Автореферат и диссертация по медицине (14.00.16) на тему:Патогенетическая роль дезадаптации к холоду в развитии донозологических состояний в условиях Севера

На правах рукописи

□03168е52

ГЕРАСИМОВА Людмила Ивановна

ПАТОГЕНЕТИЧЕСКАЯ РОЛЬ ДЕЗАДАПТАЦИИ К ХОЛОДУ В РАЗВИТИИ ДОНОЗОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА

14.00.16 - патологическая физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

1 5 [/¡дм 2003

Санкт-Петербург - 2008

003168852

Работа выполнена в ГОУ ВПО Петрозаводский государственный университет

Научный консультант:

доктор медицинских наук, профессор Лупандин Юрий Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Власов Тимур Дмитриевич доктор медицинских наук, профессор Зайчик Альберт Михайлович доктор медицинских наук, профессор Коваленко Людмила Васильевна

Ведущая организация:

Российский Университет дружбы народов

о-о

на засе-

Защита состоится Л0» С^/Ы" 2008 г в № дании диссертационного Совета Д 208 090 03 при Санкт-Петербургском государственном медицинском университете им акад И П Павлова (197022, г Санкт-Петербург, ул Льва Толстого, 6/8, зал заседаний Ученого совета)

С диссертацией можно ознакомиться в медицинской библиотеке Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им акад И П Павлова

Автореферат разослан « $ » 2008 г

Ученый секретарь диссертационного Совета, доктор медицинских наук, профессор ч—^ У В Ф Митрейкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ Актуальность проблемы. Проблема сохранения здоровья человека, проживающего в условиях Севера, остается актуальной, что связано с активным освоением территорий, увеличением миграционных процессов на территории России, повышением доли пожилого населения, в том числе в Северо-Западном Регионе Сложный комплекс внешних воздействий высоких широт, включая суровые природно-климатические факторы, большой спектр антропогенных влияний, предъявляет высокие требования к организму (Авцын А П и др , 1985, Казначеев В П, 1980, Кривощеков С Г, 2006, Панин Л Е, 1979, Хаснулин В И , 1998, Хаснулин В И и др , 2005, НаББ! I е1 а1, 2001) Негативные тенденции в изменении показателей здоровья населения и состояния среды обитания человека ставят эту проблему в разряд наиболее приоритетных задач государственной политики (Оншценко Г Г , 2003, Онищенко Г Г, Самошкин В П , 2000) В условиях высоких широт многие заболевания характеризуются ранним началом, неспецифичностью симптомов, большей распространенностью нарушения функционального состояний организма, чем в других климатических зонах (Потапов А И и др, 2005, Совершаева С Л, 1996, Хаснулин В И и др , 2005) Значительное место в заболеваемости занимают болезни системного перенапряжения, снижается порог вредного воздействия на организм производственно-экологических факторов, и уменьшаются функциональные возможности организма к восстановлению нарушений гомеостаза (Афанасьева Р Ф , Бурмист-рова О В , 2006, Потапов А И и др , 2005, СашрЬе! И А , Кау Б Р , 1998, е1 а1, 2003)

Республика Карелия, регион Северо-Запада РФ, отличается дискомфортностью климато-географических условий, которая сравнима с регионами Крайнего Севера, что вызывает напряжение адаптационных систем, затрудняет компенсацию и увеличивает показатели общей смертности, в том числе людей трудоспособного возраста (Доршакова Н В , 1997, Хаснулин В И и др , 2005)

Представляется целесообразным рассмотреть особенности функционирования организма в условиях Севера с точки зрения адекватности температурной адаптации Как известно, приспособление к длительному действию холода затрагивает практически все процессы жизнедеятельности организма, которые координируются в рамках единой программы сохранения температурного гомеостаза. Основу

управления процессом адаптации к холоду составляют системные изменения нейро-гормональной регуляции и обмена веществ, где ведущее значение имеют повышение роли адренергических механизмов и изменение тиреоидного статуса организма (Бойко Е Р., 2005, Зайчик А Ш , Чурилов JI П, 2000, Панин Л Е, 1979, Leppaluoto J et al, 2005)

Проявления отрицательного влияния холода в различных системах организма объединяют в понятие холод-ассоциированные симптомы (ХАС, Hassi J et al, 2003), включающие в себя боли, нарушения чувствительности и изменения цвета открытых частей тела, а также признаки функциональной недостаточности физиологических систем организма (Campbell D А , Kay S Р, 1998) Феномен Рейно считается одним из специфичных проявлений непереносимости холода (Алекперов Р Т, 2005, Гусева Н Г, 2005, Block J А , Sequeira W, 2001, Maricq H R et al, 1997) Многими авторами отмечено, что феномен Рейно имеет общие патогенетические механизмы с холод-индуцированной вазоконстрикцией, основу которых составляет усиление адренореактивности сосудов (Алекперов Р. Т, 2005, Гусева Н Г, 2005, Bailey S R, 2005, Kanagy N L, 2005) Дифференцировка ранних проявлений феномена Рейно и усиленной холод-индуцированной вазоконстрикции представляет трудности, так как, помимо указанных факторов, в развитии обоих симптомов играют роль нарушения эндотелий-зависимой и эндотелий-независимой вазо-дилатации (Васина Е Ю, 2006, Меншутина М А, Васина Е Ю, 2003, Петрищев Н Н и др, 2004, Cooke J Р , Marshall J. М , 2005)

Исследованиями в области определения факторов риска для населения высоких широт показано, что распространенность феномена Рейно составляет от 0,5 до 20% (Табеева Р Т , 2002, Generim S et al, 1996, Suter L G et al, 2005), наблюдается зависимость его частоты от широты местности (Block J А , Sequeira W, 2001, Maricq H R et al, 1997), установлена возможность участия механизмов развития феномена Рейно в формировании соматических заболеваний человека (Табеева Р Т, 2002, Genenni S et al, 1996) Указанные факты, а также общность происхождения холод-индуцированной вазоконстрикции и феномена Рейно на основе усиления активности адренергических механизмов (Bailey S R. et al, 2005, Kanagy N L , 2005) позволяют расценивать ХАС в качестве признаков напряженной адаптации к холоду

и факторов риска нарушения здоровья населения, проживающего в условиях Севера (На5Б11 е1 а1, 1998, 2003)

Функциональное состояние двигательной системы и ее основного эффекторного органа, скелетной мускулатуры, играет важную роль как в реакциях срочной, так и долговременной адаптации к холоду В экспериментальных исследованиях показано вовлечение и характер участия двигательной системы в поддержании температурного гомеостаза организма (Лупандин Ю В и др 1995, Нашап Р, 2006, К1етеЬеске1 О , Ю^тапп Р , 1990, Меща1 А , 2002) Вместе с тем в литературе нет данных, интегративно характеризующих морфо-функциональное состояние двигательной системы человека при долговременной адаптации к холоду и особенности ее функционирования с точки зрения адекватности процесса приспособления к холоду Учитывая то, что электронейромиография (ЭНМГ) является одним из наиболее информативных современных методов исследования функционального состояния двигательной системы (Гехт Б М и др , 1997, Команцев В Н , Заболотных В А , 2001, Зенков Л Р , Ронкин М А , 2004), анализ интерференционной электромиограммы (ИЭМГ) позволяет объективно оценить состояние нервно-мышечной системы и дополнить другие методы диагностики (Ри§1зап§-Ргес1епк5еп А , 1989, Кигса Е , ОгоЬпу М , 2000)

Проблема донозологических состояний или «предболезни» давно находится в сфере внимания клинической медицины При этом в последнее время большое значение придается выявлению изменений в организме, соответствующих начальному звену патогенеза болезни (Баевский Р М, 2003, 2006) В этой связи современная научная концепция оценки и прогнозирования функциональных состояний организма представляет интерес, поскольку позволяет выявлять донозоло-гические состояния организма и проводить своевременную профилактическую работу с целью сохранения здоровья населения, проживающего в неблагоприятных климато-географических условиях

Цель исследования: установить значение температурной адаптации в формировании здоровья человека в условиях Севера, а также изучить механизмы развития дезадаптации к холоду и их проявления с целью диагностики донозологических состояний человека в условиях Севера

Задачи исследования:

Исследовать адекватность процесса приспособления к холоду на основе анализа частоты холод-ассоциированных симптомов Оценить функциональное состояние вегетативной нервной системы и параметры легочной вентиляции в зависимости от степени адаптации субъектов к условиям Европейского Севера Исследовать проводящие свойства сенсорных и моторных волокон периферических нервов в группах с различной адаптирован-ностью к условиям Европейского Севера

Установить турн-амплитудные характеристики ИЭМГ изометрического сокращения, характеризующие «неврогенный» тип нарушений функции скелетных мышц

Установить онтогенетические особенности двигательной системы на основе турн-амплитудного анализа ИЭМГ при дозированном изометрическом сокращении, а также при проведении функционального теста с мышечным утомлением

Установить электронейромиографические признаки, характеризующие работоспособность и функциональное состояние двигательной системы при сочетанном влиянии холода и вредного производственного фактора (производственная вибрация)

Положения, выносимые на защиту: Холод-ассоциированные симптомы характеризуют состояние «предболезни», связанное с неадекватным обеспечением процесса долговременной адаптации к холоду, усиленная холод-индуцированная вазоконстрикция является признаком повышения участия адренергических механизмов регуляции функций организма и напряженной адаптации к холоду

Отрицательный эффект адаптации к холоду, формирующийся в двигательной системе человека, характеризуется снижением функциональных возможностей скелетной мускулатуры вследствие нарушения проводящих свойств периферических нервов. Формирующийся с возрастом «неврогенный» тип ИЭМГ обусловлен потенцирующим влиянием средовых факторов, в частности, условиями охлаждения, что способствует возрастному снижению функции двигательной системы у постоянных жителей Севера, а также служит фактором, предрасполагающим к развитию и про-грессированию патологии опорно-двигательной системы в регионах с холодным климатом

