Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Механизмы адаптации функциональной системы транспорта и потребления кислорода в условиях севера и Сибири у детей

46 од

О 3 ФЕВ ^

На правах рукописи

МИХАЙЛОВА Людмила Аркадьевна

МЕХАНИЗМЫ АДАПТАЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТА И ПОТРЕБЛЕНИЯ КИСЛОРОДА В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА И СИБИРИ У ДЕТЕЙ

14.00.17

Нормальная физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Томск — 1990

Работа выполнена в Красноярской государственной медицинской академии.

Научный консультант — доктор медицинских паук, члеп-коррес-пондент РАЕН, академик МАНЭБ, профессор САВЧЕНКОВ 10. И.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор ПЛЕХАНОВ Г. Ф., доктор медицинских наук, профессор БАНКОВ А. II., доктор биологических наук, профессор МЕДВЕДЕВ Л. Н.

Ведущая организация — Институт общей патологии и экологии человека СО РАМН (г. Новосибирск).

Защита диссертации состоится «............» .............................. 1997 г.

в 10 час. на заседании диссертационного совета Д.084.28.02 Сибирского государственного медицинского университета по адресу: ($3-1050, г. Томск, Московский тракт, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственного медицинского университета (г. Томск, пр. Ленина, 107).

Автореферат разослан «............» ......................... января 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор медицинских наук, профессор БРАЖНИКОВА II. А.

Актуальность проблемы адаптации человека в условиях Крайнего Севера обусловлена возрастающими потребностями практики. Север - это часть биосферы. Наличие в его недрах различных минеральных и энергетических ресурсов делает неизбежным его промышленное освоение Так в последние годы процесс экономического освоения территорий Крайнего Севера вступил в новый этап, который характеризуется развитием и использованием современных производственных технологий, изменением окружающей среды [Казначеев В П , 1980; Седов К.Р , 1993, Панин Л Е , 1993. Агаджанян НА., 1995, Гичев Ю.П., 1995; ВНпд Л, 1981, На5$1 ^ 1982, 1апдегзре1Б КУН, 1982].

Проблемы сохранения здоровья населения таких регионов страны обусловливают необходимость глубокого изучения как физиологических механизмов адаптации пришлого населения, так и морфофункциональных особенностей организма коренного населения, для которого субэкстремальные и экстремальные условия Севера могут считаться адекватными, т.е соответствующими фенотипическим свойствам организма

В связи с этим возникает необходимость в разработке комплекса методических подходов, позволяющих не только качественно, но и количественно оценить степень выраженности и напряжения процессов адаптации

Изучению состояния кислородного режима организма у взрослого населения Крайнего Севера посвящено немало работ [ Авцын А П . Марачев АГ, 1978-1985, Агаджанян НА ,1991.1995, Куликов ВЮ 1974-94, Казначеев ВП, 1981; Шмыков ИИ, Перельман Ю.М1990, Рощевский МП с соавт.. 1993, 1995. Солонин Ю Г., 1995 и др ]. Однако, механизмы адаптации системы транспорта и потребления кислорода изучены в этих условиях недостаточно Эти исследования носят фрагментарный характер Нам не встретилось комплексных работ, посвященных анализу состояния кислородного обеспечения организма с точки зрения поведения функциональной системы транспорта и потребления кислорода у северян в различные сроки пребывания в Заполярье и при смене привычных условий для коренного населения на новые, отличные от суровых северных А ответы на эти вопросы являются необходимыми для выяснения адаптационных реакций в здоровом организме со стороны данной функциональной системы

Решение указанных вопросов особенно актуально для подрастающего поколения, поскольку организм детей представляет собой весьма лабильную систему, которая бурно реагирует на внешние воздействия, способные вызывать у них значительные сдвиги гомеостаза вплоть до патологических

нарушений. Кроме фундаментальной значимости эти исследования имеют прямой выход в практику - к оценке состояния здоровья и проведения профилактических мероприятий, способствующих более эффективной адаптации человека, т.е. наличию или отсутствию адаптированности организма в конкретных экологических условиях.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ :

Выявить закономерности состояния исполнительных механизмов функциональной системы транспорта и потребления кислорода у детей пришлого и коренного населения Крайнего Севера и в процессе адаптации аборигенов Заполярья к средним широтам Сибири

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

1. Разработать методологические подходы и на их основе обосновать и предложить адекватные критерии оценки напряженности адаптационных механизмов в функциональной системе транспорта и потребления кислорода.

2 Исследовать динамику и взаимосвязь параметров кислородного режима организма и систем, его обеспечивающих, у детей коренных национальностей Севера при переезде в средние широты Сибири

3 Выявить особенности состояния и оценить процесс становления исполнительных механизмов функциональной системы транспорта и потребления кислорода у детей пришлого и коренного населения Крайнего Севера

4. Обосновать использование систематических занятий физической культурой у северян с позиций физиологии перекрестной адаптации

5. Выявить неспецифические механизмы перестройки исполнительных органов функциональной системы транспорта и потребления кислорода у здоровых детей в процессе их адаптации к суровым условиям Севера или при переезде аборигенов Заполярья в средние широты Сибири.

Работа проводилась в рамках республиканской научно-практической программы 14Р "Здоровье человека в Сибири", региональной НТП " Экология, новые технологии и материалы Красноярского края" по разделу " Медико-биологические исследования"

НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЙ

- Впервые в проведенной работе разработан и апробирован способ комплексной оценки адаптированности организма у здоровых детей в

различных экологических условиях по показателям функциональной системы транспорта и потребления кислорода (основные параметры кислородного режима организма, систем вентиляции, гемодинамики, эритрона с использованием коэффициентов эффективности и экономичности их работы)

Предложены коэффициенты оценки эффективности работы исполнительных механизмов функциональной системы транспорта и потребления кислорода у здоровых детей, рассчитанные на основе экстремального энергетического принципа, и позволяющие дифференцировать степень напряжения ФСТПК в процессе адаптации,

- Впервые у детей, живущих на Севере, проведено комплексное исследование основных параметров кислородного режима организма, систем внешнего дыхания, кровообращения в сочетании с показателями красной крови, физико-химических свойств эритроцитов

- Впервые показано, что процесс адаптации детей пришлого на селения на Севере в первый год после переезда сопровождается диссоциацией между транспортом кислорода и потребностью тканей в нем, а также накоплением недоокисленных продуктов метаболизма

- Показано, что у детей на Севере отмечается некоторая активация реакций перекисного окисления липидов эритроцитов, которая сопровождается изменением их фосфолилидного спектра (снижение фосфатидилхолина. фосфатидилэтаноламина, повышение доли сфингомиелина). накоплением ионов натрия в клетках крови, изменением ионных градиентов, а также увеличением объема красных клеток крови

- Выявлено, что в процессе адаптации детей в условиях Крайнего Севера изменяется кислородсвяэующэя способность крови направленная на более легкую отдачу кислорода при парциальных давлениях, существующих в тканях

- Установлено, что у детей на Севере, занимающихся спортивной подготовкой в течение учебного года, составные элементы ФСТПК выполняют свою работу с меньшим напряжением, чем у детей с обычным двигательным режимом, о чем свидетельствуют более низкие значения интегральных показателей систем кровообращения и эритрона

- Показано, что адаптация детей на Севере (Таймыр) и процесс приспособления школьников коренных национальностей Заполярья в средней полосе Сибири (г.Красноярск) сопровождается однонаправленными реакциями со стороны исполнительных механизмов функциональной системы транспорта и потребления кислорода. Степень адаптированности зависит от длительности

пребывания в суровых условиях и повторности переезда в новых климатические условия.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ

