Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Количественная характеристика функциональных систем, обеспечивающих метаболизм и работоспособность у лиц, проживающих в условиях Крайнего Севера

3

v: .)

На правах рукописи

Светличная Галина Николаевна

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ

МЕТАБОЛИЗМ И РАБОТОСПОСОБНОСТЬ УЛИЦ, ПРОЖИВАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА.

14.00.17 - нормальная физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Москва 1995

Работа выполнена в научно-исследовательском институте Медицинских проблем Севера СО РАМН, г. Красноярск Научный консультант:

доктор медицинских наук, профессор В.И.Бадиков

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор К.В.Гавриков

доктор биологических наук, профессор В.М.Смирнов

доктор медицинских наук, профессор В.И.Тхоревский

Ведущее учреждение: Научно-исследовательский институт экспериментальной медицины РАМН.

Защита диссертации состоится "2/" 199 г. в -/£> часов

на заседании специализированного ученого совета Д 001.08.01 при Научно-исследовательском институте нормальной физиологии им. П.К.Анохина РАМН (103009, Москва, ул.Герцена, 6).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Научно-исследовательского института нормальной физиологии им. П.К.Анохина РАМН.

Автореферат разослан " 199Уг.

Ученый секретарь Специализированного совета кандидат медицинских наук

В.А.Гуменюк

Актуальность исследования. Основным богатством государства, остоянием любой нации является здоровье населения. Поэтому ведущей роблемой медицинской науки была и остается проблема его сохранения. ; связи с этим актуальной задачей социальной и экологической шзиологии является выбор методологии проводимых исследований, азработка универсальных критериев оценки, диагностика здоровья и зучение его механизмов (К.В.Судаков, 1985, 1990-1995; В.А.Лищук, 1992; [.А.Агаджанян, 1994; Ю.П.Гичев, 1995). Для регионов с экстремальными :ловиями жизни их насущность не вызывает сомнения, ибо большая часть каптированного населения "неблагоприятных" регионов служит ундаментом в закладке и формировании нового здорового генофонда оссии. Кроме того, решение подобного рода задач необходимо для )здания и реализации программ диагностики, прогнозирования здоровья ^селения, программ по разработке мер укрепления и повышения ;тойчивости организма человека к факторам окружающей среды З.А.Макаров, Н.В.Морозов, 1991).

В условиях Крайнего Севера организм человека подвержен «действию климатических, геофизических и космических факторов, олод, резкие колебания температуры и колебания атмосферного тления, повышенная влажность, высокая активность гелиокосмических /чей, фотопериодизм, частые возмущения в ионосфере, возрастающая к гверу напряженность и изменчивость магнитного поля Земли, ставляют организм человека приспосабливаться жить и работать, эстигается это благодаря перестройке физиологических функций, [агодаря развитию сложного комплекса морфофункциональных шспособительных механизмов на различных уровнях: на уровне клеток, :аней, органов, систем, организменном уровне для формирования нового стояния адаптированности (А.П. Авцын, А.Г.Марачев, 1975; Г.К.Раков, 78; Н.А.Агаджанян ,1981).

Главной особенностью адаптационного процесса являете; перестройка функциональных систем гомеостатического уровш организма человека в соответствии с измененными условиями среды Многочисленные адаптационные реакции зависят от индивидуальны; особенностей, конституции и определяют скорость развития периодо] адаптации. Наиболее неблагоприятным периодом адаптации являете; период относительно стабильного состояния организма. В этот nepnoi требуется постоянное усилие и напряжение регуляторных систем, которое впоследствии приводит к истощению резервных возможностей организма срыву адаптационных механизмов и к потере здоровья (В.П.КазначееЕ 1980).

К настоящему времени накоплен достаточно обширный клиннко физиологический MaTqina.T по оценке функционального состояли отдельных физиологических показателей организма человек; проживающего в условиях Крайнего Севера (В.П.Казначеев, 1978-198' А.Г.Марачев, 1980; Т.И.Андронова, Н.Р.Деряпа, А.П.Соломатин, 198: К.Р.Седов, Ю.И.Бородин, 1983; А.П.Авцын с соавт., 1985).

В развитии адаптационного процесса ведущее место занимае сердечно-сосудистая система. Установлено, что ее функциональнс состояние определяется фазой адаптации (А.Т.Пшоннк,197( Н.П.Неверова 1972; В.В.Колпаков, 1987; Е.А.Зайцев, 198. Л.С.Поликарпов, 1988; А.Г.Щедрина с соавт.,1989; Н.А.Балашова, 1991 др.); полярным стажем (Бартон, Эдхолм, 1957; Н.П.Неверова, 1970, 197 Ф.Г.Жданова, 1994); сезонами года (А.Б.Бабаев, 1982; К.Р.Седов, 198 Е.И.Головачева, 1992; J.Erikssen, 1979).

В условиях Севера изменяются все виды обмена: углеводны] белковый (Т.И.Андронова, Н.П.Неверова, 1969; И.Ф.Рябинин, 197 Н.Р.Деряпа, Н.Ф.Рябинин, 1977; Н.И.Бобров, 1979). Особенно изменяет« липндный обмен, о чем свидетельствует изменчивость многих er

лрактеристик (Л.Е.Панин, 1978, 1980, 1983; Л.И.Соловей, 1985-1992; .Т.Манчук. 1986; М.П.Смирнова, 1988; В.П.Терещенко, 1991; Г.С.Булыпш )92). Новосибирскими учеными под руководством Л.Е.Панина (1978-)86) разработана концепция о формировании в условиях высоких широт юлярного метаболического типа" адаптивных реакций, фактеризующегося повышенным использованием жиров в 1ергетическом обмене. Однако, общий энергетический обмен фактически г изучен.

Характеризуя уровень основного обмена пришлого населения одна >уппа авторов указывает на его значительное повышение к должным ■личинам (И.С.Кандрор, К.А.Раппопорт, 1954, 1958, 1961-1968; .И.Бобров, 1059; Г.М.Данишевский, 1968; Н.Л.Добронравова, 1960, 1962, '68; L.Jrvicl, 1972), друпте - на снижение (А.Д.Слоним, 1949; .М.Тихомиров,1973; В.И.Клопов, 1976; J. Burton, O.G.Edholm, 1957; G.Eciholt, H.Lewis, 1964; Y.Ohkubo, 1974).

Кислородному режиму человека в условиях Севера посвящена жография В.Ю.Куликова, Л.Б.Ким (1987), где освещаются отдельные просы потребления кислорода, связанные с фазами адаптации (Л.Б.Ким, Ю.Куликов, 1984), частично приводятся данные о сезоннных изменениях З.С.Шевченко с соавт., 1976; В.Ю.Куликов, Л.Б.Ким, 1987), подробно осматривается влияние холода на потребление кислорода .В.Тендитная, 1977; N.E.Thompson 1979), характер труда (М.Г.Лученко с авт., 1978; K.Kukkonen, A.Ruwnian, 1981). Потребление кислорода в ювиях Севера повышено по отношению к должной величине. .Г.Марачев, (1980), А.П.Милованова (1984), Н.С.Прилипко, .М.Перельмана (1990), С.И.Краюшкина (1991), J.Lepa!uoto(1989), inhard H.Wett (1990)).

При изучении состояния физической работоспособности человека в ювиях высоких широт, исследователи установили зависимость ее

характеристик от метеорологических и гелиогеофизических факторо! (A.M. Арингазина, К.У.Кисенов, 1989; Н.С.Прилнпко, Ю.М.Пелерман 1990; S.K.Hondetab, 1969; L.Buck, 1980), сезонных колебаний (А.Б.Бабие! 1982; J.Erikssen, 1979), снижение ее величины в зависимости от полярногс стажа (В.И.Турчинский, 1977). У коренного населения она выше, чем ] пришлого (С.Р.Кузнецов, 1988). Существенное значение на уровеш физической работоспособности оказывает состояние сердечно-сосудисто! и дыхательной систем (Н.Р.Деряпа, И.Ф.Рябинин, 1977; К.Р.Седов, 1988 В.П.Чащин, И.И.Диденко, 1990).

Несмотря на фундаментальность проведенных исследован!»] следует заметить, что они получены в искусственных условиях покоя и н дают представления о механизмах, обеспечивающих нормальнук жизнедеятельность в целом всего организма. Поэтому к настоящем времени не сформировалось единого представления о состоянии основны физиологических параметров здоровья человека, проживающего условиях высоких широт.

Причиной отставания в исследованиях экологической физиологи! на наш взгляд, является отсутствие единой методологии i унифицированных методов оценки резервов адаптации к конкретньи условиям. Новые возможности в этом плане открывает теори функциональных систем (П.К.Анохин, 1968; К.В.Судаков, 1984; 1987; 199( А.Н.Меделяновский, 1970, 1987; А.К.Мамедов 1987; Е.Ф.Полежаев, 1994).

