Автореферат и диссертация по медицине (14.00.16) на тему:Патофизиологические аспекты функциональных нарушений кардиореспираторной системы у жителей Республики Саха (Якутия)

На правах рукописи

МАЛЫШЕВА Лариса Афанасьевна

ПАТОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ НАРУШЕНИЙ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ У ЖИТЕЛЕЙ РЕСПУБЛИКИ САХА (ЯКУТИЯ)

Специальность 14.00.16 - Патологическая физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Якутск - 2004

Работа выполнена на кафедре физиологии медицинского института Якутского государственного университета им. М.К. Аммосова

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Петрова Пальмира Георгиевна Официальные оппоненты:

академик РЭА, доктор медицинских наук, профессор Северин Александр Евгеньевич доктор медицинских наук, профессор Варфоломеев Ахмед Романович

Ведущая организация: ГУ НИИ общей патологии и патофизиологии РАМН

Защита диссертации состоится «_»_2004г. в часов на заседании

диссертационного совета К.212.306.02. в Якутском государственном университете им. М.К. Аммосова по адресу: 677000, г.Якутск, ул. Белинского, д.58.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Якутского государственного университета им. М.К. Аммосова.

Автореферат разослан «_»_2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, доктор медицинских наук

ъъъъ

14 ЮЩ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В условиях Крайнего Севера на человека оказывают влияние ряд экстремальных факторов - низкие температуры, специфическая фотопериодичность, факторы электромагнитной природы, тяжелый кислородный и углекислотный режимы Для коренных народностей Крайнего Севера экстремальность климатогеографических условий значительно ниже, чем для приезжего населения, в связи с включением в приспособительный процесс генетических механизмов адаптации (Ермакова Н.В, 2003). Однако переход к новым формам трудовой деятельности, быстрая смена (в исторической перспективе) кочевого образа жизни па оседлый, коренные изменения бытовых условий, характера питания и другие изменения жизнедеятельности не могли не повлиять на гомеостатические системы организма коренных жителей (Агаджанян H.A., Петрова П.Г.,

В дополнение к социальным переменам, изменившим жизнедеятельность коренных жителей Якутии, в последние годы наблюдается интенсивное нарастание климатических изменений, связанных с так называемым "парниковым эффектом" По мнению экспертов, в потеплении климата за счет парникового эффекта, частично виновато человечество, сжигающее громадные количества угля и нефти, при одновременной вырубке лесов, что приводит к росту содержания СО2 в атмосфере. Кроме этого, мерзлотные экосистемы выбрасывают в атмосферу огромные количества невостребованного местной растительностью углекислого газа Наблюдения Института криолитозоны СО РАН показали наиболее активный выброс углекислого газа в атмосферу в осенний, зимний и весенний периоды. Избыток диоксида углерода влияет на функциональные резервы дыхательной системы жителей северных регионов (Иванов Б.И., Максимов Т.Х., 1998; 2000; 2003).

Перспективным направлением в исследованиях индивидуальных адаптационных реакций к меняющимся окружающим условиям является учет морфо-функциональных особенностей, в частности, соматотипа, который является одним из основных критериев определения конституциональных характеристик и адаптационных возможностей организма человека (Корнетов H.A., Николаев В.Г., 1997).

Исследования, проводимые в последние годы, как среди здорового населения, так и у больных (Лебедева Н.В.,1999; Степанова Г.К, Устинова MB. 2003) показали различия в параметрах кардиореспираторной системы у лиц с разными типами телосложения.

Данные различных авторов, посвященных исследованию взаимосвязи конституциональных особенностей и состояния функциональных резервов у жителей Севера противоречивы, а сам вопрос недостаточно изучен. I РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ

1996).

библиотека

Выявление и оценка выраженности тех или иных нарушений функции внешнего дыхания (ФВД) позволяют поднять диагностический процесс на качественно новый уровень и более адекватно оценить тяжесть заболевания

В настоящее время малоизученным остается вопрос о сезонных колебаниях функционального резерва кардиореспираторной системы и показателей кислотно-щелочного равновесия у людей с дыхательной патологией в зависимости от конституциональных особенностей.

Цель исследования: изучить формирование функциональных резервов кардиореспираторной системы, показателей газового состава крови и их нарушения в зависимости от содержания углекислого газа в атмосферном воздухе и конституциональных особенностей жителей Республики Саха (Якутия).

В рамках поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить динамику флюктуаций концентрации углекислого газа в атмосферном воздухе в разное время года.

2. Определил, особенности показателей кардиореспираторной сшмемм, газов крови в зависимости от содержания углекислого газа в атмосферном воздухе у разных соматотипов

3. Исследовать состояние респираторной системы и показателей кислотно-основного состояния крови у больных с патологией дыхательных путей (ХОБЛ)

4. Дать научно обоснованные рекомендации по проведению мероприятий, направленных на профилактику гиперкапнических и гипоксических состояний у жителей Севера.