Научная новизна. В проведенном исследовании впервые проведен системный анализ состояния организма человека в условиях Севера и показана роль механизмов, лежащих в основе температурной адаптации, в формировании здоровья человека на Севере, а также предпосылки развития дезадаптации к холоду и возникновения доно-зологических состояний Впервые изучена роль ХАС в качестве признаков дезадаптации организма к условиям холода и показана связь их возникновения с состоянием функциональной системы температурной адаптации Установлено, что субъективные признаки дезадаптации к холоду в форме ХАС коррелируют с «предпатологическими» изменениями функционирования сердечно-сосудистой системы, состояния легочной вентиляции и электрофизиологическими свойствами двигательной системы

С помощью современных электрофизиологических методов даны количественные характеристики функционального состояния и резервов двигательной системы человека в условиях длительного действия холода, как проявления пластичности двигательной системы На основе количественного анализа ИЭМГ установлены особенности функционального состояния периферического отдела двигательной системы в различные периоды онтогенеза Показано взаимодействие механизмов долговременной адаптации к холоду и некоторых индивидуальных факторов (возраст, производственные вредности) на уровне скелетных мышц Впервые выявлен отрицательный эффект адаптации к холоду в форме нарушения миелинизации в периферической нервной системе и показано его потенциальная роль в снижении работоспособности двигательной системы у лиц, длительно проживающих в условиях Севера, а также в развитии и прогрессировании заболеваний двигательной системы

Теоретическая и научно-практическая значимость. Проведенное исследование развивает положения адаптационной медицины в части изучения факторов, влияющих на здоровье человека в условиях Севера, и общих закономерностей развития дезадаптационных реакций В рамках настоящего исследования проведен системный анализ состояния здоровья человека в условиях Севера с точки зрения адекватности процесса долговременной адаптации к холоду Показано значение ХАС в качестве признаков неадекватности процесса долговременной адаптации к холоду и факторов риска развития патологии в различных системах организма в условиях Севера Сопоставлены

субъективные признаки дезадаптации к холоду в форме ХАС и результаты комплексного функционального исследования В частности, с помощью методов функциональной диагностики установлены признаки, свидетельствующие о дезадаптации к холоду повышение участия адренергических механизмов регуляции функций у мигрантов по сравнению с постоянными жителями Севера, а также у лиц с ХАС в форме феномена Рейно, установлены субклинические нарушения вентиляции у мигрантов по сравнению с постоянными жителями Севера, а также у лиц с ХАС в форме холодовой одышки

Доказан отрицательный эффект адаптации к холоду в форме неврогенного снижения функции мышечной системы и установлены особенности электронейромиографических характеристик двигательной системы в зависимости от адаптированное™ к холоду, а также при сочетании средовых условий длительного охлаждения и возрастных изменений, а также вредных производственных факторов (производственная вибрация)

Анализ взаимодействия функционального состояния двигательной системы (механизмы долговременной адаптации к холоду) и вегетативного обеспечения функций организма (факторы срочной адаптации к холоду, компенсаторные механизмы) имеет теоретическое значение для изучения иерархии и взаимодействия разных функций организма, и могут найти свое приложение в теории систем

Научно-практическое значение диссертации заключается в усовершенствовании методики ЭМГ в части развития неинвазивных способов регистрации сигналов, и количественного (турн-амплитудного) анализа ИЭМГ Сопоставлены результаты разработанной методики турн-амплитудного анализа ИЭМГ при дозированном изометрическом сокращении и широко применяемого метода стиму-ляционной ЭНМГ Расширено использование количественного анализа ИЭМГ для оценки работоспособности и функциональных резервов двигательной системы человека при различных функциональных состояниях, в том числе связанных с длительным влиянием Севера

С помощью комплексного применения ЭНМГ-методов исследования, включая турн-амплитудный анализ ИЭМГ, выделены электромиографические синдромы, характеризующие возрастные изменения двигательной системы у жителей Севера, состояния, связанные с мышечным перенапряжением, в процессе утомления и восстановле-

ния, а также при патологии двигательной системы вследствие длительного влияния производственной вибрации

Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены и обсуждены на российских и международных научных симпозиумах III Международном конгрессе по патофизиологии (Lahti, 1998), II и III российском конгрессе по патофизиологии (Москва, 2000, 2004), XXXIII Международном конгрессе по физиологическим наукам (Санкт-Петербург, 1997), VIII Мировом конгрессе Общества по адаптивной медицине (Москва, 2006); на объединенных Пленумах Российского и Московского научных обществ по патофизиологии (Москва, 2006, 2007), XVII Мировом конгрессе по неврологии (London, 2001), XVIII и XIX съездах ВФО им И П Павлова (Казань, 2001, Екатеринбург, 2004), IV и V съездах физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 2002, Томск, 2004), Всероссийском форуме «Здоровье нации — основа процветания России»» (Москва, 2005), XI Национальном конгрессе «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2006), международных конференциях Environmental Ergonomics (Aahen, 2000), Problems with Cold Work (Solna, 1998), симпозиуме «Патофизиология и современная медицина» (Москва, 2004), конференции «Механизмы типовых патологических процессов» (Санкт-Петербург, 2003), II, III, IV международных конференциях по физиологии мышц и мышечной деятельности (Москва, 2003, 2005,2007), I Всероссийской с международным участием конференции «Управление движением» (Великие Луки, 2006), российской конференции «Организм и окружающая среда жизнеобеспечение и защита человека в экстремальных условиях» (Москва, 2000), международной конференции «Проблемы экологии человека» (Архангельск, 2000, 2004), 10-й Всероссийской конференции по физиологии труда (Москва, 2001), российской конференции «Актуальные проблемы экологической физиологии человека на Севере» (Сыктывкар, 2001, 2004), XI международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2003), 6-й научно-практической конференции «Методы исследования регионарного кровообращения и микроциркуляции в клинике и эксперименте» (Санкт-Петербург, 2007)

Реализация результатов исследования. Диссертационная работа выполнена в рамках целевых программ научных исследований (№№ гос регистрации 0120 0603111 (Исследование базовых механизмов терморегуляционной мышечной активности в построении движе-

ния и двигательном контроле у человека), 0120 0502699 (Изучение нейрофизиологических механизмов движения человека при действии факторов, лимитирующих функциональные возможности двигательной системы)) Исследования были поддержаны грантами РФФИ 3072003-04, РГНФ «Русский Север» 01-06-49004 а/с, Программой Росбра-зования «Университеты России» УР 11 01 245 Автор была награждена Медалью РАН для молодых ученых в 1999 за цикл работ в области физиологии «Двигательный контроль и работоспособность человека в экстремальных температурных условиях». Теоретические положения диссертации включены в учебные программы по дисциплинам «Патофизиология» и «Нормальная физиология» на медицинском факультете ПетрГУ, автором разработан и внедрен в образовательный процесс электронный учебный ресурс «Стресс и адаптация» (Акт о внедрении от 10 10 07) Результаты работы используются в лечебно-диагностической практике Республиканской больницы, Детской республиканской больницы (Республика Карелия, г Петрозаводск)

Объем и структура диссертации. Текст диссертации изложен на 289 страницах, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственного исследования, обсуждения результатов, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы Список литературы включает 430 источников, в том числе 185 - отечественных и 245 - зарубежных Диссертация содержит 28 таблиц и 48 рисунков

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Материалы и методы исследования В исследовании приняли участие 603 испытуемых (322 м, 281 ж) Из них практически здоровые лица составили 471 (252 м, 219 ж) 157 детей (78 м, 79 ж), 302 лиц молодого возраста (169 м, 133 ж), 12 лиц старшего возраста (5 м, 7 ж), 17 лиц, перенесших дифтерийную полинейропатию (6 м, 11 ж), 20 лиц с вибрационной болезнью (20 м), 95 лиц с терапевтической патологией (44 м, 51 ж) Среди испытуемых молодого возраста 245 были резидентами СевероЗападного региона России (134 м, 111 ж), 38 - мигрантами из южных регионов России (16 м, 22 ж), 19 - мигрантами из стран Ближнего и Среднего Востока (19 м) Срок пребывания в Республике Карелия у мигрантов составлял 3—4 года, у резидентов — 16 лет

Анкетирование с целью выявления ХАС проведено с участием 403 человек, в том числе: 197 резидентов Северо-Западного региона

России (71 м, 126 ж), 72 мигранта из южных регионов России (28 м, 44 ж), 19 мигрантов из стран Ближнего и Среднего Востока (19 м), 20 лиц с вибрационной болезнью (20 м), 95 лиц с терапевтической патологией (44 м, 51 ж)

ЭНМГ-исследования, анализ вызванного кожного вегетативного потенциала (ВКВП) и спирометрические тесты проведены в лаборатории (Твозд 22 — 24°С, 50 — 60%, скорость движения воздуха менее 0 1 м/с) после 30-минутного нахождения испытуемого в помещении для стабилизации температуры кожи Для контроля теплового состояния измеряли центральную температуру (Тц) сублингвально или ректально и средневзвешенную температуру кожи (СВТК) по Рамана-тану Н JI (Ramanathan N L , 1964)

Биометрические исследования. Для измерения силы максимального произвольного сокращения (maximal voluntary contraction — MVC) m biceps brachu стоящий испытуемый осуществлял максимальное давление на динамометр, укрепленный на нижней поверхности неподвижной балки Рука находилась в положении локтевого сгибания (плечо расположено вдоль грудной клетки, суставной угол 90°) Динамометрию проводили перед каждым сеансом ЭМГ МУС мышц предплечья определяли при давлении кистью на динамометр, укрепленный на нижней поверхности неподвижной балки При этом локтевой сустав был фиксирован в лонгете для избежания вовлечения мышц плеча