"Чтобы сохранить на уровне высокой надежности т функциональные системы, которые служат поддержанию жизни здоровог организма, внимание исследователей должно быть направлено н вскрытие механизмов устойчивости нормальной функции организм: методами системного представления о всех видах деятельности человека целом" - писал П.К.Анохин (1937).

В связи с этим мы провели системно-количественный анализ функциональных систем контингента лиц, проживающих и работающих в /словиях Севера, используя методы, разработанные в лабораториях шститута нормальной физиологии им. П.К.Анохина под руководством 1кадемпка К.В.Судакова (1983 - 1995).

Интегральным показателем ведущих функциональных систем омеостатического уровня являются параметры физической )аботоспособностн, которые служат количественным маркером (даптацнонного процесса. Кроме того, показатели физической )аботоспособносги могут служить количественным выражением фпспособительного результата деятельности всего организма, являются 'ниверсальным критерием в диагностике состояния здоровья человека.

Поэтому мы считали целесообразным проведение комплексного 1сследованпя - изучение в динамике состояния физической )аботоспособности и ведущих функциональных систем ее >беспечивающпх у людей, длительно проживающих в условиях Крайнего Гeвqэa с учетом возраста и периода года.

Задача исследования - раскрыть механизмы перестройки [шзиологических функций у лиц, проживающих в условиях Крайнего Гевера, оценить их резервные возможности и оценить "как", какой физиологической ценой", каким напряжением достигается фиспособительный результат их деятельности.

Цель и задачи исследования. Цель исследования: изучить взаимодействие ведущих функциональных систем гомеостатического 'ровня (ФС под^эжания постоянства АД, ФС поддержания газового остава крови, ФС поддержания постоянства гемодинамики в общей Ьункционалыюй системе обеспечения физической работоспособности лиц, длительно проживающих в условиях Крайнего Севера с учетом их озраста и периода года (фотопериодизм).

При этом основное внимание было сосредоточено на решении следующих задач:

1. Изучить особенности энергообмена в состоянии покоя и при работе различной интенсивности у здоровых мужчин 20-59 лет жителей высоких и средних широт Восточной Сибири.

2. Изучить характер типа вегетативной регуляции различных возрастных групп, в различные периоды года в условиях проживания на Крайнем Севере.

3. Изучить количественные параметры физической работоспособности и ее гомеостатическое обеспечение у здоровых мужчин пришлого населения, длительно проживающих в условиях Крайнего Ceвqзa в возрасте 20-59 лет в различные периоды года, в сравнительном оценке с аналогичными данными жителей средних широт Восточной Сибири.

4. Изучить характер взаимодействия межсистемных I внутрисистемных взаимоотношений функциональных систем обеспечивающих физическую работоспособность исследуемых лиц I состоянии относительного покоя и на этапах нагрузочной пробы с учетод их возраста, периода года, региона проживания.

5. Изучить степень скоррелированности элементов функцио нальных систем обеспечения физической работоспособности у здоровы; мужчин в зависимости от их возраста и периода года.

Положения, выносимые на защиту

1. В условиях проживания на Крайнем Севере каждый период год; характеризуется определенным уровнем метаболизма: минимальный - ] период полярной ночи, максимальный - в период полярного дня.

2. В течение года в условиях высоких широт изменяется тону вегетативной нервной системы. Установлены периоды года преобладанием ваготонических влиянии (вхождение в полярную ночь I

ернод полярно!! иочп) п период года, когда преобладают шпатикотонические влияния (период выхода из полярной ночи и период олярного дня). С возрастом преобладают ваготонические влияния.

3. В условиях Крайнего Ceвqэa физическая работоспособ-ность и эстояние функциональных систем ее обеспечения имеют выраженную нркааннуальную динамику.

4. В течение года пqэиoд полярной ночи характеризуется акснмальным уровнем физической работоспособности, а период олярного дня - минимальным уровнем.

5. В каждый период года работоспособность обеспечивается шамическими перестройками функциональных систем - поддержания Д, газового состава крови, поддержания гемодинамики.

6. Системная перестройка ведущих функциональных систем, Зеспечивающих работоспособность, сопровождается изменением фактера взаимодействия составляющих их элементов, в зависимости от фиода года, возраста исследуемых и региона проживания.

7. Математический метод - метод корреляционной адаптометрии эзволил количественно описать характер и степень перестроек ¡аимодействня элементов функциональных систем, обеспечивающих изическую работоспособность в зависимости от возраста исследуемых и фиода года.

Научная новизна исследований

Впервые установлено, что фотопериодизм изменяет уровень гтаболизма. В свою очередь это является стимулом к динамической гжсистемной и внутрисистемной перестройке функциональных систем, Зеспечивающих работоспособность (снижение потребления кислорода в элярную ночь сопровождается снижением МОК, при этом ОПС эзрастает).

Впервые в условиях Крайнего Севера изучены характеристики энергообмена человека в состоянии покоя и при физической работ* различной интенсивности. Неадекватный расход энергии при физически* нагрузках, высокая калорическая стоимость 1кГм приводят ь малоэффективной работе, что является одним из лимитирующих факторов физической работоспособности человека,, проживающего в условия? Крайнего Севера.

Установлено изменение тонуса вегетативной нервной системы I течение года, при этом возраст оказывает существенное влияние.

Впервые изучены количественные показатели основны> функциональных систем, обеспечивающих работоспособность здоровы? мужчин пришлого населения каждого десятилетия 20-59 лет, длительнс проживающих в условиях Крайнего Севера. Установлена изменчивостт физической работоспособности и функциональных систем ее обеспечения обусловленная нарушенным в течение года световым режимом.

Период полярного дня сопровождается разнонаправленными изменениями функций внешнего дыхания, работы сердца и сосудов (развитие функционального десинхроноза). Развитие функционального десинхроноза сопровождается напряженной работой сосудов пли сердца что выявляет "слабое звено" системы и является "фактором риска" I развитии сердечно-сосудистых заболеваний в условиях высоких шпрот .

Впервые для оценки взаимосодействия элементов в функциональны? системах, обеспечивающих уровень работоспособности использовав математический метод - метод корреляционной адаптометрии.

Установлено влияние периода года и возраста ш скоррелированность (вес корреляционного графа С) параметров функциональных систем, обеспечивающих физическук

ра ботоспособность.

Научно-практическая ценность работы. Выполнение настоящего сследования было определено планом реализации целевых программ Здоровье человека в Сибири", "Север - экология человека региона райнего Севера", а также являлось фрагментами тем: номер эсударственной регистрации 810915665 "Изучить морфофункциональные :обенностн регуляторных и гомеостатических систем организма и дзработать мq^oпpнятия по рационализации методов лечения и рофилактпкн основной патологии населения Крайнего Севера", Особенности функционального состояния кардиореспираторной и лделнтельной систем у жителей Крайнего Севера в онтогенезе в норме и 1толопш", номер государственной регистрации 08150082510.

Теоретическое значение работы заключается в том, что установлено появление "функционального десинхроноза", обусловленного фкааннуальным биоритмом человека в процессе длительного зоживания в условиях Крайнего Севера.

Изменение в течение года кислородного режима сопровождается шряженным функционированием сосудов и сердца, что свидетельствует о лабом звене" системы и "факторе риска" для развития вегетососудистых ¡стоит), в последующем приводящих к сердечно-сосудистым болеваниям. С возрастом снижаются адаптационные возможности, >торые проявляются на высоте нагрузочной пробы и являются шзнаками скрытой сердечной недостаточности.

Результаты научных исследований использованы в комплексе ишико-диагностических мероприятий кардиологических больных в чебных учреждениях гг. Красноярска и Норильска; на кафедре юпедевтики внутренних болезней и кафедре внутренних болезней №2 эасМИ. Кроме того, использованы при профилактических осмотрах для [емки состояния здоровья и выявления сердечно-сосудистых заболеваний учебных заведениях (КПИ, СТА, завод - ВТУЗ), на промышленных

предприятиях (ПО "Искра", ЦЭН, Биохимзавод), при ежегодных осмотра> летного состава авиаотрядов г.Норильска и г.Талнаха, военнослужащш УГПС-7 УВД г.Норильска, при оценке степени тренированности сборно! края по лыжным гонкам, хоккейной команды "Енисей", LLIBCM и ОР пс классической борьбе.

Полученные данные внедрены в практику лечебных учрежден!» кардиологического профиля, в работу медсанчастей учрежденш гг.Норильска, Красноярска, Талнаха.

Внедрение результатов в практику. Результаты нсследованга внедрены в практику лаборатории Полярной медицины СО РАМН г.Норильск; медицинской части №1, г.Норильск; кафедр пропедевтик! внутренних болезней, лечебной физкультуры и врачебного контрол; медицинского института, г.Красноярск; отделения функционально! диагностики Института медицинских проблем Севера СО РАМН краевого спортивного диспансера; кабинетов функционально! диагностики МСЧ №7 и МСЧ №10, г.Красноярск.