В клинике получили признание разработанные методы исследования функциональной системы транспорта и потребления кислорода и апробированные диагностические критерии оценки состояния этой системы у здоровых и больных детей, в частности, усовершенствованный метод неферментативного определения 2,3- дифосфоглицерата в эритроцитах (Лаб.дело.-1978 - N11- С.663-666.). 7 рацпредложений по способам определения различных показателей кислородного режима и способам оценки адаптированности организма, такие как "Метод полярографической кулонометрии исследования отдачи кислорода кровью", "Способ изучения параметров гемодинамики", "Способ оценки эффективности работы функциональной системы транспорта и потребления кислорода", позволившие существенно облегчить использование данных методов в биологических и клинических исследованиях, внедрены на кафедрах КрасГМА и используются в научных исследованиях их сотрудников а также в диагностических лабораториях и соматических отделениях больниц г.Красноярска.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Материалы диссертации были доложены на Международных, Всесоюзных, Российских, региональных научных и научно-практических конференциях, таких как Всесоюзной конференции "Основные аспекты географической патологии на Крайнем Севере (Норильск, 1976), IV и V Международных симпозиумах по приполярной медицине (Новосибирск, 1978 Copenhagen, 1981). II yi III Всесоюзных конференциях по адаптации человека к различным географическим условиям (Новосибирск. 1978. 1981). I Всесоюзном съезде гематологов и трансфузиологов (Москва. 1979), Всесоюзной конференции "Биологические проблемы Севера" (Кировск, 1979), I,It,lit Краевых научных конференциях "Молодые ученые - практическому здравоохранению" (Красноярск, 1982, 1984, 1986), 4-ой Всесоюзной конференции "Адаптация человека к климато- географическим условиям и первичная лрофилактика"(Новосибирск, 1986) Всесоюзной конференции "Адаптация человека и первичная профилактика" (Новосибирск, 1986), 3 Всесоюзном симпозиуме "Проблемы оценки прогнозирования функционального состояния организма в прикладной физиологии (Фрунзе, 1988), Всесоюзном совещании "Транспорт кислорода и антиоксидантные системы" (Гродно, 1989), научной

сессии "Актуальные проблемы адаптации и здоровья населения Севера" (Архангельск, 1991), Региональной научно-практической конференции "Актуальные проблемы охраны материнства и детства на Востоке страны" (Хабаровск, 1991), Международном конгрессе кардиологов Центральной Азии (Бишкек, 1991), Международной конференции стран СНГ "Коррекция и управление функциональным состоянием s процессе трудовой деятельности" (Караганда, 1993), The Third International symposium of the Japan- Russia Médical exchange foundation (Japan, Osaka, 1995), 7-ом Всероссийском симпозиуме "Коррекция гомеостаза" и 10-м Международном семинаре "Гомеостатика живых, природных, технических и социальных систем" (Красноярск, 1996), региональной научной конференции "Механизмы адаптации организма" (Томск 1996)

По результатам исследований опубликовано 42 работы, в т ч в международной и центральной печати.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Комплексный подход в изучении состояния функциональной системы транспорта и потребления кислорода с учетом оценки напряженности составных элементов, основанный на использовании экстремального энергетического принципа и знаний основных параметров кислородного гомеостаза организма, позволяет оценить степень адаптированности исполнительных механизмов ФСТПК в процессе приспособления здорового детского организма к конкретным экологическим условиям.

2 Существует жесткая коррелятивная связь между уровнем транспортируемого артериальной кровью кислорода и потреблением его тканями. Дисбаланс отношения между ними является пусковым моментом для изменения активности ФСТПК

3. Исполнительные механизмы системы транспорта и потребления <ислорода у здоровых детей обладают значительным набором компенсаторных эеэкций. Степень вовлеченности и напряженности отдельных элементов зависит от длительности и интенсивности воздействия внешних условий, а также определяется индивидуальными особенностями развития ребенка.

Л. У здоровых детей на Крайнем Севере независимо от длительности роживания выявлена повышенная потребность в кислороде. В первый год кизни в суровых условиях имеет место диссоциация между транспортируемым артериальной кровью кислородом и потребностью тканей в нем. юпровождаемая перестройкой всей составных звеньев ФСТПК После 5-1етнего проживания в Заполярье новый уровень активности обеспечивается за ;чет более интенсивной работы сердечно-сосудистой системы и эритрона

5. Использование систематической дозированной физической нагрузки у детей на Севере увеличивает резервные возможности исполнительных механизмов функциональной системы транспорта и потребления кислорода и может быть рекомендовано в качестве фактора, повышающего адаптированность ребенка к суровым экологическим условиям.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы с описанием методов исследования, шести глав материалов собственных исследований и их обсуждения, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы. Последний включает 277 отечественных и 158 иностранных источников. Текст изложен на 299 страницах машинописи и иллюстрирован 45 рисунками и 25 таблицами.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Под наблюдением находилось 757 здоровых детей в возрасте 10-12 лет (685) и 16-17 лет (72). В г.Красноярске было обследовано 119 здоровых детей Дети 10-12 лет (74 человека), из которых 38 девочек и 36 мальчиков были обследованы в различные сезоны года (зимой - 28, весной - 14, летом - 20, осенью - 12). У 17 детей этого возраста изучались суточные биоритмы основных показателей Подростки 16- 17 лет (28 человек) обследовались весной

44 подростка 16-17 лет коренных национальностей Севера (долгане, кето). переехавших в г Красноярск находились под постоянным динамическим наблюдением в течение года, 24 человека прибыли в г.Красноярск впервые. 20 - на второй год обучения, после 3-месячного пребывания в Заполярье

В условиях ..Крайнего Севера (г.Норильск и п.Хатанга) показатели кислородного режима организма изучались в различные сезоны года у 594 детей 10- 12 лет. из которых 537 - дети пришлого населения, 57 детей коренных национальностей Севера (долгане, нганасане, кето). В т.ч обследовано 44 ребенка 10-12-летнего возраста пришлого населения . проживающего в г.Норильске, с различной двигательной активностью: 1518тыс шагов в день (п = 21) и спортсмены- разрядники (2 группа, п = 23)

Гормональный статус оценивали по экскреции 17-оксикортикостероидов (17-ОКС) и 11- оксикортикостероидов (11-ОКС) в моче

Состояние кислородного режима организма оценивали по следующим показателям. Насыщение артериальной (Oía) и венозной крови (Огв) кислородом изучали на фотооксигемометре "Модель 036" кюветным методом

Рассчитывали минутный транспорт кислорода артериальной кровью (Т02) и минутное потребление (П02), а также коэффициент утилизации кислорода тканями. КУ = П02 / Т02 по формулам Фика. Концентрацию молочной (МК) и пировиноградной кислот (ПВК) определяли с помощью стандартных наборов

Состояние внешнего дыхания исследовалось методом спирографии на дыхательном полианализаторе ПА-5-01. Величины легочных объемов приведены к системе BTPS.

Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы, степень тренированности ребенка и резервные возможности системы кровообращения оценивали с помощью дифференцированной функциональной пробы (по H А.Шалкову).). Объемные показатели системы кровообращения определяли с помощью метода разведения красителя синего Эванса (в нашей модификации) Система красной крови оценивалась по следующим параметрам Число эритроцитов и количество гемоглобина определяли на эритрогемометре " Модель 063" согласно прилагаемой инструкции. Определение показателя гематокрита проводилось с помощью гематокритной центрифуги "Radiometer" Рассчитывали среднее содержание гемоглобина в одном эритроците (ССГЭ), его концентрацию (ССГЭ), средний объем единичного эритроцита (СрОЭ).

Эритрокинетику и количественную оценку эритропоэза проводили по методу созревания ретикулоцитов (Мосягина Е.Н . 1962) Относительное количество фетального гемоглобина определяли по Singer et al (1951). Скорость отдачи кислорода кровью исследовали методом полярографической кулонометрии (Эпштейн ИМ, 1966) Определение концентрации 2,3-дифосфоглицерата в эритроцитах проводили неферментативным методом Dyce et al (1973) в нашей модификации Концентрацию ионов натрия и калия в плазме и эритроцитах исследовали с помощью метода плазменной фотометрии на приборе "ФПЛ-Г

Процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ) в эритроцитах оценивали по уровню диеновых конъюгатов (ДК) и скорости их накопления при активации аскорбатзависипого переокисления липидов по методу Placer (1968) с внесенными нами модификациями. В эритроцитах определяли фосфолипидный спектр метод двумерной микротонкослойной хроматографии (по Васьковскому BE, Светашеву В,И.1972) с внесенными нами модификациями

Статистическая обработка результатов исследований и корреляционный анализ проведены на IBM PC/XT- 486 с использованием пакета прикладных программ Microsoft Excel для Windows-95 (версия 7).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Нормальная жизнедеятельность человека может осуществляться только в условиях непрерывного и достаточного снабжения организма кислородом Важнейшей функциональной системой организма, поддерживающей нормальный уровень р02 в тканях, а следовательно, оптимальные условия для протекания метаболических реакций, является функциональная система транспорта и потребления кислорода (ФСТПК), Она представляет собой ауторегулирующуюся организацию и включает в себя в качестве исполнительных механизмов следующие подсистемы, внешнее дыхание, гемодинамику, систему красной крови и тканевое дыхание с их нервной и гуморальной регуляцией. Если первые три из перечисленных обеспечивают реализацию запроса организма в требуемом количестве кислорода, то ткани и клетки, использующие 02 в качестве источника энергии, служит "звеном сравнения" между потребностями в нем и его доставкой.