Методика дозирования усилия и утомления. Дозирование статического усилия (изометрическое сокращение) т biceps brachu создавали грузами весом 4, 6, 8 и 10 кг, подвешенными на манжете, укрепленной на предплечье, 2 — 3 см проксимальнее лучезапястного сустава, в течение 3 — 5 с Испытуемых в положении стоя просили удерживать руку в положении локтевого сгибания (плечо расположено вдоль грудной клетки, суставной угол 90°) Утомление т biceps brachu было вызвано динамической работой до отказа Стоящий испытуемый должен был совершать движения в локтевом суставе типа «сгибание — разгибание» с грузом, составляющим 30% от MVC

Дозирование статического усилия мышц предплечья (т flexor carpi radialis, т flexor carpi radialis) создавали грузами весом 4, 6, 8 и 10 кг, подвешенными на манжете, укрепленной на кисти, в течение 3 — 5 с Испытуемых в положении сидя инструктировали поддерживать нагруженную кисть на одном уровне с предплечьем, при этом ру-

ка находилась в положении локтевого сгибания, локтевой сустав фиксирован на подлокотнике Утомление мышц предплечья вызывали движениями в лучезапястном суставе типа «сгибание — разгибание» с грузом, составляющим 30% от MVC.

Методики электронейромиографического исследования. Измерение параметров распространения возбуждения выполнено с использованием электронейромиографа «Neurostar MS92B» (Великобритания) по общепринятой методике (Зенков JI Р, Ронкин М А, 2004, Van Dijk J G , 2000)

ЭМГ-обследование при дозированной нагрузке и во время тестов на утомление, анализ потенциалов двигательных единиц (ПДЕ) были проведены с помощью электромиографа «Mikromed» MG-440 (Венгрия) Использованы биполярные накожные электроды («Mikromed», Венгрия, прямоугольные полюса 12*6 мм, типы SE-1, FE-1, FE-2, расстояние между полюсами 14 мм) Электроды фиксировали на предварительно обезжиренной коже, между кожей и электродами помещали электродный гель (EG-1, Микромед, Венгрия) для снижения электрического сопротивления тканей Заземляющий электрод укрепляли на запястье

ЭМГ регистрировали в мышцах предплечья (т flexor carpi radialis, т flexor carpi ulnaris), плеча (m biceps brachii) при дозированной нагрузке на соответствующий сустав, голени (т gastrocnemius) при подъеме испытуемого 8 — 10 раз на носки. Обработка данных ЭНМГ выполнена с помощью программного обеспечения «МБН-Нейромиограф» (МБН, Москва, РФ) Исследованы амплитуда ИЭМГ (RMS, мкв) и количество «поворотов» (турнов) ЭМГ (турн - колебание потенциала ЭМГ амплитудой более 100 мкВ) На основании индивидуальных данных для установления вида функциональной зависимости параметров ИЭМГ от выполняемой нагрузки, а также числа турнов от амплитуды ЭМГ (метод Виллисона) использовали регрессионный анализ с линейной моделью регрессии- вычисляли коэффициенты регрессии и корреляции, строили кривые регрессии Нами также исследовано изменение отношения количества турнов ЭМГ к средней амплитуде ЭМГ за 1 секунду (функциональная зависимость вида у(Х) = п/х, где х — значение средней амплитуды ЭМГ за 1 секунду, п — количество турнов ЭМГ при данной амплитуде) для выявления максимального отношения количества турнов ЭМГ к средней

амплитуде ЭМГ за 1 секунду и интервала средней амплитуды ЭМГ (анализ peak ratio)

Для регистрации ПДЕ т triceps brachu электроды располагали на 1 — 2 см проксимальнее локтевого отростка Для остальных мышц эффективные точки также располагались вблизи суставов Для идентификации ПДЕ использовано программное обеспечение «МБН — Нейро-миограф» (программа MUP — motor unit potential) (МБН, Москва, РФ) Автоматический анализ ПДЕ включал определение длительности (мс), амплитуды (мкВ), количество фаз, время нарастания основного пика, площадь (интеграл) потенциала (мкВ*с)

Анализ частоты холод-ассоциированных симптомов. Участники исследования были опрошены путем интервью с помощью анкеты, содержащей вопросы о различных аспектах влияния холода на организм человека (оценка холодовой экспозиции, восприятие холо-дового фактора, влияние холода на самочувствие и повседневную активность, течение хронических заболеваний в холодный период года, ХАС) Для последующей статистической обработки использовали данные анкетирования при условии наличия более 70% ответов на вопрос Анализ включал исследование структуры ответов (определение % положительных и % отрицательных ответов) с последующим сравнением ответов, полученных от респондентов в разных группах в зависимости от задач исследования, с использованием непараметрических критериев оценки Для диагностики усиленной холод-индуцированной вазоконстрикции применялись критерии определения начальных признаков феномена Рейно, впервые описанных Е Allen и G Brown (1932) симметричность эпизодов вазоспазма, от-сутсвие заболеваний периферических сосудов (на основании анамнестических данных), отсутствие гангрены, дигитальных рубчиков или повреждения тканей пальцев рук Усиленную холод-индуцированную вазоконстрикцию определяли по характерному анамнестическому описанию эпизода побеления пальцев с последующими цианозом, гиперемией, отеком и/или нарушением чувствительности (Гусева Н Г , 2005, Maricq Н R et al, 1996, Wigley F M, Flavahan N А, 1996) Влияние различных факторов на частоту ХАС и самочувствие оценено с помощью дисперсионного анализа Взаимосвязь проявлений неблагоприятного действия холода установлена с помощью непараметрического корреляционного анализа с вычислением коэффициента

корреляции Спирмена Достоверными считали результаты при уровне значимости р менее 0 05.

Оценка функции внешнего дыхания. Внешнее дыхание оценивали с помощью компьютерного спирометра пневмотахометриче-ского типа «Спиро-спектр» («Нейрософт», Иваново) согласно общепринятым правилам и методическим указаниям производителей данного оборудования (Сахно Ю Ф и др, 2005) С помощью программы теста «Спокойное дыхание/ЖЕЛ» оценивали статические объемы жизненная емкость легких (ЖЕЛ), резервный объем вдоха (Ровд), дыхательный объем (ДО) Исследование проходимости дыхательных путей проведено с использованием программы «Экспресс-тест» Для статистического анализа брали абсолютные значения исследованных параметров, а также значения, нормализованные к должным величинам (% от должной величины)

Анализ вызванных кожных вегетативных потенциалов. Состояние вегетативной нервной системы оценивали с помощью прибора «ВНС-спектр» («Нейрософт» Иваново) при проведении кожно-симпатического теста с регистрацией вызванного кожного вегетативного потенциала (ВКВП) ладоней обеих рук в ответ на однократную зрительную стимуляцию (серия из 5-8 стимулов длительностью 20 мс) Анализировали внешний вид кривых, латентные периоды и амплитуды фаз в соответствии с принятыми рекомендациями (Михай-ленко А А и др ,1997; Одинак М М и др , 1999) У испытуемых определяли артериальное давление с помощью полуавтоматического тонометра и частоту сердечных сокращений Для оценки уровня функционирования системы кровообращения и определения ее адаптационного потенциала вычисляли индекс функциональных изменений (ИФИ, Баевский Р. М, Берсенева А П, 1997)

ИФИ=0,011*ЧСС+0,014*АДС+0,008*АДД+0,014*В+0,009*МТ-0,009*Р-0,27, где ЧСС - пульс в покое (уд/мин), АДС и АДД - систолическое и диа-столическое артериальное давление в покое (мм рт ст), В - возраст (лет), МТ - масса тела (кг), Р - рост (см)

Значение ИФИ до 2,1 расценивалось как удовлетворительная адаптация, от 2,1 до 3,3 - напряжение механизмов адаптации, от 3,3 до 3,5 - неудовлетворительная адаптация, более 3,5 - срыв адаптации

Статистическая обработка. Анализ результатов выполнен с использованием методов вариационной статистики (Гланц С., 1999) Проводили оценку распределения, вычисляли следующие статистики

среднее значение, стандартное отклонение, стандартная ошибка Для сравнения совокупностей использованы параметрические (t-тест Стьюдента) и непараметрические методы оценки (критерий знаков, Колмогорова-Смирнова) Влияние факторов оценивали с помощью дисперсионного анализа (ANOVA), корреляционного (параметрического и непараметрического) и регрессионного анализов Достоверными считали результаты при уровне значимости р менее 0 05 Обработка и анализ результатов проводили с помощью пакетов программ статистической обработки SPSS и «Statistica for Windows» 5 0,6 0 Результаты исследования и их обсуздение

Холод-ассоциированные симптомы как признак снижения устойчивости к холоду

В группе практически здоровых лиц среднее число ХАС составляло 1,95±0,13 во время действия холода, 1,45±0,10 сразу после действия холода Количество и частота отдельных ХАС зависит от степени приспособленности организма человека к условиям холодного климата В частности, напряженный процесс приспособления к условиям Севера, что имеет место у мигрантов из более южных регионов (р<0,05), характеризуется более частым появлением ХАС (рис 1) У лиц с хроническими заболеваниями среднее число ХАС на холоде составляло 3,17±0,14 (р<0,001 по сравнению с группой практически здоровых лиц), после действия холода - 1,70±0,10 (р<0,05 по сравнению с группой практически здоровых лиц) У женщин во всех группах

| ХАС на холоде \ ХАС после холода н П Отношение к холоду ьг

м ж м ж м ж м Мурм обл Респ Др РФ Др Все

Карелия страны группы

Рис 1 Количество холод-ассоциированных симптомов (ХАС) в группах с различной адаптированностью к условиям Севера

среднее количество ХАС было больше, чем у мужчин (р<0,05). Усиленная холод-индуцированная вазоконстрикция, как начальное пряв-ление феномена Рейно, выявлена у 16% опрошенных, чаще у женщин (р<0,05) и у мигрантов из более южных регионов(р<0,05), холодовая крапивница-у 39%, холодовая парестезия - у 32%, холодовый ринит - у 22 %, холодовая одышка - у 14% опрошенных.