На основании полученных данных разработан и внедрен в работ Оздоровительного центра Сибирской Технологической Академш "Паспорт здоровья".

Концепция. Экстремальные экологические условия жизни н Крайнем Севере нарушают согласованную деятельность функциональны систем гомеостатического уровня, обеспечивающих биологические ритм! и приспособление организма человека к окружающей среде.

Фотопериодизм изменяет тип вегетативной регуляции и уровен метаболизма в течение года, что приводит к рассогласован ш деятельности функциональных систем, обеспечивающих физическу! работоспособность. Степень дезинтеграции ФС определяется периодо года и возрастом жителя высоких широт.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Всесоюзной конференции "Методы функциональной диагностики" Москва, 1984); VIII научной методической конференции по проблеме физического воспитания и спортивной медицины на Севере (Архангельск, 986); конференции "Актуальные проблемы охраны и укрепления здоровья рудящихся и населения города"(Красноярск, 1987); Всесоюзной ;онференции "Здоровье и массовая физическая культура" Новосибирск, 1988); IX региональной научно-практической конференции ю проблеме физического воспитания и спортивной медицины на Севере Архангельск, 1988); Всесоюзной конференции "Развитие

[роизводительных сил Сибири и задачи ускорения научно-технического iporpecca" (Новосибирск, 1989); региональной конференции "Актуальные [роблемы кардиологии на Дальнем Востоке" (Биробиджан, 1990); VI всесоюзном симпозиуме 'Эколого-физиологические проблемы адаптации" Красноярск, 1991); региональной конференции "Актуальные проблемы ардиологии Севера и Сибири " (Красноярск, 1991); заседании краевого [аучного общества терапевтов (1991); школе-семинаре "Актуальные опросы северной медицины" (Красноярск, V, 1993); на секции "Медицина" Леждународного конгресса "Окружающая среда для нас и будущих околений, экология и бизнес в новых условиях" (Красноярск, VI, 1993); на 1еждународном симпозиуме "Город XXI века: экология, медицина, кономика" (Санкт-Петербург, VIII, 1993); материалы представлены на тендовом докладе Международной выставки "Технологии для будущего" Красноярск, 1993); итоговой конференции института (февраль, 1994); на Т Всероссийском симпозиуме "Гомеостаз организма и адаптация к кстремальным факторам внешней среды (Красноярск, март, 1995); на егиональной конференции "Новое миропонимание: к синтезу духовных чений, философии, науки, культуры" (Красноярск, апрель, 1995); на II ьезде физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, июнь, 1995);

на международном конгрессе "Народная медицина России - прошлое, настоящее, будущее" (Москва, август, 1995).

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, трех глав исследований, обсуждения и выводов. Она изложена на страницах машинописного текста и содержит 20 таблиц и '51 рисунок. Библиографический указатель состоит из . . . источников.

Материалы и методы исследования

Закономерности системной перестройки физиологических функций организма человека, длительно проживающего в экстремальных условиях Крайнего Севера, обусловлены климатогеографическими особенностями региона. Климат Севера Красноярского края относится к восточносибирскому варианту полярного климата, основные факторы: солнечна* радиация, циркуляция воздуха, подстилающая поверхность (Б.П.Алисог ,1969). Город Норильск расположен на широте 69° 18', долготе 88° 18', ш высоте 60 м над уровнем моря. Характеризуя его климат, выделяют длительные холодные периоды года в сочетании с низким! температурами, с большими скоростями ветра и резкими перепадам! метеорологических факторов. Среднегодовая температура отрицательна) (-9,8°), кроме того - отрицательный радиационный баланс. В декабре i январе солнечная энергия совсем не поступает. Сумма суточной солнечно! радиации к зеленой поверхности при абсолютной прозрачносп атмосферы составляет в ноябре (XI) и феврале (II) - 0,08 кДж/см2, в декабр - 0, а в мае - 3,22 кДж/см2 (М.Н.Будыко, 1971). В г.Норильске по режим; ультрафиолетовой радиации различают 2 периода: период биологическо] тьмы (декабрь-январь) и период биологических сумерек (октябрь-ноябрь февраль-март) (H.A.Мячкова,1983). В условиях г.Норильска на организи

действует специфический для Крайнего Севера фактор - нарушение светового режима - фотопериодизм, создающий условия для неравномерного поступления солнечной энергии в течение года. На широте г.Норильска в течение года происходит смена 8 периодов (рис.1).

Район г.Красноярска расположен в среднем течении р.Енисей на стыке трех геоморфологических районов: долины р.Енисей, прилегающих к ней плато и предгорий Восточного Саяна, широта 56°00', долгота 92°53'. Климат более мягкий, резко континентальный, с малоснежной зимой, коротким теплым летом. Средняя температура воздуха в январе -18,3°, в июле +19,4°.

Обследовано 406 мужчин в возрасте 20-59 лет, из них в условиях Крайнего Севера (г.Норильск) - 271 человек и в условиях средних широт Восточной Сибири (г.Красноярск) - 135. В г.Норильске обследованы студенты и преподаватели завода ВТУЗа горнометаллургического комбината им.Завеняпша, рабочие и ИТР никелевого завода. Полярный стаж более 10 лет, студенты - дети, привезенные на CeBqj в дошкольном возрасте. Исследования в условиях Севера проводились с учетом периода года: вхождение в полярную ночь (ноябрь, XI); период полярной ночи (декабрь, XII); nq^nofl выхода из полярной ночи (февраль, II) и период полярного дня (Maii месяц, V).

В условиях Сибири исследования проводились в один из сопоставимых месяцев года (ноябрь, февраль). В г.Красноярске обследованы студенты Политехнического института, рабочие и ИТР ПО "Искра". Материал анализировался по возрастным группам (ВОЗ, 1971).

В работе использовано 2-х этапное исследование. На первом осуществляется выбор контингента; осмотр врачом-терапевтом; анкетирование; соматометрическое исследование; ЭКГ в 12 стандартных отведениях; вариационная пульсометрия. На втором этапе проводилось комплексное функциональное исследование включающее: изучение

13

19.05.

26.04.

17.08.

16.09

13.01

30.11.

Рис. 1 Продолжительность светлого и темного периодов года на широте г.Норильска

•«стояния функциональной системы, обеспечивающей газовый состав фови; функциональной системы, поддерживающей оптимальный уровень \Д и функциональной системы, обеспечивающей гемодинамику в •остоянпи относительного покоя п на этапах ступенчато-возрастающей физической нагрузки на велоэргометре.

Для осуществления поставленных задач нами был применен гпстемный подход (П.К.Анохин, 1970; К.В.Судаков , 1976-1993) с 1спользованнем метода количественного анализа (А.Н.Меделяновский с •оавт., 1980. 1982). Для изучения характера взаимодействия межсистемных I внутрисистемных взаимоотношений использован математический метод сорреляционной адаптометрии. разработанный в вычислительном центре ГО РАМН А.Н.Горбань, Е.В.Смирновой (1987).

В работе использованы следующие методики: электрокардиография ! отведениях по Небу (ЭКГ6Т-01); определение параметров газообмена -азоанализатор "Spirolit-II" фирмы "Junkalor Dessau"; велоэргометрия велоэргометр фирмы "Siemens"); валюмометрия (газовый счетчик ГСБ-00); тетраполярная грудная реография по методу W.G.Kubicek et al. (1966, 970) в модификации Ю.Т.Пушкаря с соавт. (1975, 1977, 1980) реоплетизмограф РПГ2-02), АД измерялось сфигмоманометром по Сороткову.

В ходе обследования, на всех этапах функциональной активности, инхронно регистрировали и рассчитывали следующие параметры .ыхания, газообмена, гемодинамики: частота дыхания (ЧД), минутный бъем дыхания (МОД), объем вдоха, содержание Ог (VO2) и СО2 (VCO2) в ыдыхаемом. воздухе (в %%), коэффициент эффективности использования ): (ДОг), частота сердечных сокращений (ЧСС), ударный объем (УО), ннутный объем кровообращения (МОК), общее периферическое ровообращение (ОПС), сердечный индекс (СИ), АД систолическое (АДс), 1.Д диастолическое (АДд), АД пульсовое (АДп), АД среднее

гемодинамическое (АДср), работа левого желудочка (РЛЖ), вегетативный индекс Керде (ВМК). Показатели энергозатрат изучались методом непрямой калориметрии. Анализировались: энергозатраты в покое в минуту (ккал/мин); в сутки (общие и удельные величины - ккал/с; ккал/кг; ккал/с/м2); энергозатраты на ступенях нагрузочной пробы: величина дыхательного коэффициента (ДК); энергетическая "стоимость" 1 кГм (кад/кГм); коэффициент полезного действия (КПД) в % и величина дыхательного долга по методике Э.М.Коган.