Эффективность выполненной работы ФСТПК определяется наличием (или, вернее отсутствием) кислородного долга (уровень недоокисленных продуктов метаболизма), по величине которого можно судить о результате выполненной работы Кроме показателей МК, МК/ПВК, учета величин минутного транспорта кислорода и его потребления, а также КУ = ПОг / ТОг, в качестве интегрального показателя мы предлагаем использовать гемодинамический эквивалент (ГЭ): количество крови, из которого извлекается 1 мл кислорода Чем выше его значение, тем больше нагрузка по доставке кислорода тканям на систему кровообращения и на ФСТПК в целом

С целью оценки степени напряженности работы исполнительных механизмов ФСТПК (глава III) нами был применен математический аппарат экстремального энергетического принципа, разработанный и использованный для данной функциональной системы ранее [Ханин МА. Бухаров И Б,1973, 1978] к модели условной "нормы"

Функциональное состояние ФСТПК определяется с помощью критерия оптимальности, формулируемого в виде минимума мощности, потребляемой этой системой (W=0) Экстремум этой функции с учетом уравнения Фика дает в качестве решения оптимальные значения функциональных параметров ФСТПК. Используя выражения для стационарных величин минутного объема кровообращения и количества эритроцитов в кровяном русле, а также значения ряда констант, полученных Ю В Кибардиным (1978), мы предлагаем в качестве более объективного критерия адаптированности рассматривать отношение (W( -W 2/W, ) и на этой основе рассчитывать должные для данного субъекта величины минутного объема кровообращения и количества

К)

эритроцитов в русле. При значении, равном нулю, или близком к нему в пределах +10% , можно считать, что организм адаптирован к условиям существования.

Вычисление коэффициентов_эффективности работы систем

гемодинамики Кэфф.гем. = \/рЛ/ст и эритрона Кэфф эр.= Ыр/Ыст, где \/р, Ыр -измеренные (реальные), \/ст, Мст- расчетные МОС и количество эритроцитов-позволяет дать оценку степени напряженности работы исполнительных механизмов ФСТПК , направленной на обеспечение тканей кислородом в процессе адаптации к конкретным условиям среды. Эти коэффициенты вычисляются для каждого индивидуума и при их расчете используются параметры ФСТПК, характерные для данного субъекта насыщение артериальной и венозной крови кислородом, МОС, ОЦК. П02. а также константы: энерготраты на производство и поддержание структурной и функциональной целостности эритроцита и энерготраты системы кровообращения на компенсацию 10% возмущения длительностью порядка периода жизни эритроцитов, теоретически вычисленные Ю В. Кибардиным (1978)

Такой комплексный подход к изучению состояния исполнительных механизмов ФСТПК дает возможность более глубокого понимания основных принципов регулирования в исследуемой функциональной системе

Кислородный режим организма у здоровых детей Сибири

Проведенные исследования основных параметров кислородного режима эрганизма у детей двух возрастных групп (10 - 12 лет и 16 - 17 лет) в Сибири г.Красноярск) показали наличие возрастной динамики становления ФСТПК у щоровых детей с возрастом отмечается повышение эффективности и жономичности кислородных режимов (глава IV) Это проявляется в снижении нагрузки на сердечно-сосудистую систему снижение гемодинамического жвивалента (ГЭ), обеспечение необходимого уровня метаболизма при :нижении частоты дыхания (ЧД) и сердечных сокращений (ЧСС), минутного (бъема кровообращения (МОС), сердечного индекса (СИ) но увеличении :исла эритроцитов и кислородной емкости крови (КЕК). Необходимо отметить, то качественный состав гемоглобина и его функциональные характеристики ¡е зависят от возраста детей Следовательно, в процессе роста и развития ебенка наблюдаются изменения в уровне работы различных систем, учет оторых необходим при анализе специфических и неспецифических реакций рганизма на различные внешние раздражители.

Основные показатели КРО у здоровых детей г Красноярска □ответствуют общепринятым физиологическим нормативам, разработанным

для детей этих возрастных групп в других городах страны, находящихся на той же высоте над уровнем моря [Мосягина Е.Н . 1969; Тур А.Ф., Шабалов Н П , 1970; Рапопорт Ж Ж., Леонова Б Г., 1984] и могут быть использованы в качестве основных или контрольных для сравнения при обследовании детей в других климатических зонах.

Особенности функциональной системы транспорта и потребления кислорода у детей коренных национальностей Севера, переехавших в средние широты Сибири

Жизнь в экстремальных условиях среды сопровождается повышением энерготрат. Влияет ли переезд из сурового климата в более благоприятный на характер кислородного режима организма, а также как долго сохраняются сдвиги в ФСТПК у детей с различным физическим и половым развитием? Эти вопросы мы попытались решить в V главе. Нами было проведено динамическое (в течение года) наблюдение за подростками коренных национальностей Крайнего Севера, прибывших в средние широты Сибири на обучение- впервые (1 группа) и на второй год обучения (2 группа).

Основные параметры кислородного режима организма у детей коренных народностей Севера, переехавших в Сибирь, отличаются от уровня показателей местных жителей, а также наблюдается определенная динамика их в течение года наблюдений

Насыщение артериальной крови кислородом у аборигенов Севера после переезда и в течение всего времени наблюдения соответствует уровню контрольной группы Количество приносимого к тканям кислорода (ТО;) у аборигенов Севера ниже, чем у красноярцев Отмечается тенденция снижения этого показателя у детей 1 года обучения по сравнению с контролем Лишь зимой спустя 3 меряца после переезда выявлено его достоверное (Р<0,05) уменьшение : (10,7 ± 0,8) и (8,9 -I 0,5) мл 02/мин^кг соответственно. У подростков 2-го года обучения, наоборот уровень Т02/кг в первый месяц после переезда и спустя полгода выше, чем у красноярцев. И лишь в зимний период его уровень снижается (Р< 0,05) до (8,4 ± 0,8) мл 02/мин/кг по сравнению с сентябрем (11,7 ± 0,1) , февралем (11,5 ± 1.2) мл 02/мин/кг и показателями контрольной группы. Эти изменения, вероятно, связаны с определенной гиподинамией в зимний период года Насыщение венозной крови кислородом у детей после переезда соответствует уровню контрольной группы, а снижение его отмечается в декабре-феврале, что свидетельствует о большей утилизации кислорода из притекающей к тканям крови. АВР по 02 в это время составила (43± 1)% и (43 ± 2)% для 1 группы и (44 ± 1)% и (42 ± 2)% для 2

группы соответственно. А в сентябре и мае - эти показатели были на уровне 38- 39%, т.е. соответствовали уровню контрольной группы (38 з 2)% Интенсивность потребления кислорода тканями практически находится в пределах доверительного интервала контрольной группы Отмечается лишь некоторая тенденция его снижения у детей 1 группы на всем протяжении обследования, а у детей 2 группы - в зимний период, т е спустя 3 месяца после переезда.

Как свидетельствуют проведенные исследования, у детей в первый месяц после переезда достоверно (Р<0,05) увеличен МОД по сравнению с контролем : (12,6 ± 0,3) л/мин и (8,2 ± 0,4) л/мин соответственно Насыщение артериальной крови кислородом у этих групп практически на одном уровне: 93 -96 %. Некоторое учащение дыхания: (19±1) в минуту по сравнению (16+1) в контрольной группе является закономерной реакцией организма на недостаток кислорода, а в данном случае, это вызвано, вероятно, повышением энергетических трат при переезде из одной климатической зоны в другую. Величина дыхательного объема также достоверно увеличена и составляет (0,674 + 0,017) л/мин по сравнению с контролем (0,520+0,026)л/мин. Следовательно, МОД увеличен не только за счет частоты дыхания, но и за счет егс глубины Приведенные выше данные свидетельствуют о том, что система внешнего дыхания у детей при переезде в новые экологические условия в первый месяц имеет некоторую "перегрузку", что выражается в умеренной гипервентиляции, учащении и углублении дыхания. Однако, это происходит в пределах норм реакций организма, о чем свидетельствуют одинаковые коэффициенты дыхательных величин (рис 1).