У пациентов с установленным медицинским диагнозом количество ХАС было больше, чем у лиц, находившихся на обследовании (г=0,32, р<0,001). Количество и распределение отдельных симптомов зависели от вида имеющейся у респондента патологии (рис. 2). Наибольшее количество ХАС наблюдалось у лиц, имеющих заболевания системы кровообращения, дыхания и опорно-двигательного аппарата (р<0,01).

Распределение отдельных ХАС зависело от состояния здоровья. Так, в группе практически здоровых лиц преобладали симптомы, возникающие от прямого действия холода на периферические ткани, например, холод-индуцированная вазоконстрикция (феномен Рейно 1 - II степени) и крапивница (0,22, р<0,05), нарушения чувствительности (0,20, р<0,05), а также болевые ощущения в мышцах, суставах. В группе пациентов с хроническими соматическими заболеваниями чаще наблюдались ХАС, возникающие на основе рефлекторных механизмов регуляции, например, затруднения дыхания, боли в груди и

% ■ всего □ нет диагноза

80 1 0 б-ни системы кровобращения 0 б-ни системы дыхания

И б-ни опорно-двигательного аппарата В другие б-ни

Рис. 2. Частота отдельных холод-ассоциированных симптомов в зависимости от основного заболевания.

аритмии (р<0,05), что может отражать формирование патологической системы, связанной с дезадаптацией к холоду

Наличие ХАС является фактором, ограничивающим манипуляции и работоспособность рук при работе в холодных условиях (р<0,001) При этом выделяются категории лиц с наибольшей чувствительностью к холоду мигранты в начальном периоде акклиматизации (р<0,01), лица с хроническими заболеваниями (р<0,01), в особенности, имеющие патологию опорно-двигательного аппарата, сердечно-сосудистой системы, дыхательной системы

Исследован показатель, описывающий уровень холодового дискомфорта в различных группах Показана его связь с ХАС (р<0,01) более отрицательное отношение к холоду ассоциировалось с болевыми ощущениями (р<0,05), ринитом (р<0,05), усиленной холод-индуцированной вазоконстрикцией (р<0,01), затруднением дыхания и одышкой (р<0,05), аритмией (р<0,01), а также с возникающими в период отогревания парестезиями (р<0,001), 05), усиленной холод-индуцированной вазоконстрикцией (р<0,05), болями в мышцах (р<0,01) и суставах (р<0,01) Низкая переносимость холодового воздействия наблюдалась у мигрантов (р<0,05), и у лиц с хроническими заболеваниями, что является характеристикой холодовой перцепции и свидетельствует о формировании у лиц, наиболее подверженных действию холода, поведенческой реакции избегания влияния неблагоприятного фактора

Функциональное состояние легочной вентиляции и вегетативной нервной системы при высокой чувствительности к холоду Уровень адаптационных возможностей, рассчитанный на основании ИФИ, в исследованной группе в целом соответствовал верхней границе нормальных значений (2,01 ±0,07) Вместе с тем в группе мужчин уровень ИФИ был выше (р<0,05), что находится на границе значений между удовлетворительной адаптацией и напряжением механизмов адаптации (Баевский Р М , Берсенева А П , 1997).

Напряжение адаптационных систем организма в условиях Севера, определяемое на основании ИФИ, коррелирует с наличием усиленной холод-индуцированной вазоконстрикции (р<0,05) и изменениями параметров ВКВП, характеризующих недостаток участия хо-линергических механизмов (р<0,05) и, повышение адренергической регуляции Отмечено снижение латентного периода ВКВП, по сравнению с нормативными данными, что косвенно свидетельствует о

симпатикотонии в исследованной группе в целом (Одинак М М и др, 1999)

Усиленная холод-индуцированная вазоконстрикция сопровождается снижением параметров 1-й фазы ВКВП А1 и Б) (р<0,05) и увеличением параметров 2-й фазы ВКВП А2 и (р<0,01), (рис 3)

Донозологические изменения функциональных показателей системы внешнего дыхания коррелируют с ХАС в форме холодовой одышки (р<0,05) и усиленной холод-индуцированной вазоконстрик-ции (р<0,05), а также с фактором миграции из южных регионов (р<0,05). У мигрантов из южных регионов установлены донозологические изменения легочной вентиляции (рис 4), которые усугублялись при наличии ХАС в форме холодовой одышки, что является отрицательным эффектом адаптации к холоду со стороны дыхательной системы (рис. 5) ,

ь

150 т

*

Рис 3 Параметры

ЧСС

А2

вызванного кожного вегетативного потенциала у постоянных жителей Севера и мигрантов при наличии и отсутствии феномена Рейно (ФР) 100% — параметры группы «СЗ - ФР-» Достоверность отличий * — в зависимости от миграции

• СЗ ФР- - - СЗ ФР+

• Юг ФР-----ЮгФР+

ЖЕЛ %*

ОФВ1/ФЖЕ

сос;

ОФВО 5 —

-СЗ м

--Юг м

-чтос %

— СЗж

— Югж

>ЖЕЛ %

тельная характеристика легочной вентиляции у постоянных жителей Севера и мигрантов 100% — по* казатели легочной вентиляции у мужчин постоянных жителей Севера Достоверность отличий # — в зависимости от пола, * — в зависимости от миграции

Рис 4 Сравни-

ЖЕЛ % Рис 5 Параметры

легочной вентиляции у постоянных жителей Севера и мигрантов с холодовой *** одышкой и без 100% — 1 показатели легочной вентиляции у постоянных жи-** телей Севера Достовер-СЕЛ % ность отличий # — в зависимости от пола, * — в зависимости от наличия холодовой одышки ОФВ0 5

-СЗ нет одышки--СЗ одышка

-Юг нет одышки — Юг одышка

Влияние адаптации к условиям Севера на проводящие свойства периферических нервов

При исследовании распространения возбуждения по периферическим нервам в группах постоянных жителей Европейского Севера (срок пребывания 18,94±1,22 лет) и мигрантов (срок пребывания 3,71±0,36 года) установлено снижение проводящих свойств сенсорных и моторных волокон, что наиболее сильно проявляется у мигрантов в начальном периоде приспособления к холодному климату (табл 1,2)

В целом параметры скорости распространения возбуждения (СРВ) находились в пределах нормальных значений, приближаясь к нижней границе СРВ по моторным волокнам составляла в срединном нерве 57,б7±4,46 м/с, в локтевом нерве - 56,67±5,69 м/с, СРВ по сенсорным волокнам составляла в срединном нерве 63,20±5,00 м/с, в локтевом нерве - 59,91±5,60 м/с Однако у мигрантов из более южных регионов наблюдалось увеличение латентностей М-ответов, а также более низкие значения СРВ (демиелинизирующий тип поражения нерва), в ряде случаев достигавших достоверных отличий от соответствующих параметров, полученных у постоянных жителей Европейского Севера (см табл 1) Одновременно выявлено снижение амплитудных характеристик М-ответов и увеличение их длительностей (аксо-нальный тип поражения нерва) Аналогичные результаты получены при исследовании СРВ по сенсорным волокнам мигрантов из регионов с более теплым климатом (см табл 2)

Выявлены различия параметров СРВ в зависимости от пола (р<0 05) Оптимальные проводящие свойства характерны для

M

о

Таблица 1

Проводящие свойства моторных волокон периферических нервов (m±se) в группах с различной степенью адаптации к условиям Европейского Севера

Исследуемый параметр п medianus п ulnaris

Северо-Западный регион (п=63) Др регионы РФ и Ближний Восток (п=34) Северо-Западный регион (п=64) Др регионы РФ и Ближний Восток (п=36)

Латентность, мс M Ж общий 3,64±0,10 3,50±0,15 3,58±0,08 3,94±0,14* 3,61±0,24 3,85±0,12 2,69±0,06 2,82±0,21 2,74±0,57 2,80±0,10 2,92±0,34 2,83±0,11

Скорость распространения возбуждения, м/с M Ж общий 58,27±0,73 57,68±1,02 58,02±0,60 57,11±0,88 56,81±1,14 57,03±0,70 55,31±0,81 58,76±1,18# 56,79±0,71 57,19±1,26 54,31±0,84* 56,45±0,98

Длительность М1, мс M Ж общий 5,92±0,18 5,60±0,29 5,79±0,16 5,76±0,22 5,80±0,56 5,77±0,21 5,87±0,18 5,37±0,18# 5,66±0,13 6,18±0,20 6,04±0,38* 6Д5±0,17

Амплитуда М1, мВ M Ж общий 4,99±0,38 5,48±0,60 5,19±0,33 4,72±0,45 5,68±0,56 4,98±0,36 5,72±0,40 4,79±0,29 5,33±0,26 4,62±0,38* 5,90±0,86 4,94±0,36

Амплитуда макс М1,мВ M Ж общий 7,49±0,51 8,37±0,83 7,85±0,46 7,29±0,62 9,73±0,82# 7,93±0,53 8,89±0,61 7,36±0,49 8,25±0,42 7,13±0,54* 9,05±1,43# 7,61±0,55

Примечание достоверность отличий * — между группами «Северо-Запад — неСЗ», # — в зависимости от пола

