчиков данные связи оказались менее выраженными. Среди показателей вариационной пульсометрии особая значимость придается АМо и SI, отражающим активность симпатического отдела ВНС. Нами установлена выраженная прямая связь К, Т с вышеуказанными показателями, в большей мере проявляющаяся у русских подростков. А в группе туркменских мальчиков выявлена тесная прямая взаимосвязь SI с уровнем Э.
Спектральный анализ ВСР отражает вклад парасимпатической (HF) и симпатической (LF, VLF) систем в регуляцию сердечной деятельности. Корреляционный анализ К и спектральной составляющей HF установил выраженную обратную связь у русских мальчиков, а у их туркменских сверстников – только заметную. Взаимосвязь Т и показателя HF носила выраженный обратный характер у туркменских мальчиков. Корреляция Э с высокочастотным показателем HF позволила выявить статистически значимую (р=0,019) весьма тесную связь у туркменских подростков. С LF-компонентой мощности спектра и уровнем К установлена статистически значимая (р=0,001) положительная функциональная связь у русских подростков и заметная – у туркменских. С уровнем Э у русских мальчиков наблюдалась положительная выраженная связь, а у туркменов данные связи не обнаружены. Показатель VLF отражает психоэмоциальное напряжение и является чувствительным индикатором управления метаболическими процессами, а стероидные гормоны, как известно, принимают участие в регуляции обмена веществ в организме. В нашем исследовании установлена тесная прямая взаимосвязь К с показателем VLF у русских мальчиков. С остальными гормонами выявлены связи только в группе мальчиков-туркменов: с Т – заметная и выраженная – с уровнем Э.
Следующим этапом нами рассмотрены корреляционные взаимосвязи изучаемых показателей в группах девочек-подростков в зависимости от фазы ОМЦ (таблица 26). С ростовым показателем обнаружена обратная заметная связь К с показателем роста в ФФ в группе русских девочек. В обеих группах девочек в ФФ установлены обратные заметные связи уровня Э и роста, а в ЛФ – достоверная обратная тесная связь (р=0,015) только в группе русских девочек.