На протяжении последующего полугода основные показатели системы вентиляции находятся на стабильном уровне, близком к контрольной группе

В первые 3 месяца после переезда выявлена напряженность в работе сердечно-сосудистой системы, что проявляется в большой частоте неблагоприятных типов саморегуляции преобладают сосудистый 31-66% и сердечный 15-28% типы саморегуляции, повышается коэффициент Кэфф гем и в то же время отмечается снижение сердечного индекса (СИ)

После полугодового пребывания в новых условиях повышается количество эритроцитов в периферической крови (Р<0,05) и уровень кислородной емкости крови, наблюдается нормализация СИ. Отмечается уменьшение среднего объема эритроцита (СрОЭ). концентрация гемоглобина в клетках крови остается величиной постоянной. В эритроцитах концентрация 2,3-0РС находится на верхних границах нормы и способствует тем самым повышению отдачи кислорода тканям

Рис! Процентные отклонения показателей кислородного режима организма у школьников- аборигенов Заполярья в условиях г Красноярска Условные обозначения ЧД- частота дыхания, МОД - минутный объем дыхания, ДО - дыхательный объем, АЕЗР - артерио-веиозная разница ло кислороду,

Т03/ кг - интенсивность транспорта кислорода МОС - минутный объем сердца, СИ - сердечный индекс, ГЭ - гемодинамический эквивалент, Ег - эритроциты НЬ - гемоглобин, НЬЯ- фетальный гемоглобин. 2,ЗОРй - 2,3 - дифосфоглицерзт.

Нормализация основных параметров ФСТПК отмечается к 9-месячному сроку пребывания в новых экологических условиях Показатели кислородного режима организманасыщение артериальной и венозной крови кислородом, АВР по 02 и КУ 02 тканями соответствуют таковым контрольной группы Интенсивность Т02 и ПСЬ у детей второго года пребывания достигает уровня контрольной группы, а первого - приближается к ним. Аналогичны изменения в работе сердечно-сосудистой системы и системы красной крови С увеличением срока пребывания в Сибири возрастает доля более экономичных путей саморегуляции, правда, доля сердечного типа остается повышенной, а значение Кзфф.гем. приближается к уровню контрольной группы. Все это свидетельствует о тенденции к нормализации работы системы

кровообращения и о сохранении относительного напряжения в ее работе даже после 9 месяцев после переезда в менее суровые климатические условия

Таким образом, адаптация подростков коренных национальностей Крайнего Севера в условиях Сибири не сопровождается резкими сдвигами в кислородном режиме организма, что позволяет сделать вывод: этот процесс протекает в зоне адаптивных возможностей организма и сила внешнего воздействия не превышает компенсаторные 'возможности организма, хотя некоторые звенья ФСТПК работают с несколько увеличенной нагрузкой Адаптивные реакции исполнительных механизмов ФСТПК более сглажены у детей с гармоничным физическим и половым развитием.

Состояние исполнительных механизмов системы транспорта и потребления кислорода у детей в Заполярье

Проведенный нами анализ метеорологических особенностей внешней :реды изучаемых регионов Севера на основе выкопировки доступных для тольэования данных Красноярского краевого Бюро метеослужбы и данных титературы показал, что "север" - это сложный комплекс географических, метеорологических, гелиофизических, социальных условий, которые :омплексно воздействуют на человека (глава IV)

Жизнь в экстремальных условиях Крайнего Севера сопровождается ювышением энерготрат, что проявляется в изменении матаболизма и наличии )тчетливых сдвигов в работе ФСТПК [ Агаджанян Н А .1972, 1995; Хаскин В В . 975: Панин Л Е„ 1978, 1993; Наз51, 1982] Исходя из результатов наших юследовэний в процессе адаптации у детей коренного и пришлого населения I Заполярье активизируются обменные процессы в их организме, о чем видетельствует повышение (Р<0.05) показателей интенсивности транспорта и ¡отребления кислорода, а также КУ 02 тканями Причем, у детей пришлого (аселения эти изменения выражены в большей степени, чем у коренного ¡опоставление величины утилизации кислорода тканями с уровнем эизического развития показало, что между относительными показателями тилизации кислорода тканями (КУ/кг) и ростом ребенка имеется трицательная обратная связь средней тесноты. У норильчан коэффициент рямолинейной корреляции и корреляционное отношение равны" г = - 0,55 п 0,82; Р = 0.05; у детей коренных национальностей Севера' г = - 0,64; т) = 0.68, = 0,05, у контрольной группы • г = - 0,25; I] = 0,53; Р = 0,05. Эти результаты зидетельствуют об определенной зависимости указанных показателей от

климатических условий, чем суровее условия жизни и длительнее пребывание в них, тем теснее прямолинейная связь между интенсивностью утилизации кислорода и антропометрическими характеристиками

Интенсивность транспорта кислорода артериальной кровью (Т02/кг) и его потреблений (П02/кг) у северян превышают уровень контроля (рис. 2).

Повышенная потребность в кислороде выявляется во всех группах детей, живущих на Севере. Это позволяет предположить, что компенсация необходимого количества кислорода осуществляется за счет увеличения доли утилизируемого кислорода из притекающей крови

Однако, у детей, проживающих на Севере свыше 5 лет или родившихся здесь, доля утилизируемого тканями кислорода ниже, чем в других группах.

Рис.2. Относительное увеличение уровня транспорта и потребления кислорода у детей на Севере по сравнению с показателями школьников Сибири

Диссоциация между потребностью тканей в кислороде и его доставкой у детей пришлого населения Севера отчетливо выражена в первый год пребывания в Заполярье. Уровень недоокисленных продуктов (МК и отношение МК/ПВК) у детей пришлого населения Севера несколько превышает

аковой у контрольной группы (Р < 0,05), наиболее отчетливо это изменение в ервый год жизни в Заполярье и остается на повышенном уровне и после 3 лет ребывания на Севере.

У детей, живущих в Заполярье, число дыханий (ЧД) в минуту в любое ремя суток превышает показатели сибиряков. В первый год после переезда то увеличение достоверно. (22 ± 3) а мин. и (17 + 1) в мин. соответственно роме этого, у детей этой группы суточный ритм ЧД изменен и находится на остоянно высоком уровне.

Сердечно-сосудистая система у пришлого населения находится в остоянии некоторого напряжения Выявлено достоверное увеличение реднесуточной величины частоты сердечных сокращений (ЧСС) у детей с олярным стажем свыше 3 лет по сравнению с аборигенами" (77 ± 2) уд./мин и 38 ± 2)уд./мин соответственно. Минутный объем сердца (МОС) у детей ришлого населения превышает уровень аборигенов (Р< 0.05) , но не имеет (остоверных отличий от красноярцев, а сердечный индекс (СИ) имеет четко сраженную тенденцию зависимости от длительности проживания на Севере :и у детей с полярным стажем до года равен (2,75 + 0,30)л/мин/м2. от 1 до 3 1ет - (4,02 ± 0,21) л/мин/м2и свыше 3 лет пребывания - (3,82 < 0,33) л/мин/м2. У 1етей коренных национапьностей СИ не отличается от сибиряков (2,2 J 0,2) \/мин/м2 и (2,3 ± 0,2) л/мин/м2 К числу ведущих функциональных :арактеристик человека следует отнести его работоспособность. Для ее >пределения нами был использован step-test PWC170 . Величина общей !аботы, выполненной школьниками г.Норильска в единицу времени, выше, чем ' детей г.Красноярска. Однако, удельная работоспособность детей-северян ipn одной и той же работе ниже, чем у сибиряков. В первый год у норильчан )на составляет в среднем (14.5 1 0,9) кГм/мин/кг, что на 24.8% ниже, чем у :расноярцев (Р< 0,05). С увеличением срока пребывания на Севере эта ¡еличина возрастает и после 3 лет жизни в Заполярье она приближается к 'ровню контрольной группы (16,4 t 0,9) и (19.3 < 0,7) кГм/мин/кг :оответственно

Кроме этого, у детей пришлого населения Крайнего Севера после 5 лет кизни в суровых условиях сердечно-сосудистая система испытывает 1екоторую перегрузку, отмечается снижение эффективности ее работы на ;оставку 1 мл Ог к тканям требуется "перегнать" на 12,7% крови больше, чем у зборигенов или на 18.1% больше, чем в первые 3 года пребывания в }аполярье

Система красной крови у детей, живущих на Крайнем Севере, работает с 1екоторым напряжением. Несмотря на достаточное количество эритроцитов в