Таблица 2

Проводящие свойства сенсорных волокон периферических нервов (mise) в группах с различной степенью адаптации к условиям Европейского Севера

п medianus п ulnaris

Исследуемый параметр Северо-Западный регион (п=60) Др регионы РФ и Ближний Восток (п=33) Северо-Западный регион (п=63) Др регионы РФ и Ближний Восток (п=36)

Латентность, мс M 3,47±0,09 3,51±0,10 2,88±0,09 2,82±0,10

Ж 3,17±0,14# 3,58±0,20 2,69±0,17 2,97±0,27

общий 3,34±0,08 3,53±0,09 2,80±0,09 2,86±0,10

Скорость M 63,55±0,79 62,75±0,84 59,11±0,70 58,97±1,43

распространения Ж 63,15±1,14 63,15±2,74 62,59±0,98## 58,12±1,64

возбуждения, м/с общий 63,39±0,65 62,85±0,90 60,57±0,62 58,75±1,13*

Длительность M 1,23±0,03 1,30±0,13 1,02±0,03 1,05±0,07

ПДН1, мс Ж 1,20±0,04 1,23±0,09 1,06±0,03 1,05±0,05

общий 1,22±0,02 1,28±0,10 1,04±0,02 1,05±0,06

Амплитуда M 6,83±1,05 7,16±0,77 8,33±0,82 7,62±0,89

ПДН1, мкВ Ж 10,94±1,31# 9,10±2,47# 13,41±1,44## 13,33±1,80##

общий 8,54±0,85 7,69±0,86 10,51±0,83 9,05±0,89

Длительность M 1,46±0,05 1,57±0,14 1,79±0,29 1,42±0,08

ПДН2, мс Ж 1,60±0,05 1,90±0,38 1,39±0,05 1,32±0,08

общий 1,51±0,04 1,66±0,15 1,62±0,17 1,39±0,06

Амплитуда M 2,01±0,17 2,03±0,25 3,93±0,40 3,27±0,32

ПДН2, мкВ Ж 2,31±0,25 1,92±0,56 5,40±0,66# 5,92±1,10##

общий 2,13±0,14 2,00±0,23 4,56±0,37 3,95±0,41

Примечание достоверность отличий * — между группами «Северо-Запад — неСЗ», ^ # — в зависимости от пола

женщин - постоянных жительниц Европейского Севера, в то время как у мужчин, особенно мигрантов из южных регионов, наблюдались изменения, свидетельствующие о меньшей приспособленности элементов периферической нервной системы к условиям длительного хо-лодового воздействия

С помощью дисперсионного анализа и критериев непараметрической корреляции установлено влияние ХАС на проводящие свойства нервов Так, более низкие значения СРВ по моторным и сенсорным волокнам коррелировали с большим числом ХАС (р<0,05), а также с отдельными симптомами с усиленной холод-индуци-рованной вазоконстрикцией (р<0,05), болями (р<0,05), парестезиями (р<0,01) При наличии усиленной холод-индуцированной вазоконстрикции, болей и парестезии наблюдались более низкие значения амплитуды и длительности М-ответов при исследовании моторной проводимости (р<0,05), а также снижение амплитуды и длительности ПДН при исследовании сенсорной проводимости (р<0,05), аналогично данным М Г Чердынцева (2005)

Таким образом, высокая чувствительность к холоду, которая проявляется в форме ХАС, сопровождается донозологическими изменениями проводящих свойств периферических нервов по смешанному типу (сочетание признаков миелинопатии и аксонопатии), что, по-видимому, играет важную роль в снижении функциональных свойств двигательной системы при длительном влиянии холодного климата, а также является признаком развития дезадаптации к холоду (отрицательный эффект адаптации к холоду) в связи с уменьшением «термогенных» свойств скелетных мышц

Электромиографические характеристики нервно-мышечного статуса в разных возрастных группах в условиях Европейского севера

Исследование параметров ИЭМГ при дифтерийной полиневропатии показало, что характеристики ЭМГ при дозированном уровне изометрического сокращения соответствует «неврогенному» типу и коррелируют с функциональными свойствами исследованных мышц, а также объективно отражают состояние нервно-мышечной иннервации У больных с дифтерийной полиневропатией выявлено снижение СРВ по двигательным волокнам локтевого нерва, значения которой составляли менее 50 м/с Особенно выраженные нарушения проведения были у группы больных с моторным дефицитом, для которых

значения СРВ достигали 45 м/с (в среднем 47,99±1,18 м/с, р<0,001 по сравнению со здоровыми) Параметры ПДЕ, приведенные в таблице 3, соответствовали стадиям денервационно-реиннервационному процесса (Гехт Б М. и др, 1997) Неврогенное нарушение функции скелетных мышц коррелировало со снижением амплитуды и турнов ИЭМГ при дозированном изометрическом сокращении и зависело от степени двигательных расстройств (Ри§1зап§-Ргес1епк8еп А., 1989, табл. 4) При повторных исследованиях выявлено, что параметры ИЭМГ при дозированной нагрузке адекватно отражают обратимость «неврогенных» расстройств при данной патологии Выраженные нарушения функции нервной системы при дифтерийных поражениях сохраняются на протяжении года и более. В последующем происходит постепенное уменьшение клинических проявлений и приближение к нормальным количественных характеристик ИЭМГ. Электромиографическими феноменами восстановительного процесса являются увеличение количества турнов ЭМГ и нормализация амплитудных параметров ИЭМГ (рис 6)

Таблица 3

Характеристики потенциалов двигательных единиц т triceps brachii у больных с дифтерийной полиневропатией

Исследуемый Здоровые Дифтерийная полиневропатия

без двигательных нарушений с двигательными нарушениями

параметр испытуемые

Количество ДЕ, п 41 34 68

Длительность ПДЕ, мс 26,70±0,96 24,93±1,15 27,31±0,70

Время нарастания основного пика, мс 8,68±0,43 6,96±0,37** 7,50±0,31*

Количество фаз, п 2,66±0,11 2,74±0,09 3,01±0,09*

Амплитуда ПДЕ, мкВ 112,51±12,15 118,35±20,07 178,56±26,56*

Число псевдополи-фазных ДЕ 9,8% 50,0% *** 45,3% ***

Примечание достоверность отличия от соответствующих параметров у здоровых испытуемых * —р <0,05, ** — р <0,01, *** — р <0,001

Таблица 4

Средние значения (Х±ш) коэффициентов регрессии зависимостей

«RMS — нагрузка» и «количество турнов ЭМГ — нагрузка» т flexor carpi radialis у больных с дифтерийной полиневропатией и здоровых испытуемых

Исследуемый параметр Здоровые испытуемые Дифтерийная полиневропатия

без двигательных нарушений с двигательными нарушениями

«RMS — нагрузка» «число турнов ЭМГ — нагрузка» 11,95±1,14 13,33±1,01 6,57±1,63* 12,44±1,76 6,11±0,82*** 8,42±1,04**

Примечание достоверность отличия от коэффициентов регрессии у здоровых испытуемых * — р <0,05, ** — р <0,01, *** —р <0,001

1

Рис 6 ЭМГ т flexor carpi radialis больного с дифтерийной полиневропатией при удержании груза в 4 кг при 1 -м и 2-м обследовании

Методика количественного анализа ИЭМГ при дозированном изометрическом сокращении позволяет синдромно охарактеризовать функциональное состояние двигательной системы человека, связанное с длительным влиянием условий Севера (эффекты долговременной адаптации к холоду)

Так, турн-амплитудные параметры ИЭМГ изометрического сокращения имеют отчетливую возрастную динамику, которая выражается снижением числа турнов и амплитудных характеристик ЭМГ (рис 7) Аналогичная тенденция отмечена при анализе ИЭМГ по методу peak ratio Максимальные значения отношения числа турнов ЭМГ к средней амплитуде ЭМГ за 1 секунду у молодых лиц наблюдались при меньших нагрузках (у детей при нагрузке 2 — 3 кг, у лиц среднего возраста — 4 — 8 кг), а у пожилых при значительно больших усилиях (более 10 кг, р<0,001), что также свидетельствует о снижении турн-амплитудных характеристик ЭМГ с возрастом Таким образом, качественные характеристики ИЭМГ градуально меняются от «миогенного» типа у детей до «неврогенного» типа у пожилых лиц

А

Б

Рис 7 Изменение параметров ИЭМГ т biceps brachu при дозированном изометрическом сокращении в разных возрастных группах #1—7—11 лет, #2—12—15 лет, #3—20 — 40 лет, #4 — старше 60 лет А — зависимость количества турнов электромиограм-мы от предъявляемой нагрузки Б — зависимость амплитуды электро-миограммы от предъявляемой нагрузки

Явление возрастного снижения работоспособности — известный феномен, в основе которого лежат три механизма' прогрессирующее снижение мышечной массы, снижение сократительных свойств мышц и изменение нервно-мышечной иннервации (Klass М , 2006) При этом проблема особенностей нервно-мышечного статуса неоднозначно представлена в литературе Полученные нами данные соответствуют результатам других исследований. Так, в работе К Akataki с соавт (2002) приведены данные о снижении коэффициентов пропорциональности амплитуды ЭМГ к производимому мышечному усилию, где в качестве амплитудной характеристики использована RMS, что аналогично нашим результатам Показано возникающее в процессе старения снижение функциональных свойств механизмов, обеспечивающих иннервацию скелетных мышц уменьшение числа а-мотонейронов и ДЕ (De Koning P. et al, 1988, Kawamurra Y. et al, 1991), изменение параметров ПДЕ, соответствующих денервации (Stalberg Е et al, 1982), прогрессирующее уменьшение способности рекрутирования мотонейронов (Adam A et al, 2005, Earles D et al, 2001).