Научная новизна работы. Впервые изучена динамика и особенности адаптивных реакций кардиореспираторной системы, показателей газового состава крови в зависимости от конституциональной принадлежности и концентрации углекислого газа во вдыхаемом воздухе. Доказана роль экзогенной гиперкапнии в возникновении функциональных нарушений внешнего дыхания и в тенденции к развитию компенсированного ацидоза у здорового населения Севера. Выявлены изменения показателей функции внешнего дыхания у здоровых обследуемых в зимний период по обструктивному типу. У больных с хроническими обструктивными болезнями легких (ХОБЛ) проявления патологического процесса в зимний период носят более выраженный и генерализованный характер. Теоретическая и практическая значимость работы. Новые сведения о функциональном состоянии кардиореспираторной системы жителей Севера в разные сезоны года у лиц разных конституциональных типов расширяют существующие представления о развитии адаптационных возможностей организма человека, проживающего на высоких широтах. Полученные характеристики «экологического портрета» человека на Севере могут быть

использованы в дальнейшей разработке общей теории адаптации организма к различным климатогеографическим условиям среды обитания

Полученные данные позволят определить границы физиологической нормы для системы дыхания у жителей Севера и разработать мероприятия, направленные на выявление скрытой патологии с целыо сохранения здоровья человека.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях медицинского института Якутского государственного университета (Якутск, 2002, 2003), на III Международном симпозиуме «Контроль и реабилитация окружающей среды» (Томск, 2002), на 11 городской научно-практичсской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Нергонгри, 2001); на республиканских конференциях молодых ученых и аспирантов «Шаг в будущее» (Якутск 2000, 2001, 2002, 2003); на VIII Русско-японском симпозиуме (Благовещенск, 2000); на научно-практической конференции ЯНЦ РАМН и правительства РС(Я) (Якутск, 2003), X Международном симпозиуме «Эколого-физиологяческис проблемы адаптации» (Москва, 2001); XI Международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2003).

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на_страницах и состоит из

введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, ы<шы собственных исследований, заключения, выводов и рекомендаций, списка литературы. Диссертации

содержит_рисунков и_таблиц. Список литературы состоит из_отечественных и

_иностранных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Характеристика материала и объем исследования.

Данная работа выполнена на кафедре физиологии медицинско! о института Якутского государственного университета в период с 2001 по 2004 годы. Выбор методических приемов и объем исследований определялись целью и задачами работы. Общая характеристика, объем и методы исследований приведены в таблице 1.

Всего было обследовано 325 человек. Из них 295 студенты мужского пола в возрасте 18-21 года якутской национальности грудного и неопределенного соматотипов. Все обследуемые на момент исследований не имели признаков заболеваний и были признаны практически здоровыми. В исследование были включены 30 больных на фоне обострения хронических обструктивных болезней легких (ХОБЛ) в возрасте от 18-30 лет мужского пола. Диагноз ХОБЛ был подтвержден клинико-лабораторными методами в стационарных условиях.

Таблица 1

Объем и методы исследований

Объем исследований Методы исследований

1. Студенты (коренные жшели 1 Анализ медицинской документации,

Республики Саха (Якутия)) 2. Компьютерная спирометрия (ФВД),

а -1 рудной соматотип, 3. Регистрация АД и ЧД;

(п=147) 4. Антропометрия,

б - неопределенный соматотип; 5. Степ-тест;

(п=148) 6. Определение рН и газов крови;

2. Больных с патологией 7. Определение СОг в атмосферном

дыхательных путей (хронические воздухе.

обструктивные болезни легких).

(п=30)

Методы исследования

Антропометрические исследования проводились по методике Бунака (1941) по 29 параметрам (совместно с к.м.н. Дегтяревой Т.Г.). Количественный расчет основных компонентов тела (жирового, мышечного, костного) осуществлялся по формулам .ГМаие^а (1921). Определение типов телосложения проводилось по методике В П Чтецова с соавт (1978).

Компьютерная спирометрия осуществлялась на аппаратно-программном диагностическом комплексе (АПДК) для исследования функции внешнего дыхания (ВНИИМП - Россия) и «Рпеишо.5спп-2» фирмы Эрих Егер (Германия). Исследование функции внешнего дыхания включало определение следующих параметров: ЖЕЛ (жизненная ёмкость легких), ФЖЕЛ (форсированная жизненная ёмкость легки), ДО (дыхательный объем), МОД (минутный объём дыхания) и ЧД (частота дыхания). Определялись показатели трахеобронхиальной проходимости: максимальные объемные скорости потока воздуха при наполненности легких на 75, 50 и 25% (МОС 75, МОС 50 и МОС 25) соответственно. Показатели внешнего дыхания определялись в абсолютных цифрах и в % относительно их должных значений. Интерпретация показателей ФВД строилась на основании расчета отклонений фактических величин от должных по Кпи&еп. (1977).

У обследуемых проводилась функциональная проба с Физической нагрузкой (степ-тест). который выполнялся с использованием ступеньки высотой 30 см и частотой подъемов - 30 раз в минуту Длительность нагрузки составляла 3 минуты.

Артериальное давление измерялось по методу А.С.Короткова.

6

Исследование параметров КОС крови проводилось в лаборатории РБ №1-НЦМ (зав лабораторией Бортникова С А) по стандартным методикам с применением микроанализа!ора кислотно-основного состояния крови ABL-330 (Дания) (Евтушенко И.Д,1986; Карпова И.В. и соавт.1992). Изучение особенностей газового состава крови включало определение следующих показателей артериализированной капиллярной крови: рН, рСОг (парциальное напряжение углекислого газа в крови), р02 (парциальное напряжение кислорода), НС03" (бикарбонаты плазмы), АВ (истинный избыток оснований), BE (дефицит буферных оснований), SB (стандартный бикарбонат), Sat02 (насыщение кислорода гемоглобином в %), а также Нв (содержание гемоглобина)

Исследования содержания углекислого газа в атмосферном воздухе проводились совместно с Институтом криолитозоны СО РАН (директор Института д с-х н Иванов Б И ) на территории круглогодичного научно-исследовательского комплекса «Спасская падь», где установлена 30-метровая вышка голландского производства, оснащенная автоматическим оборудованием для фиксации показателей потоков воды, энергии, углерода в лиственном лесу на разных высотах. Кроме этого, использовался переносной инфракрасный газоанализатор фирмы «Fudi» для измерений в помещениях и на улицах г Якутска.