периферической красной крови, величина суточного эритропоээа у детей пришлого и коренного населения несколько снижена по сравнению с контрольной группой Количество гемоглобина у пришлого населения несколько выше, чем у коренного. Качественный состав гемоглобина несколько изменен, у северян доля щелочноустойчивого гемоглобина (НЬ Р) увеличена до (2,9 ± 0,2)% и (3,2 ± 0,1)% у пришлого и коренного населения, но находится в пределах физиологических норм реакций

Изучение электролитного баланса у северян свидетельствует об изменении ионных соотношений между плазмой и эритроцитами. Имеет место сезонная зависимость N8 - градиента: в полярную ночь он достоверно выше Исследования показали, что уровень К* в эритроцитах оказывает влияние на содержание гемоглобина в клетке (г= + 0,34 до +0,44), объем циркулирующих эритроцитов (г= - 0,34) и эффективность работы всей системы эритрон. Коэффициент прямолинейной корреляции между Кэр. и Кэфф эр. отрицательный, средней тесноты (г = -0,41 до - 0,47; я = 0,63, Р= 0,05), В большей мере сказывается на функцию клетки содержание а ней ионов Ыа, которое связано с ЧСС (г = +0,33), МОК (г = -0,31), ТОг (г = -0,54), ПОг (г= - 0,34 до -0,53), временем кровообращения (г = -0,34), а также объемными показателями : ОЦК, ОЦП, ОЦЭ (г = -0,52 до - 0,54). Таким образом, уровень ионов N8* в эритроцитах и его соотношение между плазмой и клетками в большей мере, чем К*, влияют на работу исполнительных механизмов ФСТПК и является "узким местом" в доставке необходимо количества кислорода клетками крови к местам его потребления Вероятно, вследствие изменения фракционного состава фосфолипидов в мембранах эритроцитов в сторону некоторой их дестабилизации происходит нарушение электролитного равновесия (накапливается натрий в клетках) что может приводить к увеличению объемэ клеток У всех обследованных детей на Севере увеличен СрОЭ, его значения колеблются в пределах 104 - 90 мкм3 по сравнению с контролем (91 .1 2) мкм3 Однако. ССГЭ и СКГЭ не имеют достоверных изменений по сравнению с контролем. Увеличение СрОЭ происходит параллельно с активацией реакций свободно-радикального окисления (СРО) липидоа ( г = +0,40: п = 0,48; Р= 0,05), о чем свидетельствует прямая корреляционная зависимость средней тесноты между этими параметрами.

Исследование уровня диеновых конъюгатов в эритроцитарных мембранах показало, что их исходный уровень у северян не отличается от такового у детей Сибири При инициации аскорбатзависимого переокисления (АЗП), дающего дополнительную информацию о структуре и стойкости мембран эритроцитов, накопление продуктов ПОЛ становится достоверным

(Р<0,05) Данный факт можно трактовать как показатель "риска" повышенной хрупкости мембран клеток Увеличение ДК в крови сопровождается изменением работы сердечно-сосудистой системы существует прямая связь средней тесноты между концентрацией ДК и ЧСС, МОК, ОЦК, ОЦП, ОЦЭ (г= + 0,31 до 0 51). Кроме этого, уровень ДК связ'ан и с основными показателями ФСТПК с Ю2 и П02 (г= + 0,31 до 0,48), что также свидетельствует о взаимосвязи уровня СРО и количества транспортируемого и потребленного кислорода тканями.

Исследование фосфолипидного (ФЛ) спектра мембран эритроцитов у северян показало, что общее содержание ФЛ у детей Заполярья не отличается от контроля и составляет (9,22 ± 0,21)уР/мл эр., у красноярцев- (9,57 i 0,54) уР/мл эр Однако, ФЛ спектр у северян несколько изменен Отмечается снижение доли фосфатидилэтаноламина - липида, погруженного в мембрану, которому принадлежит роль стабилизатора углеводородного каркаса, отмечается тенденция снижения уровня фосфатидилхолина , которому принадлежит роль ингибитора ПОЛ [Hope M.J., Cullis PR., 1979, Endroczi Е , 1991; Watala С., Gwozdzinski К,1992]. Все это может приводить к некоторой дестабилизации структуры мембраны эритроцитов у детей на Севере В то же время выявлено увеличение доли сфингомиелина - инертного диэлектрика, стабилизирующего электрокинетические процессы в крови

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют об определенной перестройке, большей лабильности клеток при действии на организм суровых климатических условий Полученные результаты согласуются с данными В Ю.Куликова и его сотрудников (1978. 1985), свидетельствующими об активации реакций перекисного окисления липидов (ПОЛ) у пришлого населения Азиатского Севера, а также увеличенной продукцией СРО у жителей территории Европейского Севера (данные А.ГМарачева. 1980). Приводимые последними авторами показатели высоки (превышение почти в 5 раз уровня контроля), что расценивается ими как неспецифическая реакция приспособления, направленная на повышение термогенеза

У детей, живущих на Крайнем Севере, изменяется

кислородсвязующая функция крови, что проявляется в изменении сродства гемоглобина к 02 при р02, существующих в легких в сторону связывания и при р02, существующих в тканях в сторону его снижения Наиболее часты (5/6 до 2/3) эти отклонения у детей, живущих в Заполярье первые 5 лет. в дальнейшем, как и у аборигенов, частота отклонений за пределы контрольной кривой не превышает 1/2.

Изменение сродства гемоглобина к кислороду, вероятно, обусловлены увеличением доли щелочноустойчивого (Hb F) гемоглобина, а также изменение концентрации 2,3-DPG - метаболита, оказывающего непосредственное влияние на связывание и отдачу кислорода гемоглобином

Таким образом, ФСТПК у детей на Севере находится в некотором напряжении Относительно нормальный уровень функционирования ее исполнительных механизмов в первые 5 лет жизни обеспечивается большей активностью системы красной крови' изменением сродства гемоглобина к 02, количества и качества гемоглобина. После 5-летнего пребывания на Севере система кровообращения (одно из звеньев ФСТПК) работает с перегрузкой, о чем свидетельствует увеличение коэффициентов эффективности работы этой системы У аборигенов Заполярья не выявлено особенных, отличных от детей пришлого населения, механизмов адаптации в ФСТПК. Сдвиги показателей в системе эритрон у детей на Севере невелики, но с определенной тенденцией напряжения и могут рассматриваться как варианты физиологической реакции системы красной крови на внешние воздействия (рис.3).

Роль адаптации как фактора профилактики существенным образом возрастает вследствие того, что долговременные, структурно обусловленные реакции обладают лишь относительной специфичностью, т.е. повышают устойчивость организма не только к тому фактору, к которому происходила адаптация, но и одновременно к некоторым другим С этих позиций нами была рассмотрена ФСТПК у детей, занимающихся спортом, и живущих на Севере (глава VII) Адаптация организма спортсмена к тренировкам проявляется в повышении его функциональных возможностей, обусловленных изменениями на клеточном, органном, организменном уровне

У спортсменов - северян (как и у детей с обычной двигательной активностью) также отмечается повышенная потребность в кислороде' доля прироста потребления превышает долю прироста транспорта кислорода Полученные нами данные позволяют заключить, что чем выше двигательная активность у детей, живущих на Севере, тем интенсивнее идет обмен кислорода в покое (Р<0,05) Однако, в условиях повышенной потребности организма в кислороде, имеющей место на Севере, у детей, занимающихся спортивной подготовкой, ФСТПК работает с меньшим напряжением чем у детей с обычным двигательным режимом Об этом свидетельствуют значительно низкие, чем в контроле, значения ГЭ у детей, занимающихся физическими упражнениями для доставки 1 мл 02 требуется на 3,5 мл (домашние задания по физкультуре) и 3,8 мл (для спортсменов) крови меньше, чем у детей, находящихся на обычном двигательном режиме (табл.1).

кдню.

■мое [сивышеЗлет!

Рис 3 Процентные отклонения показателей кислородного режима организма у детей на Севере от уровня школьников г.Красноярска

Условные обозначения ЧД- частота дыхания, АДс- артериальное давление систолическое, АДд- артериальное давление диастолическое,

АВР - артерио-венозная разница по кислороду. Ег - эритроциты, НЬ - гемоглобин, КД НвОг. кривая диссоциации оксигемоглобина.