Эргометрическое исследование проводилось непрерывной, ступенчато-возрастающей нагрузкой. Мощность нагрузки возрастала каждые 3 минуты из расчета 0,5 вт/кг веса обследуемого. Критериями прекращения нагрузочной пробы являлись рекомендации экспертов ВОЗ (1971). Анализировались: величина пороговой мощности и ее удельный параметр (Вт, ВТ/кг); общий объем выполняемой работы и его удельные характеристики (кГм; кГм/кг; кГм/м2); максимальное потребление кислорода МПК (мл/кг/мин).

Изучение состояния вегетативной регуляции ритма сердцг проводилось методом вариационной пульсометрии. Регистрацию 100-12С R-R проводили непрерывно в покое, во II ст.отведенпи. Первична; обработка проводилась с помощью лннейки-кардиометра "Siemens" < точностью 0,01 сек, с последующим построением индивидуальны: гистограмм и вводом первичной совокупности R-R в ЭВМ. Аналн: проводился индивидуально, по возрастным группам и с учетом nin¡ вегетативной регуляции (нормо-, ваго- и симпатотоники). Been обработано 28040 R-R. Анализировались показатели статистическо1 обработки динамического ряда: вариационный размах, варнативност (Дх); величина моды (Мо - наиболее часто встречающееся значени интервалов R-R); амплитуда Мо (АМо в % к общему числу): индек напряжения регуляторных систем по Р.М.Баевскому (ИН=АМо/(2Мо»Дх))

;гетативный показатель ритма (ВПР=1/(Мо«Ах)): показатель текватности процессов регуляции (П ЛП Р=АМо/Мо): индекс ;гетативного равновесия (11ВР=АМо/Л.\).

Для анализа влияния На уровень метаболизма основных драктеристик погоды На день исследования использовались Номограммы .Ф.Овчаровой (1971).

Для изучения зависимости динамики физической работоспособности функциональных систем от интенсивности солнечной активности пользовалась суточная суммарная солнечная радиация к зеленой аверхностп при абсолютной прозрачности атмосферы (М.Н.Будыко, )71).

Для интенсификации обработки материала совместно со ст.н.с. шд.фПз.-Ма т.наук Е.В.Смирновой был разработан пакет программ для тсчетов показателей гемодинамики; энергозатрат; статистической Зработки: корреляционного анализа: вариационной пульсометрии. ыполнение программ осуществлялось на ЭВМ типа IBM PC. В работе :пользованы общепринятые статистические показатели: среднее эифметическое (М). его ошибка (±ш). Достоверность различий 1енпвалась по критерию Стыодента. Анализ результатов Проводился с пользованием метода корреляционного анализа: определяйся ээффнциент парной корреляции г, достоверность коэффициента зрреляцин tr. Сила корреляционных связей оценивалась по шкале еддокм .

Метод корреляционной аДаптометрНи, разработанный 6 ВЦ СО АН (А.Н.Горбань. Е.В.Пе1уц1кова (СШфНова), 1987), НроЬёДеН гпирантом Л.П.Покндышейой. В основу ме+оДа ПОДбжен анализ Нарйой

корреляции для всех показателен. Коэффициент корреляции вычисляли пс формуле:

СОУ(Л', V")

Р-

СГ <7

х у

где СО\(х, у) = ££(/- мх )0 - Му )Р11 ,

и ' и

М^ - среднее значение случайной величины (анализ) .у;

А4у - среднее значение случайно!! величины (анализ) _)■;

Р - - вероятность Р (д-=/, у=/);

и

СГд. - стандартное отклонение .у;

СТу - стандартное отклонение у.

Степень связанности показателей оценивалась с помощьк корреляционного графа, рассчитываемого как сумма весов его ребе] (сумма соответствующих коэффициентов, парной корреляции):

2 Ы.

где г¡¡- коэффициент корреляции между ;-м иу-м показателями.

Принимались во внимание достоверные коэффициенты коррелящи /•>0,5. В расчетах использовалась матрица Я (10x10) в которую вошл: показатели ОПС, АДс, АДд, ЧСС, УО, МОД, П02, СО2. Для более точно] оценки связи между физиологическими показателями был нспользова] метод главных компонентов. Метод позволяет определить вклад каждо] компоненты (показателя) в общую дисперсию корреляционной матрицы ] охарактеризовать различные аспекты взаимосвязей в множеств переменных.

Выполненная работа осуществлялась в экспедиционных условиях (г.Норильск - 4 экспедиции) и в г.Красноярск с выездом на завод и в Политехнический институт. Исследования проводились на базе здравпунктов п медицинских кабинетов совместно с мл.и.с. Панфиловым А.Я., Чистяковой И.Н. и аспиранткой Балашовой H.A.

Характеристики погоды на день исследования любезно представлены отделом прогноза погоды Красноярского территориального управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей Среды (Зализняк Л .П.).

Основные результаты исследований

Сведения о физической работоспособности человека, проживающего в условиях Крайнего Севера, немногочисленны, в основном касаются каких-либо отдельных аспектов проблемы (Н.Р.Деряпа, И.Ф.Рябинин, 1977; С.Р.Кузнецов, 1988; Е.А.Зайцев, 1985; В.П.Чащин, И.И.Диденко, 1990; А.Т.Кеткин, 1991; В.М.Хрущев, 1994). В доступной нам литературе мы не встречали данных по изучению динамики физической работоспособности в течение года у здоровых людей, длительно проживающих в условиях высоких широт.

Системно-количественная оценка состояния функциональных систем, обеспечивающих метаболизм и физическую работоспособность в течение года в условиях Крайнего Севера (возрастной аспект).

Организм здорового человека подчиняется определенным законам норм. Одним из них является закон согласованной, пригнанной друг к другу деятельности различных функциональных систем (К.В.Судаков, 1993). Благодаря этому закону определяются ритмические изменения различных физиологических функций, их биоритмы.

Взаимная согласованность внешних факторов и внутренних биологических часов обеспечивает приспособление организма к окружающей среде.

Как показали проведенные исследования, в условиях Крайнего Севера при смене периодов года во всех возрастных группах установлена определенная закономерность изменения физиологических функций. Состояние функциональных систем, обеспечивающих физическую работоспособность, имеет выраженную динамику. Период максимальной в течение года физической работоспособности всегда сопровождается пониженным уровнем потребления кислорода и экономных энергозатрат, а период минимальной работоспособности происходит на фоне повышенного потребления СЬ, большими энергозатратами при физической работе.

В течение года максимальная физическая работоспособность установлена в период полярной ночи, а минимальная в период полярного дня.

Каждый период характеризуется своим уровнем интеграции функциональных систем, раскрывающий механизмы межсистемного и внутрисистемного взаимодействия, который в свою очередь определяется возрастом. Кроме того, уровень работоспособности достигается определенной степенью функционального напряжения того или иного звена ФС, при этом напряжения которого также зависит от возраста.

У мужчин 20-29 лет период полярной ночи характеризуется сниженным уровнем метаболизма. Достоверное снижение потребления кислорода в этот период года приводит к активной мобилизации механизмов перестройки ФС. МОК составляет 80% среднегодового уровш за счет ннотропной функции сердца. УО составляет 83%, а работа Л Ж 77°/ среднегодового уровня, при этом ЧСС фактически не изменяется Функциональная система поддержания оптимального уровня АД работает

в этот период года в Напряженном режиме. ОПС повышено к среднегодовому уровню на 24 % (р<0.001), АДс и АДд достоверно ниже, чем в период полярного дня (р<0,01, р<0,001). В этот период года физическая работа на всех этапах Нагрузочной пробы осуществляется энергетически экономнее по всем характеристикам. Калорическая стоимость I кТм в этот период года ниже среднегодовой - 19,33±0,451 кал/мин (р<0,001 ).что обеспечивает относительно высокую эффективность выполненной работы - КПД=9,50±0,25% (р<0,001) (рис.2).

У мужчин 20-29 лет период полярной ночи характеризуется максимальной в течение года пороговой нагрузкой (180,3±5,39Вт), удельная ее величина составляет 2,41+0,05 Вт/кг, показатели выносливости - объем выполненной работы - 8274,5±379,0 кГм, удельная величина -109,86+4,59 кГм/кг. Максимальное потребление кислорода - 39,0+0,67 мл/мин/кг, что составляет 90% к МПК здоровых лиц по данным ВОЗ (L.Andersen et al., 1971).

Период полярного дня характеризуется сниженной физической работоспособностью, но повышенным уровнем метаболизма и энергообмена.

Потребление кислорода на 10% превышает среднегодовой уровень, а уровень энергообмена на 14 - 16% (р<0,001). В этот период года ФС, обеспечивающая гемодинамику, работает в умеренно повышенном эежиме. МОК выше среднегодового уровня на 2% и достоверно выше, чем з период полярной ночи (р<0,01). ФС, обеспечивающая уровень АД функционирует ниже среднегодового уровня на 2%, ОПС достоверно ниже, 1ем в полярную ночь (р<0,01), АДс и АДд достоверно выше, чем в юлярную ночь (р<0,01, р<0,001).