Математический анализ Статистическая обработка полученного экспериментального материала осуществлялась на IBM PC AT 486 с использованием пакета прикладных статистических программ Excel.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Совместные наблюдения с Институтом криолитозоны СО показали, что наиболее активный выброс на Севере углекислого газа из мерзлотных экосистем в атмосферу происходит в летнее - осенние месяцы. Максимальный пик интенсивности почвенного дыхания приходится на период резкого снижения фотосинтетической активности дикорастущей растительности. Местные растения с середины августа начинают готовиться к зиме и перестают фотосинтезировать. Таким образом, основная масса диоксида углерода, выделяемого в результате почвенного дыхания, остается не востребованной местной растительностью (Ivanov et al., 1993; 1994; 1996; Иванов Б.И, Максимов Т.Х., 1998). Почвенное дыхание достигает максимума в осенне-зимний период, что приводит к обогащению атмосферы углекислым газом. Поток углекислоты в зимнее время не прекращается. Углекислый газ, накопившийся под промерзшим верхним слоем почвы, выбрасывается в атмосферу в период смыкания сезонно-протаивающей и многолетней мерзлоты по морозобойным трещинам (Ivanov et al., 1993; 1994;1996; Иванов Б.И., Максимов Т.Х., 1998; Maximov et al., 1999). При промерзании сезонно-талого профиля почвы, который сильно насыщен углекислотой, происходит отжатие ее из промерзающего

почвенного раствора в нижние отделы При смыкании двух фронтов мерзлоты происходит почти полная дегазация профиля расположенного над многолетней мерзлотой, а накопившаяся углекислота по трещинам попадает в атмосферу и опять остается не востребованной ни растительностью, ни замерзшими водными экосистемами Поток углекислого газа из мерзлотной почвы усиливается также в апреле - мае, когда температура почвы начинает повышаться в пределах отрицательных значений в результате диффундирования СО2 к поверхности почвы из защемленных мерзлотой пузырьков СОг (Кудеяров и др., 1995).

При проведении мониторинга содержания углекислого газа максимальные значения углекислого газа до 500 ррт были зафиксированы в феврале, мае и ноябре, декабре Самые минимальные значения - 300 ррт, выявлены в июне и начале июля (рис.1).

Рис. 1 Годовой мониторинг содержания СО2 в атмосферном воздухе в Спасской Пади, Якутск, 2001

Совместные замеры углекислого газа в зимнее время (январе) в атмосфере в разных точках города Якутска и в пригороде показали, что концентрация СО2 не постоянна (рис 2), что скорее всего связано с загруженностью автотранспортом улиц города, образованием СО2 при топке печей жилых помещений и котельных.

Рис. 2 Замеры углекислого газа в зимнее время (январь) в атмосфере в разных точках города Якутска и в пригороде

Для определения содержания СОг в закрытых помещениях нами были проведены замеры в учебных аудиториях медицинского института Якутского государственного университета в зимнее время года Установлено, что уровень данного газа флюктуируе! в течение дня Минимальные значения диоксида углерода (375 ррт) наблюдаются в ночное время и равны концентрации данного газа в воздухе на улице Резкий подъем СОг до 1100 ррш в воздухе был зафиксирован во время практических занятий в учебных аудиториях в присутствии 10 -17 студентов (рис 3)

Рис. 3 Концентрация СО2 в учебных аудиториях мединститута ЯГУ в зимнее время

При проведении антропометрических исследований учитывалось, что в возрастной группе мужчин от 18 до 21 года, проживающих на территории РС (Я), чаще встречаются два соматотипа из четырех основных - грудной и неопределенный (Дегтярева ТГ., 2001 ;2002) Как видно из табл 2, среди обследуемого контингента можно выделить две группы лиц по особенностям соматотипа' грудной тип и неопределенный тип телосложения Масса тела и индекс Кетле были достоверно выше (р< 0,05) у обследованных неопределенного соматотипа. Индекс Кетле является важным физиологическим параметром, характеризующим не только особенности телосложения человека, но и выполняет роль прогностического критерия оценки компенсаторно-приспособительных возможностей организма (рис 2). Индекс Рорера также был достоверно выше у лиц неопределенного соматотипа. Этот показатель отражает как степень физического развития, так и уровень энергетического обмена организма (Агаджанян Н А, 1994; 1995).

Таблица 2

Антропометрические данные обследуемого контингента (М+ш)

Соматотип Рост (см.) Масса тела (кг.) Индекс Рорера (см/кг) Индекс Кетле (кг/кв.м)

Грудной 71,0+0,35 56,41+0,4* 1,13+0,08 19,27+0,13

Неопределен ный 171,8+0,48 61,15+0,45 1,21+0,09 20,70+0,13

Примечание' знаком * отмечены достоверные (р < 0 05) различия между группами.