Вместе с тем некоторые авторы не обнаружили изменений параметров ЭМГ, характеризующих количество ДЕ, в старшей возрастной группе (Merletti R et al., 2002, 2004; Yerdelen D et al, 2006) и не

выявили значительных изменений количественных показателей ЭМГ, нормализованных к параметрам, описывающим двигательные задачи, в зависимости от возраста (Buchman A S et al, 2000, Cannon J et al, 2001)

Таким образом, с помощью линейного анализа ИЭМГ, проведенного в разных возрастных группах, нами выявлен биологический феномен возрастного снижения нервно-мышечной иннервации, который происходит у лиц, длительно проживающих в условиях Севера

Функциональная проба с утомлением, вызванным динамической нагрузкой, установила аналогичные тенденции формирования возрастных особенностей ЭМГ, а также выявила снижение компенсаторных возможностей двигательной системы с возрастом (рис 8) В старшей возрастной группе установлено снижение биометрических показателей, исходные значения MVC составили в группе молодых испытуемых 25,4±1,3 кг, в старшей возрастной группе— 12,63±2,50 кг (р<0,01), после нагрузки отмечено снижение MVC у молодых в среднем на 44%, у старших испытуемых — на 27% (р<0,01 по сравнению с испытуемыми молодого возраста), к концу восстановительного периода значение MVC составило у молодых испытуемых 79,5%, у пожилых испытуемых — 80,2% В старшей возрастной группе наблюдались более низкие значения турн-амплитудных характеристик ЭМГ при дозированном изометрическом сокращении при утомлении и во все исследуемые периоды восстановления (р<0,01)

А Б

200

150 -

100 -

50

0

турны ЭМГ

молодой возраст 20'у 30' 60' исх 10' бжилой возраст исх

20' 30' 60' у 10'

300 1

250

200 -

150

100

ср амп мкВ

молодой возраст 20' 30' 60'

пожилои возраст исх 20' 30' у 10'60'

1

7 нагрузка, кг

1 3 5 7 нагрузка, кг

Рис 8 Зависимость турнов электромиограммы (А) и средней амплитуды электромиограммы (Б) т biceps brachu от нагрузки в разные периоды утомления (у) 10', 20', 30', 60' - параметры ИЭМГ, зарегистрированные в соответствующие периоды восстановления

Помимо этого установлено снижение параметров peak-ratio (PR, средняя амплитуда ЭМГ и число турнов, соответствующее PR) при утомлении и в процессе восстановления в старшей возрастной группе (р<0,05), что связано с недостаточным компенсаторным рекрутированием, и в целом также соответствует «неврогенному» типу ИЭМГ

Электронейромиографические характеристики и работоспособность двигательной системы при длительном воздействии производственной вибрации

Полученные результаты позволяют считать, что в условиях длительного действия холода усиливается нейропатическое влияние производственной вибрации, что связано с усилением одного из патогенетических механизмов двигательных расстройств при вибрационной болезни, снижением чувствительности различных афферентных систем, приводящему к нарушению эффективности обратной связи для различных регуляторных механизмов и, соответственно, перевозбуждению и перенапряжению эффекторов

Трудовая деятельность исследованной группы проходит в холодных условиях, работающие испытывают контактное холодовое воздействие от металлических инструментов и холодной воды (периодическое смачивание рук В группе лиц с вибрационной болезнью на основании анализа ХАС обнаружена самая высокая чувствительность к холоду регистировалась наибольшее значение общего числа ХАС (р<0,01), самая высокая частота феномена Рейно (р<0,001), более высокая частота нарушений чувствительности (р<0,001), возникновение болей (р<0,001) при выполнении манипуляций на холоде, а также более высокие значения оценок снижения работоспособности рук (р<0,001) Поэтому изменения функциональных характеристик нейро-мышечного аппарата расценены как результат сочетанного влияния производственной вибрации и холода

ЭНМГ-характеристики локтевого и срединного нервов в группе лиц с вибрационной болезнью соответствуют смешанному типу поражения. При анализе ПДЕ т triceps brachu выявлены признаки денервации

Обнаружены значительные изменения турн-амплитудных параметров ЭМГ мышц предплечья и плеча при дозированном изометрическом сокращении При этом характер изменения параметров ИЭМГ в исследованной группе определяется эргономическими факторами Более глубокие изменения турн-амплитудных характеристик

ЭМГ выявлены в мышцах правой (рабочей) руки, а также в мышцах-первичных двигателях (т flexor carpi radialis), где параметры ИЭМГ соответствовали вторичной миопатии (рис 9) Так, у рабочих-обрубщиков прирост турн-амплитудных параметров ЭМГ при увеличении нагрузки в т flexor carpi radialis был достоверно больше, чем у здоровых лиц В частности, среднее значение коэффициента регрессии зависимости «средняя амплитуда-нагрузка» составило 17,7±3,8 по сравнению с контрольной группой (13,8±3,9, р<0,05) Среднее значение коэффициента регрессии зависимости «количество турнов-нагрузка» составило 25,3±3,0 по сравнению с контрольной группой (19,4±2,1, р<0,05) При анализе peak ratio в мышцах предплечья правой руки выявлено достоверное увеличение максимального значения отношения турнов к средней амплитуде ЭМГ (PR) и смещение положения точки максимума в область меньших значений средней амплитуды ЭМГ В т biceps brachu ЭМГ при дозированной нагрузке в группе лиц с вибрационной болезнью отмечался меньший прирост турн-амплитудных показателей (по сравнению со здоровыми лицами), что позволяет расценивать состояние мышцы как неврогенное нарушение

Функциональная проба с утомлением, вызванным динамической нагрузкой, выявляет снижение работоспособности (снижение исходного показателей МУС, и более раннее наступление отказа от продолжения динамической нагрузки) Параметры ИЭМГ исследованных мышц соответствовали «неврогенному» типу, степень которых также

160 140 120 100 -80 60 40 20 0

т flexor carpi radiahs250 правая рука ВБ

200

.левая рука ВБ здоровые 150

т flexor carpi ulnaris правая рука ВБ левая рука ВБ здоровые

100

50

6 8 нагрузка, кг

т flexor carpi ulnaris правая рука ВБ щоровые, левая рука ф т flexor carpi radialis правая рука ВБ здоровые, левая рука

8 нагрузка,кг

Рис 9 Амплитуда электромиограммы (RMS) и число турнов электромиограммы мышц предплечья при дозированном изометрическом сокращении ВБ — вибрационная болезнь Достоверность отличия коэффициентов регрессии * — р<0,05

определяется эргономическими факторами В т biceps brachii и т flexor carpi radialis левой руки, в которых отмечены исходные изменения суммарной ЭМГ «неврогенного» характера, наблюдалось значительное снижение турн-амплитудных характеристик ЭМГ при статических нагрузках по сравнению с контрольной группой В т flexor carpi radialis правой руки, имевшей исходные изменения ЭМГ «мио-генного» характера, утомление вызвало незначительное увеличение амплитудных показателей и числа турнов ЭМГ относительно исходных данных В последующем динамика турн-амплитудных показателей ЭМГ была аналогичной другим исследованным мышцам, но на более низких значениях параметров (рис 10)

В целом динамика турн-амплитудных параметров ЭМГ в восстановительном процессе, полученных в группе с вибрационной болезнью, напоминала развитие утомление у лиц старшего возраста В течение восстановительного процесса амплитудные характеристики и число турнов ЭМГ при статических нагрузках не превышали их исходного уровня, в отличие от группы здоровых испытуемых

зоо

250 -

200 -

150 -

100

контрольная группа^ ВБ, левая рука

250 -

200

150

100

ВБ, правая рука

100

1

1

I

3 5 7 нагрузка, кг

Рис 10 Средняя амплитуда электромиограммы т flexor carpi radialis при дозированной нагрузке в состоянии утомления (ВБ - вибрационная болезнь) По оси ординат — средняя амплитуда электромиограммы, мкВ Исх - исходные парамеры электромиограммы, У - при утомлении, 10', 20', 30', 60' - в соответствующие минуты восстановительного процесса

При анализе peak ratio в группе лиц с вибрационной болезнью во всех исследованных мышцах выявлены сочетанные «неврогенные» (смещение PR в область меньших значений средней амплитуды) и «миогенные» (увеличение значения PR) изменения параметров, как в исходном состоянии, так и при утомлении, и в процессе восстановления

Таким образом, в рамках настоящего исследования проведен системный анализ состояния основных эффекторных механизмов терморегуляции (холод-индуцированной вазоконстрикции и нервно-мышечного статуса) для оценки здоровья человека в условиях Севера Показано значение системы температурной адаптации в формировании здоровья и подходы к раннему выявлению донозологических состояний человека в условиях Севера, связанных с дезадаптацией к холоду

Согласно утверждению Р М Баевского (2006), современная научная концепция оценки и прогнозирования функциональных состояний организма, основанная на исследовании и диагностики состояний на грани нормы и патологии, представляет интерес для медицины и для общества в целом Берущая начало от космической медицины, данная концепция определения функциональных резервов и адаптационных возможностей организма широко применяется в ситуациях, когда к организму человека предъявляются повышенные требования Это связано с тем, что используемый подход к оценке здоровья позволяет выявлять донозологические состояния организма и проводить своевременную профилактическую работу с целью сохранения здоровья населения, проживающего в неблагоприятных климато-географических условиях, и лиц, находящихся под влиянием экстремальных факторов среды С этой целью в рамках настоящего исследования проведен комплексный анализ механизмов, лежащих в основе жизнеобеспечения организма при длительном влиянии условий Севера, и, в частности, приспособления к холоду