В этот период года (физическая работа Ьовершается с повЫшейнЬш шпряженпем по всем характеристикам, с высокой энергетической •топкостью 1 кТм (21,89±0.33 кал/кГм, р<0,001), малоэффективна,

21

Рис.2 Динамика соотношения показателей функциональных систем, обеспечивающих метаболизм и физическую работоспособность здоровых мужчин 20-29 лет г.Норильска в период полярной ночи (15 ) и в период полярного дня ( . ) в % к среднегодовому уровню.

СПД=7,98±0,15% (р<0,001), с высоким кислородным долгом (28,2±0,7, »<0,01).

Пороговая нагрузка достоверно ниже, чем в полярную ночь 165,0±5,4 Вт, р<0,05), а удельная величина - 2,18±0,06 Вт/кг (р<0,001). В >ольшей степени снижена выносливость и составляет 94% и 92% реднегодового уровня (6914,9±358,4 кГм, р< 0,02; 88,60±4,6 кгм/кг, ><0,001).

Период вхождения в полярную ночь и период выхода из полярной ючп характеризуются своим взаимоотношением ФС, обеспечивающих »пределенный уровень работоспособности.

Синхронизаторами многих физиологических и биохимических >еакций у человека являются многие экзогенные и эндогенные факторы. Наиболее существенное воздействие оказывает естественный режим >свещения (Н.Р.Деряпа с соавт., 1985).

В свою очередь факт зависимости циркааннуальных биоритмов от [родолжнтельности светового дня (фотопериодизм) и солнечной 1КТИВНОСТН является общепризнанным (АЛ.Чижевский, Ю.Г.Шишина, 969; Н.В.Павлович с соавт., 1991).

Учитывая вышеизложенное, нами проведен анализ уровня физической работоспособности и основных результатов деятельности функциональных систем ее обеспечения с характеристиками погоды атмосферное давление (мб)), температура (градусы), абсолютная важность (мб) на день исследования и величиной солнечной радиации в [зучаемый период года. Весовое содержание О: во вдыхаемом воздухе г/м3) определялось по номограмме В.Ф.Овчаровой (1971). Проведенный орреляционный анализ не выявил зависимости между величиной ютребления кислорода и весовым содержанием О? во вдыхаемом воздухе о всех возрастных группах (г = 0,21±0,18).

В то время как интенсивность солнечной радиации определяет и уровень физической работоспособности, и уровень функционального состояния систем, ее обеспечивающих. Установлена отрицательная связь между суммарной солнечной радиацией к зеленой поверхности при абсолютной прозрачности атмосферы и количественными параметрами физической работоспособности (г — - 0,715). Также установлена отрицательная связь с результатом деятельности системы поддерживающей уровень АД - общим периферическим сопротивлением (г = - 0,809). Прямая тесная зависимость выявлена между интенсивностью солнечной радиации и потреблением кислорода (/-+0,783), величиной энергообмена (г = + 0,783), мйнутным объемом кровообращения (/■ =+0,781) в состоянии относительного покоя.

Во всех возрастных группах выявлена аналогичная закономерность, различие составляет степень выраженности связи.

Полученные данные находят подтверждение о существовании геокосмического компонента на формирование циркааннуальнон периодичности физической работоспособности и функциональных систем ее обеспечивающих у лиц, проживающих в условиях высоких широт.

Установленный факт полностью соответствует общебиоло-гнческой закономерности - "жизнь отдельного организма - лишь фрагмент жизни вселенной". Клод Бернар.

Кроме того, еще раз подтверждается представление П.К.Анохина (1970) о том, что живые существа вписываются в пространственно-временной континуум их мира и активно включают в процессы собственного метаболизма действия определенных факторов окружающей среды. При этом ритм внешнего стимула оказывает существенное влияние на ритм физиологических функций человека (Г.В.Рыжиков, 1981).

У мужчин возрастной группы 30-39 лет в течение годи прослеживается аналогичная динамика физической работоспособ-ностп в

24

течение года. Различие составляет выраженность функционального напряжения систем ее обеспечивающих.

Диапазон изменения физической работоспособности остается таким -ке, как у норильчан 20-29 лет - 22-34% к среднегодовой величине.

Период полярной ночи характеризуется также самыми высокими тараметрамп работоспособности (172,69±3,87 Вт), 2,23±0,065 Вт/кг, 7331,8±526,45 кГм и 94,93±3,57 кГм/кг, МП К равно 39,40+1,62 мл/кг/мин, 1То составляет 87% к МПК по данным ВОЗ (1971).

Потребление О: в этот период года снижено на 15% (400,0±18,7, }<0,02. по сравнению с полярным днем), сопровождается еще большим, гем у норильчан 20-29 лет, снижением работы системы, обеспечивающей -емодннамику. МОК снижен на 28%, УО на 25%., а РЛЖ на 33'% по :равнению к среднегодовому уровню. Их абсолютные величины юстоверно ниже, чем в период полярного дня.

Энергообмен по всем параметрам более экономичен по сравнению с тругнмн пqэпoдaми года. Калорическая стоимость единицы выполненной заботы (19,4±0,84 кал/кГм) обеспечивает эффективную работу ;КПД=9,51±0.361%), что выше среднегодового уровня на 12%.

Наибольшую функциональную нагрузку испытывает ФС, тоддержнвающая оптимальный уровень АД. ОПС еще выше , чем у юрнльчан 20-29 лет, а уровень его к среднегодовому составляет 137% ;р<0,001).

Период полярного дня также характеризуется снижением физической работоспособности по всем xapaктq:>иcтикaм. В этот период _ода потребление Ог достоверно выше, чем в период полярной ночи р<0,02), также как и все показатели энергообмена.

Стоимость единицы работы достоверно выше, чем в другие периоды -ода (р<0,05) и выше чем у норильчан 20-29 лет (р<0,01). Выполнение ¡шзнческой работы в г^иод полярного дня осуществляется энергетически

25

с большим расходом энергии на всех этапах нагрузочной пробы, что ограничивает возможность ее дальнейшего продолжения.

В период ультрафиолетовых сумерек (период вхождения в полярную ночь и период выхода из полярной ночи) физическая работоспособность у норильчан 30-39 лет ниже среднегодового уровня. При этом уровень потребления О2 остается на среднегодовом уровне. Наибольшая функциональная нагрузка в период вхождения в полярную ночь приходится на ФС, обеспечивающую гемодинамику, о чем свидетельствует МОК (126% среднегодового уровня), ЧСС умеренно повышена (на 9%)), а работа Л Ж повышается до 126% к среднегодовой (абсолютная величина достоверно выше по сравнению с другими периодами года, р<0,02, р<0,05). ФС, поддерживающая АД, функционирует на уровне ниже (на 24%) среднегодового. В этот период года самое низкое АДп.

Период выхода из полярной ночи характеризуется сниженной физической работоспособностью. Этот период года характеризуется повышенными энергозатратами покоя и на этапах нагрузочной пробы, Обеспечение приспособительного результата системы достигается повышенным уровнем функционирования ФС, обеспечивающей гемодинамику. МОК выше среднегодового уровня за счет инотропног функции сердца. УО и РЛЖ на 13% и 6% превышает среднегодовоГ уровень.

Таким образом, у норильчан 30-39 лет в течение года при смеш периодов года, также происходит изменение интенсивности потреблен!!! кислорода и энергообмена. В свою очередь нарушается интеграцт (десинхроноз) ФС, обеспечивающих работоспособность, включаюто механизмы перестройки физиологических функций для поддержани: уровня физической работоспособности. Для мужчин этой возрастно! группы, также как и для мужчин 20-29 лет, характерна определенна: картина динамики межсистемных взаимоотношений. Наибольшее

функциональное напряжение испытывает в период полярной ночи не только ФС, поддерживающая АД, как в 20-29 лет, но и ФС, обеспечивающая гемодинамику. Полученные данные указывают, что уже в возрасте 30-39 лет при смене периодов года, проявляются признаки "слабого звена" в функциональной системе.

У мужчин 40-49 лет период полярной ночи характеризуется также снижением интенсивности метаболизма по Ог и энергообмену. Уровень энергообмена в покое снижен на 11-14%, физическая работа совершается энергетически эффективнее, чем в другие периоды года (р<0,02). Снижение интенсивности метаболизма сопровождается перестройкой работы ФС. Механизмы перестройки однотипные, как в предыдущих группах, но реакция физиологических функций другая. МОК снижается в большей степени на 28%, УО - на 23%, РЛЖ на 30% к среднегодовому уровню, что значительно отличается от мужчин 20-29 лет. Наибольшее напряжение испытывает ФС, поддерживающая уровень АД. ОПС повышено на -39% среднегодового уровня (у норильчан 20-29 лет на 24 %).