Показатели внешнего дыхания у студентов неопределенного соматотипа (рис. 4) в состоянии покоя в контрастные сезоны года соответствуют среднеевропейским возрастным нормам (Кпискеп 1977), за исключением ЖЕЛ, которая ниже в зимний период. У представителей грудного соматотипа (табл. 3) в зимнее время наблюдаются более низкие показатели МОД и ЖЕЛ (МОД- 10,27+0,46 л/мин; ЖЕЛ- 4,47±0,13 л), что связано с особенностями телосложения. У лиц с грудным соматотипом сезонные изменения ДО и МОД составили 11,02 и 11,3%, у обследуемых с неопределенным соматотипом - 1,53 и 1,2% При этом, сезонные изменения ЖЕЛ составили 1,99% и 3,5% соответственно. Вентиляция легких у лиц с неопределенным соматотипом осуществляется несколько экономичнее, чем у грудного, что подтверждается урежением частоты дыхания (табл. 3). На снижение ЖЕЛ в зимнее время у постоянных жителей Севера указывают Неверова Н.П. (1973), Солонин Ю Г (1995) и другие авторы Причина снижения МОД и ЖЕЛ у коренных жителей Республики

Саха (Якутия) в зимний период может заключаться в холодовом сужении бронхов и централизации кровотока, что отмечали в своих работах ряд авторов (Агаджанян Н А , Ермакова Н.В, 1998; Агаджанян Н А, Марачев А.Г., 2000 и другие авторы).

Таким образом, у лиц с грудным соматотипом функциональные резервы дыхания ниже, чем у обследуемых с неопределенным соматотипом. Изменения показателей функции внешнего дыхания в контрастные сезоны года в среднем были выше у обследуемых с грудным соматотипом, что свидетельствует о недостаточной адаптации эгих лиц к условиям низких температур в зимний период.

Таблица 3

Показатели функционального состояния легких у представителей грудного и неопределенного соматотипов в зависимости от сезона года (М+ш)

Соматотип Показатель Сезоны года

Лето Зима

ЖЕЛ (л) 4,77±0,12* 4,94±0,26

« ЖЕЛ от ДЖЕЛ(%) 96,51±2,02 94,28±1,03

Л ДО (л) 0,65±0,03 0,66±0,02

£ ЧД (цикл/мин) 1б,1±0,5 16,57±0,66

МОД (л/мин) 10,76±0,46 11,89±0,43

ЖЕЛ (л) 4,56±0,12 4,47±0,14

и ЖЕЛ от ДЖЕЛ(%) 95,1±1,81 94,27±1,9

й Я ДО (л) 0,60±0,03* 0,67±0,03

& о ЧД (цикл/мин) 16,48±0,59 17,27±0,64

я МОД (л/мин) 11,55±0,68* 10,27±0,46

Примечание: * - достоверность сезонных различий при р<0,05

Изучение трахеобронхиальной проходимости показало (рис 4), что выявленные значения ФЖЕЛ у здоровых превышают среднеевропейские возрастные нормы на 8-14% (р<0,05). Сравнительный анализ сезонных изменений показал, что в зимнее время года показатели трахеобронхиальной проходимости достоверно ниже, чем летом (МОС 50' зимой - 86,19±3,02 %, летом - 97,56±3,87%; МОС 25: зимой -101,31*4,11%, летом-105,63±3,45%) Снижение проходимости мелких бронхов у здоровых обследуемых, по-видимому, является компенсаторным структурно-функциональным компонентом, выполняющим функцию защиты ткани легкого от переохлаждения и отражающим физиологические механизмы

11

регуляции теплоотдачи через дыхательные пути (В.П. Казначеев,1978, А.Г Марачев, 1985; АП Лвцыи и др., 1985; Н.А Агаджанян и сотр, 1994; 1999). Показано, что у лиц с хроническими обструктивными заболеваниями легких существенно снижена (по сравнению со здоровыми лицами) проходимость различных отделов трахеобронхиального дерева на 43% проходимость мелких бронхов, на 50% - проходимость крупных При этом, сезонные изменения МОД и ДО составили 11,96 и 10,7%, а ЖЕЛ в среднем - 0,71% Данные значения сопоставимы с сезонными изменениями указанных показателей у здоровых лиц с грудным соматотипом.

зима лето

Рис. 4 Показатели форсированной жизненной емкости (ФЖЕЛ-1), проходимости бронхов (МОС25-2, МОС50-3 и МОС75-4) у здоровых и больных ХОБЛ жителей г. Якутска в разные сезоны года

У больных с ХОБЛ на фоне сниженных показателей, характеризующих функцию дыхания, сезонные изменения значительнее, чем у здоровых лиц независимо от соматотипа. Так, сезонные колебания параметров легочной вентиляции у больных с ХОБЛ составили в среднем 7,97%, у обследуемых с неопределенным соматотипом - 1,87%. Наибольшие различия в сезонных колебаниях выявлены по ФЖЕЛ. Так, у больных с ХОБЛ сезонные изменения этого показателя достигли 20,02%, в то время как у здоровых лиц - 5%.

Таким образом, показатели ФВД зависят от сезона года, а также имеют достоверные различия у здоровых и больных ХОБЛ не зависимо от сезона года.