ЧСС - частота сердечных сокращений, МОС - минутный объем сердца, СИ - сердечный индекс. ГЭ - гемодинамический эквивалент. НЬР- фетальный гемоглобин, 2,3-ВРО - 2,3 - дифосфоглицерат

Роль спортивных тренировок в эффективности адаптационных реакций системы транспорта кислорода у детей на Севере

У спортсменов - разрядников и детей, регулярно занимающихся дополнительными физическими упражнениями,снабжение тканей адекватным количеством кислорода обеспечивается за счет увеличения процента утилизации 02 из притекающей крови. КУ 02 тканями у них достоверно (Р<0,05) выше, чем у детей с обычным двигательным режимом. Компенсаторные реакции со стороны исполнительных механизмов ФСТПК у детей на Севере с активной двигательной активностью несколько иные по величине и интенсивности, чем у детей с обычным двигательным режимом.

У северян - спортсменов отмечаются более высокие показатели сердечно-сосудистой системы и системы эритрон. Кроме этого, выявлено различие и между уровнем тренированности детей: у спортсменов-разрядников система кровообращения работает эффективнее, чем у детей с повышенной двигательной активностью, о чем свидетельствует более низкое значение СИ, ГЭ, более высокий уровень удельной работослосбности (Р\Л/С,7о /кг).

Таблица 1

Некоторые показатели кислородного режима у детей г.Норильска с различной двигательной активностью (М + лп)

Показатели Обычный дв режим п =20 Повыш. двиг. режи м п =21 Спортсмены п =23

Ога, % 96 + 1 96 + 1 96 + 1

02В, % 56+2 45 + 2 * 47 + 2 *

АВР по Ог, % 40 + 2 51 + 2* 49 + 2*

КУ, % 42 + 1 53+1* 51 +2*

Т02/КГ мл Ог/мин/кг 16,1 + 0,6 19,3 + 0,7* 21.7 + 1,3*

П02/КГ, мл Ог/мин/кг 6,7 + 0,3 10,2 + 1 4* 11,1 +1,4*

ГЭ, мл 14,9 + 0,2 11.4 + 0 3* 11,1 + 0,3*

Эр , 10 " /л 4,1 + 0,1 4,5 + 0.1* 4,7 + 0.1*

ОЦК, л 2,8 + 0,1 3,08+ 0 21 3,00 + 0,18

ОЦЭ, л 0,98 + 0,11 1,20 + 0.09 1,34 + 0,07*

N. в мл 378 + 28 540+ 31" 630 + 26"

• - Р<0 05, ** - Р<0.01 - достоверность отличия от контроля

Однако, эффективность работы сердечно- сосудистой системы не достаточно высока и, в целом, она работает с повышенной нагрузкой: у спортсменов Кэфф.гем. равен (1,29 + 0,03) отн.ед., а у детей с повышенной двигательной активностью - несколько выше (1,34 ± 0,04) отн. ед. Кэфф эр. ниже должного уровня на 34% у спортсменов и на 27 % - у детей 2 группы. Следовательно, у детей в Заполярье необходимое количество кислорода доставляется к тканям не за счет увеличения числа красных клеток крови, а за счет включения других механизмов: биохимических, физиологических и пр , направленных на более легкую отдачу кислорода тканям.

И на самом деле, изучая подробно скорость отдачи 02 кровью, мы нашли изменение крутизны кривой диссоциации НЬ02 в сторону усиления ее Б -образности, что может расцениваться как компенсаторная реакция системы красной крови, направленная на адекватное обеспечение тканей кислородом. И, кроме этого, увеличение концентрации 2,3-ОРС в эритроцитах также способствует более быстрой отдаче кислорода при р02, существующих в тканях. Концентрация 2,3-ОРС у детей с активным двигательным режимом превышает уровень детей с обычной подготовкой: (5,4 ± 0,2) мкмоль/мл эр. и (5,1±0,1)мкмоль/мл эр. соответственно (увеличение недостоверно).

Необходимо отметить, что факт увеличения количества красных клеток крови не приводит к ее сгущению и тем самым не способствует перегрузке системы кровообращения. Это подтверждается, во-первых, незначительным приростом относительного количества эритроцитов в единице объема , а, во-вторых, более быстрой скоростью кровотока у спортсменов, чем у детей 2 группы. У спортсменов- норильчан на участке "рука- ухо" она составляла (11,8 ± 0,3) сек, а у детей с повышенной активностью - (14,0 ± 0,5) сек

Выявлено увеличение стойкости мембран эритроцитов к аскорбатзависимому переокислению у спортсменов, некоторое изменение электролитного баланса клеток крови и плазмы, что может свидетельствовать о тренирующем воздействии спортивных занятий на структуру и функцию клеток. У детей- спортсменов на Севере средний объем эритроцита соответствует показателям средней полосы Сибири, но имеет выраженную тенденцию снижения по сравнению с группой детей обычного двигательного режима.

Таким образом, полученные сведения о состоянии исполнительных механизмов ФСТПК, ее динамики у детей, регулярно занимающихся спортом и живущих на Севере, свидетельствуют о повышении резистентности организма у тренированных детей. Постоянное рациональное повышение физической

активности (а сочетании с правильным режимом, питанием и пр.) позволяет в значительной степени преодолеть отрицательные воздействия внешней среды и тем самым обеспечить возможность более эффективной жизнедеятельности организма. Основой относительной специфичности фенотипической адаптации является тот факт, что разветвленный системный структурный след, составляющий основу адаптации к определенному фактору, нередко имеет в своем составе компоненты, которые могут повышать'резистентность организма к действию других факторов.

Многочисленные феномены такого рода, обозначаемые обычно как явления перекрестной адаптации, или перекрестной резистентности, являются следствием относительной специфичности фенотипической адаптации [Василев-ский Н.Н., 1977; Меерсон Ф.З., 1986; Озернюк Н.Д.1992; Сидоров Ю А., 1994].

Фактором, увеличивающим устойчивость растущего организма к недостатку кислорода и способствующим повышению качества регулирования кислородного режима организма, является спортивная тренировка.

В ходе онтогенеза в организме человека постоянно происходят различные структурные и функциональные перестройки, в процессе которых каждый раз меняются не только корреляционные отношения (связи) между органами и системами, но и отношения с окружающей средой.

Проведенные исследования с использованием корреляционного анализа показали (глава VIII), что между основными показателями ФСТПК имеются определенные отношения, которые изменяются в зависимости от кислородного запроса тканей. Системообразующий фактор - потребление кислорода (П02) -определяет работу исполнительных механизмов ФСТПК, степень их напряженности и участия в адекватном обеспечении тканей кислородом.

Свидетельством этого служит взаимосвязь потребления кислорода и ряда основных параметров ФСТПК и, в первую очередь, с величиной транспорта кислорода артериальной кровью, которая определяется не только кислородным запросом, но и уровнем функционального состояния систем вентиляции ( МОД, ЧД, ДО, ЖЕЛ), гемодинамики (МОС, ЧСС, временем кровообращения- t кр , К эфф), а также красной кровью ( Er, Hb, КЕК, ОЦК, К,ффэр.) (рис 4)

Рис. 4. Структура корреляционных связей (г > 0,3) величин транспорта (Т02 ) и потребления кислорода (П02) и показателей исполнительных механизмов ФСТПК у детей на Севере

Обозначения: (_) - прямая и {--------) - обратная зависимость показателей,

буквенные обозначения те же, что и на рис.1 и 3. Непосредственным результатом работы системы внешнего дыхания служит величина минутного объема дыхания (МОД), которая увеличивается в условиях недостатка кислорода в границах, обеспечивающих поддержание скорости поступления кислорода в легкие на должном уровне. Величина МОД определяется частотой дыхания ( г = + 0,34 до 0,57), жизненной емкостью легких (г= + 0,33 до 0,37), в то же время имеется связь и с ведущими параметрами других исполнительных механизмов (рис.5) . Важной

приспособительной реакций к недостатку кислорода является усиление его транспорта от альвеол к тканям. Достигается это прежде всего за счет усиления работы сердечно-сосудистой системы. Выявлена отрицательная обратная связь высокой тесноты между П02 и ЧСС ( г = -0,54 до -0,68), П02 и МОС( г = -0,79 до-0,89).

Рис. 5. Структура корреляционных связей (г > 0,3) величин минутного объема дыхания (МОД), минутного объема сердца (МОС) , количества эритроцитов (Ег) и показателей ФСТПК у детей на Севере.