Полученные нами результаты согласуются с известными представлениями об особенностях жизнедеятельности организма в условиях Севера, которые заключаются в системном перенапряжении механизмов адаптации (Авцын А П и др., 1985, АфанасьеваР Ф,Бурми-строва О В , 2006, Потапов А И и др, 2005, Совершаева С. JI, 1996, Хаснулин В И и др, 2005, Campbeli D А , Kay S R, 1998, Hassi J et al, 2003), что в целом подтверждает описанный ранее «незавершенный» характер приспособления к холоду у человека (Кривощеков С Г, ДивертГ М , 2001)

Нами установлены следующие признаки отрицательной перекрестной адаптации, проявляющиеся при напряженном процессе приспособления к холоду 1) повышение участия адренергической системы в регуляции физиологических процессов организма, 2) субклинические нарушения легочной вентиляции, 3) увеличение количества

ХАС, в том числе усиленной холод-индуцированной вазоконстрик-ции, холодовой одышки и др , 4) корреляция ХАС с функциональными нарушениями соответствующих систем, 5) нарушения проводящих свойств периферических нервов, 6) «неврогенное» снижение мышечной массы и работоспособности двигательной системы

Анализ взаимодействия механизмов различных этапов адаптации к холоду позволил построить теоретическую модель развития дезадаптации организма и появления ее донозологических признаков (рис 13) Так, ключевое звено сохранения устойчивой адаптации к холоду составляет нормальное функциональное состояние двигательной системы и ее способность поддерживать адаптивный термогенез В случае неадекватного участия двигательной системы в терморегуляции происходит повышение активности стресс-реализующих систем организма, имеющих общее звено с механизмами адаптации к холоду, и, соответственно, усиление ее эффектов склонность к вазоспа-стическим реакциям, составляющих основу феномена Рейно и других

Рис 13 Механизмы развития дезадаптации к холоду Пунктиром обозначен контур регуляции, ведущий к дезадаптации к холоду

ХАС, а также снижающих резистентность тканей к прямому повреждающему действию холода, кроме того, отрицательное значение имеют последствия изменения обмена веществ под действием стресса, в частности, усиление свободно-радикальных процессов Метаболические эффекты холодового стресса способствуют развитию патологических состояний в сердечно-сосудистой, дыхательной системах, а

также, как показало проведенное исследование, в самой двигательной системе, приводя к развитию «неврогенного» снижения мышечной массы и работоспособности

Таким образом, двигательная система, являясь структурно-функциональным компонентом адаптации к холоду, сама испытывает негативное влияние низкой температуры среды Выявленный нами отрицательный эффект адаптации к холоду в виде уменьшения нервно-мышечной иннервации, может способствовать возрастному снижению функции двигательной системы и работоспособности, а также прогрессированию заболеваний у постоянных жителей Севера

Как установлено нами, в условиях холода значительно усиливаются эффекты влияний, обладающих повреждающим действием на двигательную систему Так, при сочетанном действии холода и производственной вибрации наблюдаются более выраженные нарушения функционального состояния двигательной системы, где ведущую роль играют «неврогенные» факторы В свою очередь, при вибрационной болезни усиливается чувствительность к холодовому воздействию, определяется большее количество ХАС, вторичный феномен Рейно, которые можно рассматривать как результат дизрегуляции в условиях дезадаптации к холоду

В целом на основании проведенных исследований можно сделать заключение, что для развития донозологических состояний в условиях Севера имеет значение дизрегуляция механизмов (Крыжанов-ский Г Н , 2004, 2007), обеспечивающих процесс устойчивой адаптации к холоду, где важную роль играет функциональное состояние двигательной системы

ВЫВОДЫ

1. Холод-ассоциированные симптомы (ХАС) и, в частности, усиленная холод-индуцированная вазоконстрикция являются признаком напряжения адаптационных систем организма 2 Распределение отдельных ХАС зависит от состояния здоровья в группе практически здоровых лиц преобладают сочетания ХАС, возникающих от прямого действия холода (усиленная холод-индуцированной вазоконстрикция, крапивница, холодовая одышка, нарушения чувствительности, миалгии, артралгии и др), в группе пациентов с хроническими соматическими заболеваниями усиленная холод-индуцированная вазоконстрикция сопутствует симптомам, развивающиеся на основе рефлекторных механизмов регуляции (одышка, боли в груди, аритмии)

3 Наличие ХАС является фактором, ограничивающим работоспособность рук при работе в холодных условиях, наибольшая чувствительность к холоду отмечается у мигрантов в начальном периоде акклиматизации, у лиц с хроническими соматическими заболеваниями, в особенности, при патологии опорно-двигательного аппарата, сердечно-сосудистой и дыхательной систем

4 У лиц с напряженной адаптацией к холоду (мигранты из регионов с теплым климатом, а также лица с высокой чувствительностью к холоду в форме ХАС) развиваются субклинические нарушения проводящих свойств сенсорных и моторных волокон периферических нервов, что, по-видимому, связано с развитием негативного эффекта адаптации к холоду.

5 В условиях Севера с возрастом происходит «неврогенное» изменение функционального состояния скелетной мускулатуры, определяемое с помощью методов линейного анализа электромио-граммы, что обусловлено влиянием средовых факторов, а также особенностями сегментарных механизмов нервной регуляции в разные возрастные периоды.

6 У лиц старшего возраста в отличие от молодых испытуемых наблюдается «неврогенное» снижение мышечной силы и работоспособности двигательной системы в условиях Севера, параметры ИЭМГ при утомлении в старшей возрастной группе выявляют недостаточное компенсаторное рекрутирование двигательных единиц при поддержании дозированного изометрического сокращения

7 В условиях Севера потенцируется нейропатическое влияние производственной вибрации, наиболее глубокие нарушения функции обнаруживаются в мышцах - первичных двигателях доминантной руки, испытывающих перенапряжение, что проявляется изменениям ИЭМГ, соответствующим вторичной мышечной дистрофии (смешанный тип ИЭМГ), и недостаточным компенсаторным рекрутированием двигательных единиц

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Результаты, полученные в проведенном исследовании, могут стать основой для разработки методов ранней диагностики состояния дезадаптации к холоду и оптимизации функций организма в условиях Севера

Выявление ХАС и синдромов, связанных с дезадаптацией к холоду, может применяться в клинической практике для своевремен-

ной диагностики донозологических состояний и применения средств их профилактики и патогенетической коррекции Поскольку субъективные признаки высокой чувствительности к холоду в форме усиленной холод-индуцированной вазоконстрикции и других ХАС имеют объективные корреляты функциональных изменений вегетативной регуляции, легочной вентиляции и проводящих свойств периферических нервов, то наличие ХАС у субъекта требует углубленной оценки здоровья

Предложенные методы электронейромиографического обследования, включая турн-амплитудный анализ ИЭМГ при дозированном изометрическом сокращении, могут быть использованы для выявления доклинических неврогенных расстройств движения Кроме того, использованная методика динамического утомления мышц может быть применена для контроля функционального состояния скелетных мышц и оценки работоспособности при длительном перенапряжении двигательной системы и воздействии вредных производственных факторов

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Meigal A Yu Influence of cold shivering on motor coordination in the man / A Yu Meigal, J Oksa, H Rmtamaki, L I Gerasimova, E Hohtola, Yu V Lupandm //XXXIII Int Congress of Physiological Sciences -StPb -1997 -P078 37

2 Gerasimova L Surface IEMG monitoring of diphtheric polyneuropathy / L I Gerasimova, A M Sergeev, A Yu Meigal, Yu V Lupandm // Pathophysiology -1998 -V 5 (Suppl 1) -P 124

3 Gerasimova L I Quantitative analysis of surface EMG in diphtheric polyneuropathy patients / L. I Gerasimova, A Yu Meigal, A M. Sergeev, Yu V Lupandm // Int Symp Problems with Cold Work / Ar-bete och Halsa - 1998 -V 18 -P 205-207

4 Meigal A Yu Precise motor coordination during cold-induced shivering in the man A Yu Meigal, L I Gerasimova, J Oksa, H Rmtamaki // Int Symp Problems with Cold Work / Arbete och Halsa - 1998 -V 18 -P 216-217

5 Герасимова JI И Характеристики интегрированной электромио-граммы при дифтерийной полинейропатии /ЛИ Герасимова, А Ю Мейгал, А М Сергеев, Ю В Лупандин // Физиология человека.-1998 -Т 24 -№2 -С 85-90

6 Герасимова Л И Количественная оценка суммарной электромио-граммы у больных дифтерийной полинейропатией /ЛИ Герасимова, А Ю Мейгал, А. М Сергеев, Ю В Лупандин // Журнал неврологии и психиатрии им. С. С. Корсакова. - 1999 -Т 99 -№5 -С 25-26

7. Герасимова Л И Влияние длительности проживания на Европейском Севере на частоту холод-ассоциированных симптомов /ЛИ Герасимова //ВестникРУДН.-2000 -№3 -С 35-38

8 Мейгал А Ю Влияние общего охлаждения на электромиографические характеристики мышечного утомления, вызванного динамической нагрузкой / А. Ю Мейгал, А Ю Ивуков, Л И Герасимова, Е Г Антонен, Ю В Лупандин // Физиология человека. -2000 -Т 26 -№2 -С 100-106

9 Скоромец А А Восстановительный процесс при дифтерийной полиневропатии по данным интерференционной электромиограм-мы / А А Скоромец, А М Сергеев, Л И Герасимова, А Ю Мейгал, Ю В Лупандин // Журнал неврологии и психиатрии им. С. С. Корсакова. - 2000. - Т 100 - № 4 - С 48-49