Выявленные особенности сезонных изменений со стороны внешнего дыхания у здоровых лиц и больных с ХОБЛ не могли не повлиять на динамику показателей, характеризующих функцию сердечно-сосудистой системы и кислотно-основного состояния крови В этой связи нами был проведен сравнительный анализ среднегрупповых показателей артериального давления (АД) и частоты сердечных сокращений (ЧСС), который выявил, что у здоровых обследуемых отмечается более высокий уровень ЧСС в покое в зимнее время

года. Это указывает на умеренное преобладание тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы в данной группе лиц (табл 4). В то же время, сезонные изменения ЧСС были значительно выше у обследуемых с неопределенным соматотипом, чем у грудного Изменения показателей АД от лета к зиме в среднем были выраженнее у лиц с грудным соматотипом. По-видимому, стабильность показателей АД (АДд, АДс) в данной группе в контрастные сезоны года следует расценивать как признак высокого функциональною резерва (А1 аджаняп Н А, Хрущев Г М., и др 1994). Выявлено, что сезонные изменения ЧСС выше у обследуемых с неопределенньм соматотипом, в то время как сезонные изменения показа!елей АД выше у лиц с грудным соматотипом. Так, зимне-летние градиенты ЧСС и АДд составили 5,87% и 7,62% у грудного, и 10,2% и 1,05% - у неопределенною соматотипов

Таблица 4

Показатели сердечной деятельности у лиц разных соматотипов в разные сезоны

1 ода (М+ю)

Грудной Неопределенный

Показатели Лето Зима Лето Зима

ЧСС (цикл/мин) 77,55+2,04* 82,24+2,09" 72,86+1,61* 80,7+1,9

АДс (мм рт.ст) 119,41+4,1** 118,1+1,8 122,97+1,89** 124,61+1,64

АДд (мм.рт.ст) 81,17+1,7** 75,17+1,6 81,31+1,52 82,17+1,25

АДср. (мм.рт.ст) 93,92+0,27** 89,45+1,28 95,2+1,48 95,65+1,14

Примечание' при сравнении показателей представителей одного соматотипа по сезонам- * - р<0,05, **-р<0,01

В связи с повышенным содержанием СОг в атмосферном воздухе в зимнее время года представлял значительный интерес исследование кислотно-основного состояния и газов крови у обследуемых с разным соматотипом. Было установлено (табл.5), что все показатели газового и кислотно-основного состава крови обследуемых юношей соответствовали нормальным значениям, за исключением сниженного р02 Независимо от соматотипа наблюдается снижение рН в кислую сторону, показатель ЭаЮг приближается к нижней границе нормы. При этом, парциальное напряжение углекислого газа в капиллярах крови приближается к верхней границе нормы, наблюдается тенденция к снижению уровня буферных оснований, что указывает на тенденцию развития газового компенсированного ацидоза.

Таблица 5

Некоторые показатели газового состава кровя у представителей разных соматотипов по сезонам года (М+т)

Показатели Грудной Непределенный

Зима Лето Зима Лето

РН (ед) 7,39+0,002* 7,38+0,003 7,38+0,003 7,38+0,003

р(>2 (мм рт.ст) 71,88+1,9** 81,04+1,9 71,75+1,23* 74,78+1,65

рСОг (мм рт.ст) 40,53+0,37** 41,29+0,47 40,36+0,57** 42,45+0,52

НЬ (гр %) 14,61+0,19** 127,4+2,4 14,43+0,2*** 15,60+0,14

БаЮг (%) 93,7+0,38*** 95,954 0,25 93,42^0,33*** 95,33+0,24

БВ (мэкв/л) 24,16+0,17* 23,68+0,22 23,74+0,29 23,88+0,17

ВЕ (мэкв/л) -0,45+0,14* -0,69+0,29 -1,06+0,29* -0,3±0,22

Примечание при сравнении показателей по сезонам- *-р<0 05, **-р<0.01, ***-р*"0.00!

При анализе зависимости напряжения СОг в крови от уровня содержания СОг в атмосферном воздухе у здоровых лиц выявлена обратная корреляционная связь (коэффициент парной корреляции -0,4) (рис. 5). В ноябре - декабре значения содержания СОг в крови меньше, чем в мае - июне, несмотря на то, что в воздухе уровень углекислого 1аза в зимнее время больше, чем весной Известно, что СОг оказывает прямое и рефлекторное возбуждающее действие на дыхательный центр, вызывая учащение и углубление дыхания, что вероятно и способствует вымыванию данного газа из крови в зимний период.

рС02 в атмосферном воздухе

Вероятно, при снижении уровня СОг летом происходит некоторое увеличение напряжения данного газа в крови, что также имеет рефлекторное происхождение

В группе больных отмечается снижение рН ниже нормы (таб 6), снижение напряжения кислорода, повышение напряжения углекислого газа, снижение сатурации гемоглобина кислородом на фоне пониженного его содержания, небольшое снижение стандартных бикарбонатов. Следовательно, в группе больных наблюдаются изменения КОС, характерные для некомпенсированного смешанного ацидоза вследствие гипоксемии в капиллярной крови

Таблица 6

Некоторые показатели КЩР в группе здоровых и у больных с ХОБЛ в зимнее время (М+ш)

Показатели Стандарты Здоровые Больные с ХОЬЛ

pH (ед) 7,35-7,45 7,38+0,002* 7,32+0,003

рОг(мм рт.ст) >75 70,43+1,59 67,7+1,75

рС02(мм рт.ст) 31-43 40,46+0,36 48,3±0,88

Hb (гр %) 14-16 14,53+0,14 13,98+0,41

Sat02 (%) 92-99 93,57+0,26 87,3+0,63

SB (мэкв/л) 22-26 23,68+0,13 21,8+0,35

ВЕ (мэкв/л) ±2,5 -0,77+0,29* -3,08+0,46

Примечание' знаком * отмечены достоверные (р<0,05) между группами обследуемых

Повышенные количества СО2 в атмосферном воздухе и в замкнутых объемах жилых помещений вплоть до 0,1% (1000 ррт) практически не влияли на парциальное давление ССЬ в альвеолярном воздухе. Наблюдалась лишь тенденция к снижению рС02 у обследуемых при экзогенной гиперкапнии в указанных пределах. Эти данные согласуются с результатами многочисленных исследований (Агаджанян H.A. и др, 1978, Северин А.Е и др., 1983, Брагин ЛХ., 1997 и др.), где было показано, что малые концентрации СОг во вдыхаемом воздухе до 0,5 - 1% ешмулируют дыхание и могут вызвать избыточные вентиляторные реакции, сопровождающиеся снижением рС02.