В течение года также изменяется работоспособность. Максимальные параметры приходятся на период полярной ночи (149,55+2,1 Вт, 1,83±0,037 Вт/кг, 5902,0±299,5 кГм, 65,50±1,23 кГм/кг). Уровень физической работоспособности снижен не только в полярный день, но и в период выхода из полярной ночи. В этой возрастной группе отчетливо прослеживается достоверное снижение всех параметров физической работоспособности с возрастом (р<0,001).

В период полярного дня интенсивность метаболизма по Ог превышает среднегодовой уровень на 22%' (р<0,001), энергозатраты в покое составляют 127%i среднегодовых, что ' значительно выше, чем у мужчин 20-29 лет. В этот период года, также как у мужчин 20-29 лет, наибольшая нагрузка ложится на ФС, обеспечивающую гемодинамику. МОК в покое достоверно выше, чем в полярную ночь и превышает

среднегодовой уровень, в основном, за счет ннотропной функции. Уровень его ниже, а ЧСС выше qэeднeгoдoвoгo уровня. Левый желудочек сердца в покое в этот период года coвqэшaeт большую работу, чем в период полярного дня (р<0,001).

Физическая работа в г^иод полярного дня осуществляется с наибольшим напряжением не только по кислороду, но и в обеспечении гемодинамики. На всех этапах нагрузочной пробы в период полярного дня МОК выше, чем в полярную ночь (но по проценту прироста ниже, чем у норильчан 20-29 лет), а на последней ступени МОК снижается и не достигает уровня полярной ночи. Аналогичная закономерность прослеживается по работе ЛЖ cqэдцa, что свидетельствует о признаках скрытой сердечной недостаточности у мужЧМн 40-49 лет в период полярного дня.

Полученные данные еще раз подтверждают принцип саморегуляции для функциональных систем многосвязного взаимодействия: отклонение от оптимального уровня того или иного Параметра результата есть стимул к Направленному перераспределению в определенных соотношениях значений всех других параметров результата обобщенной функциональной системы (Е.А.Юматов, 1979; К.В.Судаков, 1993).

В условиях Крайнего Севера функциональные системы, обеспечивающие физическую работоспособность человека в течение года, осуществляют свою деятельность по этому принципу, но в этом случае возрастной фактор является определяющим для проявления степени функционального Напряжения Той илй иНой Подсистемы, того Пли иного Параметра результата.

У мужчин возрастной группы 50-59 лет физическая работоспособность также определяется Периодом Года. В работе функциональных систем, ее обеспечивающих, Проявляются разлйчия. Смена Периода Года ЁЫзЬшаеГ ТакЖе изменение уровНя метаболизма по О2

2К

I энергообмена, при этом реакции со стороны ФС фактически не врослеживаются. Пороговая нагрузка изменяется значительно меньше, чем / норильчан 20-39 лет, но больше снижается выносливость в течение года.

В полярную ночь потребление О: и уровень Э1^:>гообмена снижается з большей степени (на 10-12%), чем у мужчин 20-29 лет. При этом МОК, У!ОД и ОПС остаются на уровне qзeднeгoдoвыx величин, исключение вставляет АДп, уровень его снижен на 21 % к среднегодовой величине 40,45±2,13 мм.рт.ст.). Физическая работоспособность в полярную ночь лакснмальная (116,4±3,0 Вт, 1,45+0,019 Вт/кг, 3971,5±260,8 кГм, 49,6+3,7 сГм/кг). МПО:=28,8±1,44 мл/мин/кг, что составляет 73% к данным ВОЗ 1971). В период полярного дня физическая работоспособность снижена в юльшей степени, чем во всех возрастных группах. Уровень потребления Зл и энергообмена превышает среднегодовой уровень также в большей ггепени - 14-20%, что выше чем у мужчин 20-39 лет. Работа функциональных систем - на уровне среднегодовых, исключение вставляет также АДп, в этот период года оно на 18% превышает :реднегодовой п дocтoвqэнo отличается от периода полярной ночи р<0,001).

Проведенные исследования показали, что у мужчин 50-59 лет отсутствует физиологическая реакция на действие возмущающего фактора фотопериодизм), что свидетельствует об исчерпанности резервных юзможностей п снижении пластичности функциональных систем.

Сравнительный анализ физической работоспособности и состояния функциональных систем, ее обеспечивающих, у здоровых мужчин, фоживающих на различных широтах Восточной Сибири, выявил ряд >собенностей.

В молодом возрасте (20-29 лет) количественные показатели физической работоспособности в условиях высоких широт выше на 14-26% ю сравнению с жителями среддшх широт (р<0,001). Уровень метаболизма

29

по СЪ и энергообмену в покое одинаков: кроме энергозатрат при физической работе. Обеспечение приспособительного результата осуществляется различным взаимоотношением ФС. У жителей высоких шпрот ФС, обеспечивающая гемодинамику, работает с меньшим напряжением, чем в условиях средних широт. МОК, УО, ЧСС, РЛЖ ниже у норильчан (р<0,5; 0,02; 0,01). В то же время ФС, поддерживающая АД. функционирует напряженнее у норильчан, чем у красноярцев (ОПС, АДп, р<0,01).

В возрастной группе 30-39 лет физическая работоспособность выше у норильчан только по двум показателям. Уровень метаболизма и энергообмена и в покое, и при физической работе выше на 17-33% в условиях высоких широт (р<0,001).

Сравнивая физическую работоспособность мужчин 40-49 лет, проживающих на разных широтах, было выявлено, что в этом возрасте она ниже на 12-16%> по всем параметрам (р<0,02). Энергообмен е состоянии покоя на 20% выше, чем у красноярцев. Физическая работа выполняется энергетически малоэффективно. Функциональная система обеспечивающая ее, работает более напряженно н по сравнению с красноярцами, и по сравнению с норильчанами 30-39 лет (МОК, УО, РЛЖ АДд, Адп, АДср выше в условиях высоких широт (р<0,02; 0,01; 0,001).

Таким образом, несмотря на экстремальные условия жизни г молодом возрасте (20-29 лет) резервные возможности функциональны? систем, обеспечивающих физическую работоспособность, выше, чем \ жителей средних широт. С возрастом различия в фнзпческо! работоспособности стираются, появляется рассогласовали! взаимодействия ФС, обеспечивающих физическую работоспособность Повышение с возрастом интенсивности энергообмена в покое I неадекватного при физической работе, усиливают дискоординацик работы ФС и приводят к снижению работоспособности.

Сравнительная характеристика типов вегетативном регуляции человека в условиях Крайнего Севера.

Как показали проведенные исследования, при смене периодов года в словнях высоких широт проявляется "слабое звено" функциональных истем, обеспечивающих физическую работоспособность, поэтому мы штали необходимым отдельно изучить динамику типов вегетативной егуляции человека, проживающего в условиях Крайнего Севера.

В результате проведенных исследований установлено, что с эзрастом у здоровых мужчин, жителе!'! Крайнего Севера, меняется лрактер распределения вариационной групповой совокупности нтервалов Я-Я по их длительности. Полигон частот, положение эмшшрующей моды на плоскости прямоугольных координат смещается лраво, то-есть в сторону более длительных кардиоциклов. Математико-гатистические показатели сердечного ритма достоверно подтверждают "от факт. В условиях Севера с возрастом преобладает ваготонический ш вегетативной регуляции, реже встречается симпатотонический тип. анные, полученные методом вариационной пульсометрии, подтверждает >зрастная динамика ВПК, проявляющаяся изменением процентного ютношения положительного, отрицательного м нулевого значения. Так, возрасте 20-29 лет и 30-39 лет у 89,3 и 84,6% Мужчин соответственно (явлено положительное значение индекса, то-есть преобладает тонус ;мпатического отдела вегетативной нервной системы. В более старшем >зрасте, то-есть в возрастной группе 40-49 и 50-59 лет снижается частота >ложительного значения до 33,7% м 50,0%> случаев, появляется нулевое ачение индекса. Последнее свидетельствует о равновесии тонуса обоих делов ВНС. Частота отрицательного значения индекса возрастает до 50 37,5%) случаев.

Кроме того, в большей степени у мужчин с ваготоническим типом гуляцни с возрастом снижается вариативность ритма сердца. Индекс

напряжения регуляторных систем у лиц с нормотоническнм типом с возрастом фактически не меняется, в то время как у мужчин 40-49 лет с ваготоническим типом возрастает в 2,8 раза. Аналогичная динамика прослеживается и по другим расчетным параметрам. Полученные данные свидетельствуют, что с возрастом напряжение функционального состояния вегетативной регуляции ритма сердца нарастает.