Обозначения: (_) - прямая и (--------) - обратная зависимость показателей,

буквенные обозначения те же, что и на рис.1 и 3.

Величина МОС определяется не только состоянием гемодинамики ( АД, 1кр, ГЭ, ОЦК), но и ведущими параметрами других исполнительных механизмов системы внешнего дыхания (МОД, ДО, ЖЕЛ) и эритроном (Ег, НЬ, КЭфф3р.) . В целом, эффективность сердечно-сосудистой системы, оцениваемая К эффгс» , определяется и эффективностью работы системы эритрон: связь между КЭфф3р. и К эффге« тесная и зависит от влияния внешнйх условий (г = -0,54 до -0,72), Система красной крови на недостаток кислорода в организме, в первую очередь, реагирует увеличением количества эритроцитов, КЕК, ОЦК и ОЦЭ (г = +0,57 до +0,90). Количество циркулирующих эритроцитов зависит как от результата работы системы внешнего дыхания (МОД, ЧД, ДО, ЖЕЛ), так и от состояния гемодинамики (МОС, ЧСС, АД, ГЭ, К зфф,,« ). В самой системе эритрон имеются более тонкие и эффективные физиологические и биохимические механизмы регуляции дыхательной функции крови, изменение качественного состава гемоглобина, его сродства к кислороду (г| = 0,54; Р= 0,05), наличию ряда лигандов, таких как 2,3-дифосфоглицерат, регулирующих отдачу кислорода при парциальных давлениях, существующих в тканях.

Отмечаемые приспособительные и индивидуальные отличия в реакциях ФСТПК при различных условиях и состояниях организма как в условиях полного здоровья, так и в процессе адаптации к различным по набору и степени воздействия экологическим условиям, являются проявлением пластичности работы основных систем организма

Значительные изменения в организме (периоды ускоренного роста, полового созревания, болезни) или в окружающей среде (новый климат, гипоксия, социально-бытовые условия, колебания погодных факторов) зызывают более заметные приспособительные (адаптивные) реакции зрганизма, направленные на максимальное для данной ситуации уравновешивание со средой. Доказательством этого служит динамика юрреляционных связей в процессе адаптации школьников коренных национальностей Севера к условиям Сибири (рис. 6).

Таким образом, приведенные материалы свидетельствуют о наличии эпределенных механизмов регуляции в исполнительном звене ФСТПК, направленных на адекватное обеспечение тканей кислородом и протекания штимального уровня метаболических реакций. Состояние ФСТПК и ее юдсистем - критерий адекватности процессов адаптации здорового организма I механизмов компенсации недостатка кислорода в условиях гипоксии.

ТОг ПОг Сентибрь

СрОЭ

,ССГЭ 02,

ГЭ 02'

Кгем. АВР

Лссгэ

ГЭ

К гем.

ТОг ПОг Декабрь

Ога

О 211

АВР

ТОг ПОг Февраль

Рис. 6 Структура корреляционных связей (г > 0,5) показателей исполнительных механизмов ФСТПК у детей коренных национальностей Севера в процессе их адаптации к средним широтам Сибири (г Красноярск).

Обозначения (_) - прямая и (--------) - обратная зависимость показателей,

буквенные обозначения те же, что и на рис 1 и 3.

2К

выводы

! Разработан комплексный способ оценки состояния кислородного баланса в организме, основанный на использовании системного подхода и оценки эффективности и экономичности работы исполнительных механизмов функциональной системы транспорта и потребления кислорода.

2. Адаптация здоровых детей пришлого и коренного населения на Крайнем Севере сопровождается повышенным кислородным обменом. У пришлого населения Крайнего Севера выявлена диссоциация между количеством кислорода, приносимым артериальной кровью и потребностями тканей в нем: доля прироста интенсивности потребления кислорода возрастает в большей мере, чем доля увеличения транспорта и в первый год после переезда имеет место накопление недоокисленных продуктов.

3. Становление исполнительных механизмов функциональной системы транспорта и потребления кислорода в процессе адаптации детей на Севере зависит от длительности пребывания в суровых условиях. В течение первого года жизни в Заполярье все подсистемы ФСТПК испытывают напряжение: увеличена частота дыхания, изменен ее суточный ритм; увеличена частота сердечных сокращений, минутный объем сердца, сердечный индекс; в системе красной крови выявлено увеличение среднего объема эритроцита, отмечена активация перекисного окисления липидов, изменен электролитный баланс клеток. В период жизни на Севере свыше одного года до 5 лет отмечен процесс постепенной стабилизации исполнительных механизмов. ФСТПК. У детей с полярным стажем свыше 5 лет повышенная потребность в кислороде обеспечивается за счет более активной работы сердечно-сосудистой системы и эритрона, направленных на более эффективное и адекватное обеспечение тканей кислородом.

4. Процесс адаптации к условиям Севера у детей, регулярно занимающихся активной физической подготовкой, протекает с большей эффективностью и экономичностью работы исполнительных механизмов функциональной системы транспорта и потребления кислорода, чем у детей, находящихся на обычном двигательном режиме. Отмечен стабильный уровень работоспособности, более высокие значения кислородной емкости крови, увеличение стойкости мембран эритроцитов к аскорбатзависимому переокислению, соответствующий возрастной норме объем эритроцитов.

5. У детей коренных национальностей Севера повышенная потребность в кислороде обеспечивается за счет изменения качественного состава гемоглобина и повышения его способности отдавать кислород при парциальных давлениях, существующих в тканях. Основные показатели систем

внешнего дыхания, кровообращения соответствуют возрастным нормативам детей средней полосы России.

6. Адаптация подростков коренных национальностей Крайнего Севера в условиях средних широт Сибири сопровождается снижением кислородного обмена в организме в первые месяцы после переезда и их нормализацией после 8-9 месяцев жизни в Сибири. При повторном переезде эти показатели соответствуют уровню местных школьников.

7. Процесс адаптации аборигенов Заполярья в средних широтах Сибири в первые 1 - 2 месяца сопровождается повышенной активностью всех исполнительных механизмов функциональной системы транспорта и потребления кислорода. Нормализация основных ее параметров отмечается после 8-9 месяцев, повторный переезд в Сибирь сокращает этот процесс до 56 месяцев. Адаптационные реакции ФСТПК более сглажены у детей с гармоничным физическим и половым развитием.

8 В процессе адаптации школьников к суровым климатическим условиям Таймыра (г.Норильск, п.Хатанга) и аборигенов Севера к средним широтам Сибири (г.Красноярск) коррелятивные взаимоотношения между количеством приносимого артериальной кровью кислорода и потребностью тканей в нем являются наиболее жесткими и определяют поведение всех других элементов исполнительной системы ФСТПК. Приспособительные отличия в структуре исполнительных механизмов ФСТПК, вовлекающихся в процесс адаптации, определяются силой, длительностью и кратностью внешнего воздействия, а также индивидуальными особенностями развития ребенка.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Анализ состояния систем, участвующих в обеспечении организма кислородом (вентиляция, кровообращение, эритрон) должен проводиться с учетом величин его потребления и количества недоокисленных продуктов метаболизма

2. Оценка степени адаптированное™ организма по любой из систем внешнего дыхания, кровообращения, красной крови - к конкретным условиям среды должна проводиться с учетом работы остальных звеньев исполнительного устройства функциональной системы транспорта и потребления кислорода, а также с использованием коэффициентов эффективности и экономичности обеспечения организма кислородом

3. Для выявления наличия напряженности в работе исполнительных механизмов функциональной системы транспорта и потребления кислорода в конкретных условиях обитания человека необходим анализ корреляционных

связей между основными ее параметрами: повышенная "жесткость" этих взаимоотношений свидетельствует о нагрузке в их работе.

4. С целью повышения адаптированное™ детей к экстремальным условиям в комплекс мероприятий необходимо включать регулярную дозированную физическую нагрузку, которая в значительной мере позволит преодолеть отрицательные воздействия внешней среды путем поддержания ( и даже увеличения) работоспособности на должном уровне, а также будет способствовать более экономичной работе исполнительных механизмов функциональной системы транспорта и потребления кислорода.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. О кислородтранспортной функции крови у детей Заполярья/Юсновные аспекты географической патологии на Крайнем Севере: Тез.докп. Всес. конф -Норильск, 1976 - С.93-94 (соавт.: Рапопорт Ж.Ж.).