Таким образом, проведенные комплексные исследования, включающие оценку

газового состава атмосферного воздуха, функциональных резервов кардиореспираторной

системы показали существование тесной зависимости между условиями среды обитания,

здоровьем населения, уровнем функциональных резервов организма и конституциональными

особенностями обследуемых. При этом, у лиц с грудным соматотипом выявлены сниженные

резервные возможности кардиореспираторной системы на фоне значительной сезонной

15

динамики показателей легочной вентиляции и артериального давления, что оказалось характерным и для лиц с заболеваниями ХОБЛ

Выводы

1 Установлено, что максимальные значения углекислого газа в атмосферном воздухе в Республике Саха (Якутия) наблюдаются в зимний и осенний периоды года, а самые низкие -летом (июль, начало августа), что связано с процессами фотосинтеза и особенностями мерзлотных экосистем.

2 Установлено, что функциональные резервы кардиореспираторной системы у лиц с грудным соматотипом ниже, чем у обследуемых с неопределенным (более высокий уровень ЧД, меньший ДО в зимнее время года, более выраженные сезонные колебания трахеобронхиальной проходимости)

3 Выявлена обратная корреляционная связь между показателями рСОг в капиллярной крови от уровня содержания СОг в атмосферном воздухе в контрольной группе Отмечается снижение рОг в капиллярной крови (гипоксемия) в зимнее время года у здоровых лиц.

4. Доказано, что у лиц с хроническими обструктивными болезнями легких существенно снижена проходимость различных отделов трахеобронхиального дерева: на 43%-проходимость мелких бронхов, на 50% - проходимость крупных. При этом, сезонные изменения МОД и ДО составили 11,96 и 10,7%, а ЖЕЛ в среднем - 0,71 %. Данные значения сопоставимы с сезонными изменениями указанных показателей у здоровых лиц с грудным соматотипом.

5 У больных с хроническими обструктивными болезнями легких наблюдаются изменения КОС, характерные для некомпенсированного смешанного ацидоза, что выражается в снижении напряжения кислорода в капиллярной крови на 5,6%, увеличении рС02 на 19,8%, снижении насыщения гемоглобина кислородом на 6,4% и увеличением концентрации кислот в крови.

6. Установленные конституциональные, сезонные различия в деятельности кардиореспираторной, кислотно-основной системах у жителей Республики Саха (Якутия) могут быть использованы для выявления группы риска по развитию заболеваний бронхо-легочного аппарата.

Практические рекомендации

1.Выявленные различия в параметрах системы дыхания и кислотно-основного состояния крови в зависимости от конституциональных особенностей мужчин Республики Саха (Якутия) могут быть использованы для разработки региональных стандартов показателей дыхания и КОС.

2. Выявленные особенности углекислотного режима атмосферы в зимне-осенний период могут использоваться для разработки комплекса гигиенических и медицинских мероприятий, направленных на профилактику заболеваний легких, развитие гипоксических и гиперкалнических состояний у жителей Республики Саха (Якутия).

3 Рекомендовать установление вентиляционных систем, обязательное проветривание помещений в детских, лечебных, образовательных учреждениях в зимнее время года Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Влияние сезонных колебаний р СО: и р Ог в атмосферном воздухе на состояние кардиоресгшраторной системы человека в условиях Крайнего Севера) // Мат-лы научно-практической конференции «Приоритетные направления развития науки в 1 четверти XXI века: опыт, проблемы, перспективы». - Якутск, 2002 - С 56-57 (в соавт Борисовой Н.В., Антипиной У.Д.).

2 Некоторые показатели респираторной системы у населения республики Саха (Якутия). // Материалы научно-практической конференция «Вопросы формирования здоровья и патологии человека на Севере: факты, проблемы и перспективы» - Якутск, 2002.- С.5-6 (в соавторстве Борисовой Н.В., Антипиной У.Д.).

3. Сравнительное исследование некоторых показателей респираторной системы газового и кислотно-основного состава крови у студентов Республики Саха (Якутия): Сб.н.тр.' Избранные вопросы теоретической и практической медицины в условиях Якутии Якутск, 2003.-С.39-43 (в соавт. с Петровой П.Г., Борисовой Н.В.).

4. Некоторые показатели респираторной системы у коренного и пришлого населения Республика Саха (Якутия) // Мат-лы научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященных 45-летию Якутского государственного университета им. М.К. Аммосова. Якутск, 2003.—ч.4,- С.64-66 (в соавт. с Петровой П.Г., Борисовой Н.В.).

5. Состояние кардиореспираторной системы у студентов, проживающих в условиях Крайнего Севера // Мат-лы III Всероссийской конференции с международным участием «Механизмы функционирования висцеральных систем».-СПб., 2003.-С.191-193. (в соавт. с Дегтяревой Т.Г.).

6. Соматотипическоя оценка показателей кислотно-щелочного состояния крови и функции внешнего дыхания у студентов ЯГУ // Мат-лы IV конгресса молодых ученых и специалистов «Науки о человеке».-Томск, 2003.-С.144-145 (в соавт. Борисовой Н.В., Дегтярева Т.Г.).