В течение года под влиянием фактора фотоперноднчности (период вхождения в полярную ночь и период выхода из полярной ночи) меняете? характер распределения интервалов тип вегетативной регуляцш

ритма сердца, положение Мо, величина АМо, ИН и ряда расчетны) показателей. Эти изменения свидетельствуют также о нарастающем < возрастом напряжении регуляторных систем. Динамика в течение год; ВИК также подтверждает полученные данные. Так, в период полярно! ночи из всех обследованных в 69% случаев было положительное значен» индекса, в 6% нулевое и в 25% случаев было отрицательное. В пер и о, выхода из полярной ночи соотношение положительного и отрицательной значения ВИК одинаково во всех возрастных группах. То-есть в это период года продолжает доминировать возбуждение симпатическог отдела (в 50% случаев) ВНС. Равновесие тонуса обоих отдело прослеживается только в 3% случаев и преобладание парасимпатическог отдела встречается в 38% случаев.

В период полярного дня во всех возрастных группах преобладае возбуждение симпатического отдела (85-100% случаев). Таким образои проведенный анализ изменений ВИК у мужчин, длительно проживающи на Севере, свидетельствует о изменчивости тонуса ВНС в течение года.

Динамика корреляционных связей элементов функциональных систем, обеспечивающих физическую работоспособность человека в условиях высоких широт.

Только кибернетические исследования могут удовлетворить ребования в изучении мультипараметрических функций В.А.Шидловский, 1981).

Для изучения закономерностей многосвязного регулирования, ценки интеграции элементов и степени их напряжения сложной инамической функциональной системы использован метод орреляционной адаптометрии, разработанный и апробированный в ВЦ 10 РАН (А.Н.Горбань, Е.В.Петушкова (Смирнова), 1987). В основу етода положена оценка свойств совокупности показателей и степень их вязанности. Степень связанности показателей оценивали с помощью веса орреляционного графа (С), рассчитываемого как сумма весов его ребер :умма соответствующих коэффициентов коррелящш). Принимались во нимание достоверные коэффициенты корреляции г >0,5.

В результате проведенных исследований было установлено, что гепень скоррелпрованности параметров функциональных систем, беспечивающих физическую работоспособность, определяется возрастом, ериодом года и регионом проживания.

В возрасте 20-29 лет в течение года степень скоррелпрованности оказателей меняется от 1,1 до 4,5. Наибольшая степень коррелированности показателей установлена в период полярной ночи 3=4,5), что свидетельствует о более напряженной деятельности ункциональной системы. Период полярного дня также характеризуется ысокой степенью скоррелпрованности физиологических показателей 3=2,6), что подтверждает данные физиологических исследований о апряженном функционировании систем. В период вхождения и выхода из олярной ночи значение веса корреляционного графа 1,6 и 1,1

соответственно, что свидетельствует о более уравновешенном состоянии функциональной системы в эти периоды года .

Сравнительный анализ значений веса корреляционного графа у лип проживающих на разных широтах, выявил различия. В условиях высоких широт степень скоррелированности параметров функциональных систем выше в декабре в 2,8 раза (С=4,5) и в мае- в 3,7 (С=2,6), по сравнению сс средними широтами (С=1,6, С=0,7). Полученные данные еще ра: подтверждают напряженный уровень деятельности функциональных систем человека, проживающего в условиях Крайнего Севера .

Для мужчин 30-39 лет наиболее напряженным периодом годе является период полярного дня. Степень скоррелированности показателе! повышается до 5,1 , что значительно выше, чем в другие периоды года и I 2 раза выше, чем у мужчин 20-29 лет. Наиболее благоприятным уравновешенным для систем периодом года для мужчин 30-39 лет являете) период выхода из полярной ночи. Вес корреляционного графа равен 1,4. Б группе мужчин 40-49 лет также наиболее напряженным периодом год; является полярный день. Степень скоррелированности параметро] функциональных систем повышается до 8,5, что значительно выше, чем ; мужчин 20-39 лет. Высокая степень напряжения функциональных систед установлена в период вхождения в полярную ночь (С=6,03). Для мужчш 40-49 лет период полярной ночи характеризуется наименьшей степень« скоррелированности параметров функциональной системы (С=1,5; Снижение степени скоррелированности параметров в период полярно! ночи у мужчин 40-49 лет надо расценивать как отсутствие ил! запаздывание реакции на действие возмущающего экологической (фотопериодизм) фактора в силу возрастных особенностей. Кроме тоге предшествующие периоды года характеризуются резкой мобилизацие! регуляторных процессов (С=8,5, 6,03), после чего наступае рассогласование функций (распад корреляционных связей) и степен]

:коррелнрованности параметров падает. Таким образом, метод сорреляционной адаптометрии показал, что степень скоррелированности юказателей функциональных систем различная в каждый период года, 1то свидетельствует о различной степени напряжения функциональных истем. Наиболее напряженным периодом года для всех возрастов является гериод полярного дня. С возрастом степень напряжения регуляторных 1еханизмов возрастает в 3-3,5 раза, величина веса корреляционного графа >т 2,6 в 20-29 лет возрастает до 8,5 в 40-49 лет.

Заключение

В условиях Крайнего Севера смена периода года приводит к ¡ыраженным отклонениям работы основных функциональных систем омеостатического уровня. Переход на другой уровень функционирования гроисходит, прежде всего, в результате влияния климатических, еофизических, космических факторов, но в большей степени в результате [арушения светового режима.

Поддержание устойчивого, физиологического, здорового состояния рганизма в экстремальных условиях среды, достигается перестройкой [ежсистемных и внутрисистемных взаимоотношений.

Каждый период года характеризуется определенной интеграцией [>С, определенной степенью скоррелированности показателей систем, что свою очередь определяет количественные вежгчины физической аботоспособности - физиологический критерий здоровья человека.

Физическая работоспособность человека является обобщенным риспособительным результатом деятельности нескольких соподчиненных омеостатических функциональных систем (рис.3).

Рис. 3 Схема мультипараметрического взаимодействия функциональных систем,обеспечивающих Физическую работоспособность человека.

Для условий проживания на Крайнем Севере установлен период ода с максимальным уровнем физической работоспособности (полярная очь) и период года с минимальным уровнем (полярный день).

Период полярной ночи - период полного отсутствия солнечной нергии, период ультрафиолетовой тьмы - протекает на фоне пониженного ровня метаболизма, экономных энергозатрат, понижения величины инутного объема кровообращения, в то же время с резко выраженной аботой функциональной системы, поддерживающей уровень АД. Общее ериферпческое сопротивление возрастает, причем с возрастом в большей гепени. Метод корреляционной адаптации показывает, что величина веса □рреляционного графа в этот период года высокая, что свидетельствует о ысокой степени скоррелированности показателей функциональных гстем обеспечивающих физическую работоспособность.

Период полярного дня характеризуется минимальным уровнем пзпческой работоспособности. Этот период года, период "светового 5лишества", период с максимальным поступлением солнечной энергии, шяется критическим для состояния здоровья человека. Этот период года фактеризуется дезинтеграцией взаимодействия ФС, обеспечивающих 1ределенный уровень физической работоспособности. Протекает на фоне звышенного уровня метаболизма, повышенными общими и удельными [ергозатратами, неадекватным расходом энергии при физических 1грузках, высокой калорической "стоимостью" единицы работы, низкой эффективностью. Величина веса корреляционного графа наивысшая во ех возрастных группах.

Выводы

1. На Крайнем Севере в течение года изменяется уровень метаболизма. Минимальный уровень установлен в период полярной ночи, максимальный - в период полярного дня.

2. Во всех возрастных группах в условиях высоких широт изменяются показатели энергообмена как общие, так и удельные. Физическая работа на всех этапах исследования выполняется с повышенным расходом энергии, с высокой калорической "стоимостью" 1кГм и низким КПД. Неадекватный расход энергии является одним из лимитирующих факторов физической работоспособности.

3. В условиях Крайнего Севера, в течение года у большинства здоровых мужчин изменяется тонус вегетативной нервной системы. Е период вступления в полярную ночь и особенно в период полярной ночи преобладает влияние парасимпатического отдела. В период выхода из полярной ночи и в период полярного дня - симпатического. С возрастом преобладает ваготонический тип.

4. В условиях высоких широт состояние функциональных систем обеспечивающих физическую работоспособность, имеют выраженнук циркааннуальную динамику.

5. Максимальный уровень физической работоспособносп приходится на период полярной ночи, и протекает на фоне сниженной метаболизма, сопровождается наиболее экономными энергозатратами.

6. Минимальный уровень физической работоспособносп приходится на период полярного дня, протекает на фоне повышенной уровня метаболизма, наибольших энергозатрат в покое, и на этапа нагрузочной пробы. Диапазон изменчивости показателей физнческо1 работоспособности в течение года от 10 -15% до 30 -35% к среднего дово: величине (р<0,05 - 0,001).

7. Фотог^эиодизм в условиях высоких широт нарушает »гласованную деятельность функциональных систем, обеспечивающих изическую работоспособность и приводит к "функциональному :синхронозу", степень выраженности которого проявляется с возрастом.