2. О сезонных изменениях красной крови у детей Заполярья// Адаптация человека на Крайнем Севере,- Красноярск, 1976 - С.108 - 111 (соавт.: Рапопорт Ж.Ж., Кириллова Е.П.).

3. О транспорте кислорода у детей в Заполярье // Физиология человека - 1977,-N 4.- С.713-716 (соавт.:Рапопорт Ж.Ж.).

4. Состояние системы эритрон у детей Заполярья// Матер.IV Межд. симп по приполярной медицине,- Новосибирск, 1978,- С.239-240 (соавт.. Рапопорт Ж Ж., Чеботаревская A.A., Соподовникова Г.С.).

5. Модификация неферментативного определения 2,3-дифосфоглицерата в эритроцитах//Лаб.дело- 1978.-NI 11.-С663-666 (соавт.:Рапопорт Ж.Ж.).

6. Роль 2,3-дифосфоглицерата в регуляции кислородного режима организма у детей, больных ревматизмом// Механизмы регуляции в системе крови - Красноярск,

1978 - Т.2.- С.11-13 (соавт.: РапопортЖ.Ж.).

7. Система эритрон как важнейший регулятор кислородного режима организма у детей Крайнего СевераII Матер. II Всес. конф. по адаптации человека к разл. геогр условиям,- Новосибирск, 1978.-T.I.- С. 283-285 (соавт.: Рапопорт Ж.Ж )

8. Адаптационный характер функционирования гемоглобина в условиях гипоксии// Матер I Всес. съезда гематологов и трансфузиологов - М , 1979,- С 539 -540 (соавт.: Рапопорт ЖЖ.).

9. Адаптация детей на Севере и кислородный режим// Вестник АМН СССР -

1979 - N 6.- С.61 -66 (соавт.: Рапопорт ЖЖ.).

10. О состоянии кислородного режима организма в процессе адаптации к новым экологическим условиям// Биологические проблемы Севера,- Кировск, 1979,-С 62-63 (соавт.: РапопортЖ.Ж.).

11. Кислородный режим аборигенов Заполярья в процессе адаптации в средней климатической зоне// Бронхиальная астма у детей - Красноярск, 1980.- С.201 -210.

12. О критериях адаптированное™ организма //III Всес. конф. по адаптации человека к различным климато- географическим условиям.- Новосибирск, 1981 - Т II -С 3-4 (соавт: РапопортЖ.Ж.).

13 Состояние кислородтранспортной системы в процессе адаптации к hobidim экологическим условиям // Там же, с. 5 - 6 (соавт.: Рапопорт Ж.Ж.).

14. Изменение коэффициента гемодинамики при адаптации детей и подростков// Эколого-гигиенические и клинические вопросы жизнедеятельности

. человека в условиях Севера,- Новосибирск, 1981,- С. 10-11 (соавт.: Рапопорт Ж.Ж., Петрова Т.Е.).

15. The northen aboriginal's adaptation in Krasnoyarsk// 5-th Intern. Symp. on Circumpol. Health.- Denmark: Copengagen, 1981.-Р.2Э.(соавт.: Rapoport J.J.).

16. Adaptation studies in Dolganian and immigrant children // Circumpoler Health -81 - Copengagen, 1981,- P.630- 631 (соавт.: Rapoport J.J.).

17. Оценка функционального состояния эритроцитов у детей с декомпенсацией кровообращения // Болезни сердца у детей.- Красноярск, 1982.- С.41- 46.

18. Некоторые параметры системы транспорта кислорода (СТК) при остром охлаждении (-20 ° С ) // Молодые ученые Красноярья - практическому здравоохранению. - Красноярск, 1982. - С.13 -14 (соавт.: Ковалевский А Н., Кунцевич А.К. и др.).

19. О влиянии солнечного затмения на организм человека // Бюлл. СО АМН СССР, 1983,- N 4,- С.60 -63 (соавт.: Рапопорт Ж.Ж., Гончарук З.Н.).

20. К методике определения работоспособности кислородтранспортной системы (КТС) // Работоспособность и реабилитация в детском возрасте,- Красноярск, 1983 - С. 3 - 9 (соавт.: РапопортЖ.Ж).

21. О структурных особенностях эритроцитов у детей г.Норильска// Молодые ученые Красноярья - практическому здравоохранению .- Красноярск, 1984 - С 80.

22. Функциональная оценка состояния системы красной крови у больных анемией и эритремией// Там же, с.81.

23. Видовые особенности антикалоригенного эффекта альфа-адреноанониста клофелина //Там же, с. 165.

24. О стратегии адаптационных реакций системы транспорта кислорода в условиях гипоксии II Неревматические миокардиты у детей. - Красноярск, 1985 - С. 121 - 129.

25. Коэффициент эффективности транспорта кислорода как критерий оценки функциональных возможностей кислородного режима организма// Здоровье человека в Сибири - Красноярск, 1986 - С.146.

26. Коэффициент эффективности КТС как критерий функциональных возможностей кислородного режима организма II Адаптация человека и первичная профилактика,-Новосибирск, 1986.-Т.1-С. 41 -42.

27. Оценка функциональных возможностей кислородного режима организма II Проблемы оценки и прогнозирования функциональных состояний организма в прикладной физиологии. - Фрунзе, 1988 - С.323 - 325.

28. Использование коэффициентов эффективности системы транспорта кислорода для оценки функциональных возможностей кислородного режима организма // Физиология чел - 1988 - Т. 14, N6 - С.938 - 942 (соавт.: Рапопорт Ж.Ж.)

29. Функциональная система мать- плод и элементы теории взаимодействия функциональных систем // Физиология плодо- материнских отношений в норме и патологии - Красноярск, 1989 - С.З - 19 (соавт . Савченков Ю.И.).

30. Особенности функционирования системы транспорта и потребления кислорода у девочек в процессе адаптации к новым климатическим усповиям// Бюлл СО АМН СССР,- 1989.- N I,- С. .84-87 (соавт.: Рапопорт Ж.Ж., Овсянникова Б.Э).

31. Состояние системы транспорта и потребления кислорода в процессе адаптации детей к новым климатическим условиям // Актуальные проблемы адаптации и здоровья населения Севера. - Архангельск, 1991- С. 38 - 41.

32 Влияние лазерного излучения на показатели липидного спектра крови у детей с гипотиреозом // Коррекция и управление функциональным состоянием в процессе трудовой деятельности : Тез.докл. конф. стран СНГ - Караганда, 1993,- С 91-92.(соавт : Костарева Т.А.).

33. Диагностика риска атеросклероза у детей// Матер. Межд. конгресса кардиологов Центральной Азии,- Бишкек, 1993.-С.117 (соавт.: Костарева Т.А.).

34. Особенности изменения системы гемостаза при ожирении // V Росс съезд специалистов по лабораторной диагностике: Тез. докл.Красноярск, 1994 - т II - С 291292 (соавт.: Костарева Т А., Торощин Ю О )

35. The dinamic of lipid blood spectrum indexes at children with hypthyreosis under the influence of laser effect //The third international symposium of the Japan-Russia Medocal exchange foundation : Abstracts - Japan,Osaka, 1995 - P 113 ( соавт. Kostareva T A , Kojevnikov V.N. et al.).

36 Кислородный гомеостаз у детей коренных национальностей Севера в условиях Сибири II Коррекция гомеостаза,- Красноярск, 1996- С.215- 216 (соавт Савченков Ю.И.).

37. Кислородный гомеостаз у детей на Севере // Коррекция гомеостаза -Красноярск, 1996.- С.217- 219.

38 Механизмы адаптации в системе транспорта кислорода у детей На Севере // Механизмы адаптации организма,- Томск, 1996 (соавт. Савченков Ю.И )

39 Адаптационные изменения в системе красной крови у детей на Севере // Деп ВИНИТИ, N 2237 - В 96,- 09.071996 - 14 с.

40 Состояние эритроцитарных мембран и реакции свободно - радикального окисления у детей Сибири и Крайнего Севера // Деп.ВИНИТИ, N 2238 - В 9609 07 1996 -12 с.

41. Особенности кислородного режима организма у детей на Севере // Деп.ВИНИТИ, N 2239 - В 96,- 09.07.1996 -10 с. ( соавт.: Савченков Ю.И )

42. Состояние кислородного режима организма у детей коренных национальностей Севера в условиях Сибири и его зависимость от уровня физического и полового развития // Деп.ВИНИТИ, N 2238 - В 96,- 09.07 1996- 12 с ( соавт Савченков Ю.И.)