7. Некоторые показатели газового состава крови и КЩР у студентов МИ ЯГУ в зависимости от сезона года // Мат-лы XI Международного симпозиума « Эколого-

физиологические проблемы адаптации».-M., 2003.-С.340. (в соавт. с Петровой П.Г., Борисовой Н.В., Романовой А.Н.).

8. Некоторые показатели респираторной системы, газового и кислотпо-щелочного состава крови у жителей республики Саха (Якутия) // Дальневосточный медицинский журнал.- Хабаровск, 2003 - № 4,- С. 10-13 (в соавт. с Петровой П Г., Борисовой H В.).

9. Condition of cardiorespiratory system and somatotypes at the students living in conditions of extreme north // Abstracts X Russia-Japan International medical symposium "Yakutia -2003",- Yakutsk, 2003,- P.l 13 (Borisova N.V., Degtyareva T.G., Petrova P.G.).

10 Of gas and acid-alkaline structure of blood at the students thoracic and uncertain somatotypes II Abstracts X Russia-Japan International medical symposium "Yakutia -2003"- Yakutsk, 2003.- P. 675 (Borisova N.V., Degtyareva T.G., Petrova P.G.).

11. Ecology of the person in North // Abstracts X Russia-Japan International medical symposium "Yakutia - 2003".- Yakutsk, 2003,- P. 25 (Borisova N.V., Degtyareva T.G., Petrova P.G.).

12. Экология человека на Севере // Тезисы докладов X Русско-японского международного симпозиума «Якутия 2003», Якутск, 22-25 августа, 2003, С.24 (в соавт. с Петровой П Г., Борисовой Н.В.).

13. Соматотипическая оценка кардиореспираторной системы у студентов, проживающих на Крайнем Севере // Мат-лы X Русско-японского международного симпозиума «Якутия 2003».-Якутск, 2003 - С 112 ( в соавт. с Петровой ПГ, Борисовой Н.В., Дягтеревой Т.Г.).

14. Показатели газового и кислотно-щелочного состава крови у студентов грудного и неопределенного соматотипов // Мат-лы X Русско-японского международного симпозиума «Якутия 2003».- Якутск, 2003,- С.675 (в соавт. с Петровой П.Г., Борисовой Н.В., Дягтеревой Т.Г.).

15. Соматотипическая оценка показателей газового и кислотно-щелочного состава крови у студентов ЯГУ // Мат-лы научно-практической конференции «Окружающая среда и здоровье»,- Пенза, 2004.- С.110-113 (в соавт. Петровой П.Г., Борисовой Н.В., Дегтяревой Т.Г., Бортниковой С.А.).

Подписано в печать 23.11.2004. Формат 60х 84/16. Бумага тип. №2. Гарнитура «Тайме». Печать офсетная. Печ. л. 1,25. Уч.-изд. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ UH.

Издательство ЯГУ, 677891, г. Якутск, ул. Белинского, 58.

Отпечатано в типографии издательства ЯГУ

р-6656

РЫБ Русский фонд

2006-4 3729

Актуальность темы

В условиях Крайнего Севера на человека оказывают влияние ряд экстремальных факторов - низкие температуры, специфическая фотопериодичность, факторы электромагнитной природы, тяжелый кислородный и углекислотный режимы. Для коренных народностей Крайнего Севера экстремальность климатогеографических условий значительно ниже, чем для приезжего населения, в связи с включением в приспособительный процесс генетических механизмов адаптации (Ермакова Н.В, 2003). Однако переход к новым формам трудовой деятельности, быстрая смена кочевого образа жизни на оседлый, коренные изменения бытовых условий, характера питания и другие изменения жизнедеятельности не могли не повлиять на гомеостатические системы организма коренных жителей (Агаджанян Н.А., Петрова П.Г., 1996).

В дополнение к социальным переменам, изменившим жизнедеятельность коренных жителей Якутии в последние годы наблюдается интенсивное нарастание климатических изменений, связанных с так называемым "парниковым эффектом". По мнению экспертов, в потеплении климата за счет парникового эффекта частично виновато человечество, сжигающее громадное количество угля и нефти, вырубающее лес на большой территории. Все это приводит к росту содержания ССЬ в атмосфере. Кроме этого, мерзлотные экосистемы выбрасывают в атмосферу огромное количество невостребованного местной растительностью углекислого газа. Наблюдения Института криолитозоны СО РАН показали наиболее активный выброс углекислого газа в атмосферу в осенний, зимний и весенний периоды. Избыток диоксида углерода влияет на функциональные резервы дыхательной системы жителей северных регионов (Иванов Б.И., Максимов Т.Х., 1998; 2000; 2003).

Перспективным направлением в исследованиях индивидуальных адаптационных реакций к меняющимся окружающим условиям является учет морфофункциональных особенностей, в частности, соматотипа, который является одним из основных критериев определения конституциональных характеристик и адаптационных возможностей организма человека (Корнетов Н.А., Николаев В.Г., 1997). В связи с этим перспективным направлением на современном этапе науки является морфофункциональный подход. Мнения различных авторов, исследовавших взаимосвязь конституциональных особенностей и состояние функциональных резервов у жителей Севера, противоречивы, а сам вопрос недостаточно изучен. Исследования, проводимые в последние годы как среди здорового населения, так и у больных (Сосин Д.М., 1987; Лебедева Н.В., 1999; Устинова М.В., 2001; Степанова Г.К., Устинова М.В., 2003) показали различия в параметрах кардиореспираторной системы у лиц с разными типами телосложения.