8. В течение года "функциональный десинхроноз" »провождается чqэeдoвaниeм напряжения той или иной функциональной гстемы - пли ФС, обеспечивающей оптимальный уровень АД, или ФС, эеспечнвающей гемодинамику. Это способствует раннему проявлению и лстрому развитию сердечно-сосудистых заболеваний, являясь :обенностыо региона высоких широт.

9. Метод корреляционной адаптометрии позволил хлнчественно оценить степень мультипараметрического взаимодействия ункциональных систем гомеостатического уровня. Динамика веса ^реляционного графа (О) отражает степень интегращш ункциональных систем, обеспечивающих физическую работоспособность условиях Крайнего Севера и зависит от периода года и возраста.

список работ по теме диссертации

1. Светличная Г.Н., Пономоренко Г.С. Критерии функционального »стояния сердечно-сосудистой системы у детей в условиях Крайнего ;вqэa // Актуальные проблемы лечебно-профилактической помощи :тям, проживающим в сельской местности. Тез. докл. Всесоюзной шференцин. Красноярск, 1984, с.41-43

2. Орехов К.В., Светличная Г.Н., Пономаренко Г.С. Методические эдходы к прогнозированию здоровья человека в экологических условиях райнего Севера // Методы функцио-нальной диагностики. Тез.докл. :есоюзной конференции,- М. 1984, с. 17-18

3. Прахин Е. II., Пономаренко Г.С.. Светличная Г.Н. и др. Изучит роль закаливающих мероприятии в формировании организма детей условиях Крайнего Севера // Фрагменты отчета, инв. №285, гос. №03928£ Красноярск, 1984, 66с.

4. Прахин Е.И., Неязов В.А., Светличная Г.Н. Изучит адаптационные возможности детского организма и разработат профилактические мероприятия по предупреждению срывов адаптации экологических условиях Севера // инв. №02860, 075504, гос. регист] №039288, Красноярск, 1985, с.363.

5. Светличная Г.Н., Пономаренко Г.С. Функциональное состояни сердечно-сосудистой системы у детей с различным уровнем двигательног режима в условиях Крайнего Севера // Проблемы физического воспитани и спортивной медицины на Севере. Тез. научно-практически конференции, Архангельск, 1986. с. 19

6. Прахин Е.И., Светличная Г.Н. и др. Роль закаливающих факторе в формировании организма детей в условиях Севера // Там же. с.20-21.

7. Светличная Г.Н. Здоровье населения - как социальная проблема Актуальные проблемы охраны и укрепления здоровья трудящихся населения города. Тез. регион, конф., Красноярск, 1987.

8. Светличная Г.Н., Чистякова И.Н, Панфилов А.Я. Комплексн; оценка степени тренированности детей //"Здоровый образ жизни". Мате научно-практ. конф., Красноярск, 1987. с.24-28.

9. Прахин Е.И., Светличная Г.Н., Пономаренко Г.' Функциональное состояние cqэдeчнo-cocyднcтoй системы у детей различным двигательным режимом // Актуальные проблемы развит! физической культуры и спорта в Красноярском крае // Тез. научно-прак конф., Красноярск, 1987, с.204-207

10. Захарова Л.Б., Булыгин Г.В, Нашрная Л.А., Светличная Г.Н., Лашанов A.A. Особенности реактивности жителей Крайнего Севера // Латер. 15 съезда физиологов. Л., 1987, с.35-36.

11. Светличная Г.Н., Чистякова И.Н, Панфилов А.Я. Динамическое аблюденне за состоянием здоровья детей, занимающихся спортом // доровье и массовая культура - Мат. Всесоюзной конф., Новосибирск, 988, с.36-37.

12. Светличная Г.Н., Чистякова И.Н, Панфилов А.Я. Физическая аботоспособность юных пловцов г. Норильска в течение годового ренировочного цикла // Тез.докл. IX региональной научно-практ. конф. о проблеме физического воспитания и спортивной медицины на Севере, рхангельск, 1988, с.41-43

13. Захарова Л.Б., Нагирная Л.А., Светличная Г.Н. Особенности :чения адаптационных реакций у подростков // Бюллетень СО Академии МН СССР, 1988, №5,6, с.16-19

14. Прахнн Е.И, Щур Г.А., Светличная Г.Н. Функциональное эстояние сердечно-сосудистой системы у школьников с избыточной ассой тела // "Здоровье человека в Сибири".Тез. докл. Всесоюзн. конф. лзвитие производительных сил Сибири и задачи ускорения научно-:хннческого прогресса. Новосибирск, 1989, с.89-90

15. Седов K.P., Светличная Г.Н., Балашова H.A. Системно-хпнчественный метод оценки функционального состояния фдиореспираторной системы больных гипс-ртошгческоп болезнью // ктуальные проблемы кардиологии на Дальнем Востоке. Биробиджан, '90, с.99-100

16. Светличная Г.Н., Балашова H.A., Смирнова Е.В. ункциональная система кислородного обеспечения здоровых лиц и >льных гипертонической болезнью // Актуальные проблемы клинической рднологии. Томск, 1990, с.174-175

17. Светличная Г.Н., Абрамов C.B., МорфофункЦнональныс характеристики сердца здорового человека различного уровня тренированности // Научно- технический прогресс и здоровье населения Тез. докл. Всесоюз. конф., Красноярск, 1990. с.116

18. Светличная Г.Н., Балашова H.A. Физическая работоспособность у лиц с различным уровнем артериального давления проживающего в условиях Крайнего Севера // Эколого-физнологнческис проблемы адаптации. Тез. докл. VI Всесоюзного симпозиума, Красноярск с. 120

19. Светличная Г.Н., Смирнова Е.В., Балашова H.A. Динамики энергообмена здоровых мужчин в течение года в условиях Крайнего Севера // Там же, с. 121

20. Светличная Г.Н., Балашова H.A., Смирнова Е.В. Состояние энергетического обмена больных гипертонической болезнью проживающих в условиях Севера и Сибири // Актуальные проблемь кардиологии Севера и Сибири. Тез. докл., Красноярск, 1991, с. 108

21. Поликарпов Л .С., Светличная Г.Н. и др. Особенносп функционального состояния карднореспираторной системы у жителе! Крайнего Севера в онтогенезе в норме и патологии // Гос. №018500 82510 Красноярск, 1991, 386 стр.

22. Светличная Г.Н., Балашова H.A. Некоторые особенносп функционального состояния карднореспираторной системы у больны; гипертонической болезнью, проживающих в Заполярье // Бюллетень СС РАМН, 1992, №3, с.34-39

23. Светличная Г.Н. Организация медико-экологических подходо! оценки состояния здоровья человека // Тезисы докл. Международной конгресса "Окружающая среда для нас и для будущих поколений Экология и бизнес в новых условиях". Красноярск, 1993, с.37.

эофилактики неинфекционных заболеваний. № гос. регистрации 01.9.20 ) 1732, Красноярск, 1993, с. 167

25. Светличная Г.Н. Динамика физической работоспособности в :чение года здоровых мужчин г. Норильска // в сб. "Концепция охранения здоровья человека на Крайнем Севере". Норильск, 1994, с.51.

26. Светличная Г.Н., Смирнова Е.В., Покидышева Л.И. Метод эрреляционной адаптометрии для оценки физической работоспособности ;ловека в норме и патологии в экстремальных условиях. Сб. тез. II дучно-иракт.конф. "Проблемы информатизации города", 14-16 марта, расноярск, 1995, с. 108-109

27. Светличная Г.Н. Системный функциональный подход в оценке >стояния здоровья человека // В сб. тезисов докладов итоговой научной энференции института медицинских проблем Севера СО РАМН за 1993 ад. Красноярск, 1995, с.23-26.

28. Бука Э.С., Мягков Е.В, Светличная Г.Н. К решению медико-щиальной программы здоровья студентов в техническом ВУЗе Сибири // ез. Первой Всероссийской научной конференции "Образ жизни и юровье студентов", Москва, 1995, с.25-96,

29. Светличная Г.Н., Балашова H.A. Системно-количественная денка состояния кардиореспира-торной системы, ее резервные эзможности у больных гипертонической болезнью, проживающих на лзных широтах //Кардиология, 1995, № с.

30. Светличная Г.Н., Коморина Л.Н., Авдеев В.А. Системный ункциональный подход в оценке проводимого лечения методами фодной медицины // Материалы II Международного конгресса Народная медицина России - прошлое, настоящее, будущее), Москва, )95, часть I, с. 111-112.

31. Светличная Г.Н., Смирнова Е.В., Покидышева Л.И. Оценка изической работоспособности и функциональных систем, ее

обеспечивающих, методом корреляционной адаптометр пи // Преприн N227-5 - Красноярск - 1995 - 36 с.

32. Svetlichnaya G.N., Manchuk V.T., Kasakov V.M. Externa respiration with the operative treatment of scoliosis // The Third International Symposium of the Japan-Russia Medical Exchange Foundation - Osaka Japan - 1995 -june 22-23, VI-4 -p.71.