Воздействие сурового, резко континентального климата, холодного воздуха на органы дыхания человека представлется нам сложным и не изученным в полном объеме процессом. Прямое и косвенное воздействие холодного и сухого воздуха высоких широт на организм человека и его бронхолегочную систему вызывает значительные морфофункциональные изменения, в частности, бронхоспазм, нарушение дренажной функции бронхов у практически здоровых людей.

Хронические болезни легких диагностируются поздно, так как выраженные симптомы заболеваний проявляются тогда, когда функция дыхания уже существенно нарушена. Следовательно, назначаемая терапия не столь эффективна. Поэтому ранняя диагностика респираторных нарушений при заболеваниях легких - чрезвычайно актуальная проблема. Выявление и оценка выраженности тех или иных нарушений функции внешнего дыхания (ФВД) позволяют поднять диагностический процесс на качественно новый уровень и более адекватно оценить тяжесть заболевания. В настоящее время малоизученным остается вопрос о сезонных колебаниях функционального резерва кардиореспираторной системы и показателей кислотно-основного равновесия у людей с дыхательной патологией в зависимости от конституциональных особенностей.

Цель исследования

Изучить формирование функциональных резервов кардиореспираторной системы, показателей газового состава крови и их нарушения в зависимости от содержания углекислого газа в атмосферном воздухе и конституциональных особенностей жителей Республики Саха (Якутия).

В рамках поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить динамику флюктуаций концентрации углекислого газа в атмосферном воздухе в разное время года.

2. Определить особенности показателей кардиореспираторной системы, газов крови в зависимости от содержания углекислого газа в атмосферном воздухе у разных соматотипов.

3. Исследовать состояние респираторной системы и показателей кислотно-основного состояния крови у больных с патологией дыхательных путей (хроническими обструктивными болезнями легких).

4. Дать научно обоснованные рекомендации по проведению мероприятий, направленных на профилактику гиперкапнических и гипоксических состояний у жителей Севера.

Научная новизна работы

Впервые изучены динамика и особенности адаптивных реакций кардиореспираторной системы, показателей газового состава крови в зависимости от конституциональной принадлежности и концентрации углекислого газа во вдыхаемом воздухе. Доказана роль экзогенной гиперкапнии в возникновении функциональных нарушений внешнего дыхания и в тенденции к развитию компенсированного ацидоза у здорового населения Севера. Выявлены изменения показателей функции внешнего дыхания у здоровых обследуемых в зимний период по обструктивному типу. У больных с хроническими обструктивными болезнями легких (ХОБЛ) проявления патологического процесса в зимний период носят более выраженный и генерализованный характер.

Теоретическая и практическая значимость работы

Новые сведения о функциональном состоянии кардиореспираторной системы жителей Севера в разные сезоны года у лиц разных конституциональных типов расширяют существующие представления о развитии адаптационных возможностей организма человека, проживающего на высоких широтах. Полученные характеристики «экологического портрета» человека на Севере могут быть использованы в дальнейшей разработке общей теории адаптации организма к различным климатогеографическим условиям среды обитания

Полученные данные позволят определить границы физиологической нормы для системы дыхания у жителей Севера и разработать мероприятия, направленные на выявление скрытой патологии с целью сохранения здоровья человека.

выводы I

1. Установлено, что максимальное значение углекислого газа в атмосферном воздухе в Республике Саха (Якутия) наблюдается в зимний и осенний периоды года, а самые низкие - летом (июль, начало августа), что связано с процессами фотосинтеза и особенностями мерзлотных экосистем.

2. Установлено, что функциональные резервы кардиореспираторной системы у лиц с грудным соматотипом ниже, чем у обследуемых с неопределенным (более высокий уровень ЧД, меньший ДО в зимнее время года, более выраженные сезонные колебания трахеобронхиальной проходимости).

3. Выявлена обратная корреляционная связь между показателями рСОг в капиллярной крови от уровня содержания СО2 в атмосферном воздухе в контрольной группе. Отмечается снижение рОг в капиллярной крови (гипоксемия) в зимнее время года у здоровых лиц.

4. Доказано, что у лиц с хроническими обструктивными болезнями легких существенно снижена проходимость различных отделов трахеобронхиального дерева: на 43% - проходимость мелких бронхов, на 50% -проходимость крупных. При этом сезонные изменения МОД и ДО составили 11,96 и 10,7%, а ЖЕЛ в среднем - 0,71%. Данные значения сопоставимы с сезонными изменениями указанных показателей у здоровых лиц с грудным соматотипом.

5. У больных с хроническими обструктивными заболеваниями легких наблюдаются изменения КОС, характерные для некомпенсированного смешанного ацидоза, что выражается в снижении напряжения кислорода в капиллярной крови на 5,6%, увеличении рС02 на 19,8%, снижении насыщения гемоглобина кислородом на 6,4% и увеличении концентрации кислот в крови.

6. Установленные конституциональные, сезонные различия в деятельности кардиореспираторной, кислотно-основной систем у жителей Севера могут быть использованы для выявления группы риска по развитию заболеваний бронхо-легочного аппарата.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Выявленные различия в параметрах системы дыхания и кислотно-основного состояния крови в зависимости от конституциональных особенностей мужчин Республики Саха (Якутия) могут быть использованы для разработки региональных стандартов показателей дыхания и КОС.

2. Выявленные особенности углекислотного режима атмосферы в зимне-осенний период могут использоваться для разработки комплекса гигиенических и медицинских мероприятий, направленных на профилактику заболеваний легких, развитие гипоксических и гиперкапнических состояний у жителей Севера.

3. Рекомендовать установление вентиляционных систем, обязательное проветривание помещений в детских, лечебных, образовательных учреждениях в зимнее время года.