10 Gerasimova L Influence of lifetime m the republic of Karelia on the incidence of cold-related symptoms / LI. Gerasimova, A Yu. Meigal, Yu V Lupandm // Int Conf Environmental Ergonomics IX / Eds J Werner, M Hexamer Shaker Verlag, Aahen, 2000 -P 163-166

11 Варламова T В Турн-амплитудный анализ электромиограммы у здоровых детей /ТВ Варламова, А Л Соколов, Л И Герасимова, А Ю Мейгал // II Росс Конгр по патофизиологии 912 10 2000 Москва С 44-45

12 Герасимова Л И Холод-ассоциированные симптомы как фактор риска для населения высоких широт /ЛИ Герасимова, А Ю Мейгал, Ю В Лупандин // II Росс Конгр по патофизиологии 9-12 10 2000 Москва -2000 - С 208-209

13 Герасимова Л И Частота холод-ассоциированных симптомов у постоянных жителей Севера и мигрантов /ЛИ Герасимова, А Ю Мейгал, Ю В. Лупандин // Межд Конф «Проблемы экологии человека» 28-30 06 2000, Архангельск -2000 - С 49-51

14 Мейгал А Ю Влияние холода на процессы утомления и восстановления в скелетных мышцах человека при динамической нагрузке / А Ю Мейгал, Л И Герасимова, Ю Окса, X Ринтамяки, Ю В Лупандин // Росс Конф «Организм и окружающая среда

жизнеобеспечение и защита человека в экстремальных условиях» -Москва, 26-29 09 2000 -Т 1 -С 277-278

15 Sergeev А М Diphtheric lesions of nervous system / A M Sergeev, A A Skoromets, L I Gerasimova, A Y Meigal, Y V Lupandin, V. A Gusev // Abs XVII World Congress of Neurology / J of the Neurol Sci -London -2001 -SI -Abstr 442

16 Антонен E Г Электромиографические параметры мышечного утомления у больных паркинсонизмом при общем охлаждении организма / Е Г Антонен, А Ю Мейгал, Л И Герасимова, Ю В Лупандин // Физиология человека. - 2001 - Т 27 -№5.-С 115-123

17 Герасимова Л И Турн-амплитудный анализ электромиграммы при оценке функционального состояния мышц человека / Л И Герасимова, Ю В Лупандин, Е Г Антонен, Е С Антропова, А Ю Мейгал // XVIII съезд ВФО им И П Павлова 2527 09 2001 -Казань -2001 -С 143

18 Антропова Е С Влияние утомления на характеристики ЭМГ мышц предплечья при вибрационной болезни /ЕС Антропова, А Ю Мейгал, Л И Герасимова // 10-я Всерос конф по физиологии труда - М 30 10-11 11 2001. - С 27-29

19 Герасимова Л И Функция внешнего дыхания и периферической двигательной системы при адаптации к условиям Республики Карелия /ЛИ Герасимова, А Ю Мейгал, Ю В Лупандин // Конф «Актуальные проблемы экологической физиологии человека на Севере» - Сыктывкар -2001 -С 17-18

20 Герасимова Л И Влияние возраста на турн-амплитудные характеристики ЭМГ /ЛИ Герасимова, Т В Варламова, Е Г Антонен, Е С Антропова, А. Ю Мейгал // IV съезд физиологов Сибири -Новосибирск -2002 - С 54-55

21 Meigal A Yu Force control of isometric elbow flexion with visual feedback in cold with and without shivering / A Yu Meigal, J Oksa, L I Gerasimova, E Hohtola, H Rintamaki, Y V Lupandin // Aviation Space and Environmental Medicine - 2003 - V 74 - P 816821

22 Антропова E С Характеристики интегрированной электромио-граммы у лиц, длительно подвергавшихся действию вибрации / Е С Антропова, Л И Герасимова, А Ю Мейгал // Физиология человека. -2003 -Т 29 -№4 - С 126-131

23 Герасимова JI И Проводящие свойства периферических нервов у лиц с различной приспособленностью к условиям Европейского Севера / ЛИ. Герасимова // Медицинский академический жур-нал.-2003 -Т 3 -№3 -Прил 4.-С 18-19

24 Антропова Е С. Турн-амплитудные характеристики электромио-граммы при вибрационной болезни /ЕС Антропова, Л И Герасимова, А Ю Мейгал // Медицинский академический журнал. -2003 -Т 3 -№3 -Прил 4 -С 9-10

25 Антропова Е С Влияние длительного действия вибрации на электромиографические характеристики мышечного утомления /ЕС Антропова, А Ю Мейгал, Л И Герасимова, Ю В Лупандин // Медицинский академический журнал. - 2003 - Т 3 - № 3 -Прил 4.-С 11-12

26 Герасимова Л И Частота холод-ассоциированных симптомов у пациентов с терапевтической патологией /ЛИ Герасимова // Вестник РУДН.-2003 -Т 24 -№ 5 -С 61-65.

27. Герасимова Л И Турн-амплитудные характеристики ЭМГ m biceps brachn при дозированном изометрическом сокращении в разных возрастных группах /ЛИ Герасимова, Т В Варламова, Е Г Антонен, Е С Антропова, А Ю Мейгал // II Межд Школа-Конф по физиологии мышц и мышечной деятельности - Москва -2003 -С 25-26.

28 Герасимова Л И Влияние адаптации к условиям Республики Карелия на параметры СРВ по моторным и сенсорным волокнам периферических нервов /ЛИ Герасимова, А Ю Мейгал // XI Межд Симпозиум «Эколого-физиологические проблемы адаптации» - Москва -2003 -С 128-129

29 Герасимова Л И Возрастные особенности турн-амплитудных характеристик ЭМГ при дозированном изометрическом сокращении /ЛИ Герасимова, Т В Варламова, Е Г. Антонен, Е С Антропова, А Ю Мейгал // Физиология человека. - 2004 - Т 30 - № 3-С 119-125

30 Герасимова Л И Влияние адаптации к холоду на ЭМГ характеристики периферического отдела двигательной системы человека / Л И Герасимова, А Ю Мейгал, Ю В Лупандин // Росс. Физи-ол. журн им. И. М. Сеченова. - 2004 - Т 90 - № 8 - С 370371

31 Герасимова Л И Частота холод-ассоциированных симптомов у лиц с хроническими заболеваниями /ЛИ Герасимова // Экология человека. - 2004 -Прил 4/1 -С 107-110

32 Мейгал А Ю Электромиографическая характеристика мышечного утомления и восстановления при вибрационной болезни / А Ю Мейгал, Е С Антропова, Л И Герасимова // Экология человека.-2004 -Прил 4/1 -С 304-307

33 Герасимова Л И ЭМГ характеристики периферического отдела двигательной системы при адаптации к условиям Европейского Севера /ЛИ Герасимова // III Росс конгресс по патофизиол -Москва -2004 -С 8

34 Герасимова Л И. Возрастные изменения функции нервно-мышечного аппарата как отрицательный эффект адаптации к холоду /ЛИ Герасимова, А Ю Мейгал, Ю В Лупандин // Симп «Патофизиология и современная медицина» - Москва - 2004 -С 90-92

35 Герасимова Л И Возрастные изменения суммарной ЭМГ как отрицательный эффект адаптации к холоду /ЛИ Герасимова, А Ю Мейгал, Ю В Лупандин // II симп «Проблемы адаптации человека к экологическим и социальным условиям Севера» -Сыктывкар -2004 - С 23-24.

36 Герасимова Л И Возрастное снижение нервно-мышечной иннервации и работоспособности как отрицательный эффект адаптации к холоду / Л. И Герасимова, А Ю Мейгал, Ю В Лупандин // Материалы Конгресса Всеросс Форума «Здоровье нации - основа процветания России», Москва, 1-5 июня 2005. Тез. Докл Секций «Здоровье нации и здравоохранение - Москва. - 2005 - С 14-15

37 Герасимова Л И Электрофизиологические характеристики периферического отдела двигательной системы при адаптации к условиям Севера /ЛИ Герасимова, А Ю Мейгал, Ю В Лупандин // III Всеросс Школа-Конф по физиологии мышц и мышечной деятельности -Москва -2005 -С 43

38 Герасимова Л И . Электрофизиологические свойства периферического отдела двигательной системы при адаптации к условиям Европейского Севера /ЛИ Герасимова // Тез Докл V Сибирского физиологического съезда. / Бюллетень Сибирской медицины -2005 -Т 4 - Прил 1 -С 136

39 Gerasimova L I Neuromuscular function and muscle performance under ageing and technogenic hazards combined with cold environment /

L I Gerasimova, A Yu Meigal, Yu. V Lupandin // Abstr VIII World Congress ISAM / Eds Lukyanova L D et al - Moscow -2006 - P 67-68

40 Герасимова JI И Состояние легочной вентиляции и вегетативной нервной системы при взаимодействии адаптации к холоду и индивидуальных факторов / Л. И Герасимова // Эколо! ия человека. -2006 -Прил 4/1.-С 42-44 41. Герасимова Л И Факторы, ограничивающие манипуляции на холоде /ЛИ Герасимова // Материалы XI Росс. Национального Конгресса «Человек и его здоровье» - СПб - 2006 - С 130

42 Герасимова Л И Влияние условий Европейского Севера на функциональное состояние нервно-мышечного аппарата / Л И Герасимова, А Ю Мейгал, Ю В Лупандин. // Управление движением материалы I Всеросс Конф по управлению движением -Великие Луки -2006 -С 18-19.

43 Герасимова Л И Усиленная холод-индуцированная вазоконст-рикция (феномен Рейно) как признак аварийного регулирования функций организма при адаптации к холоду /ЛИ Герасимова // Регионарное кровообращение и микроциркуляция - 2007. -Т 21 - № 1 -С 40-42.

44. Герасимова Л И ЭМГ-характеристики структурно-функциональных свойств двигательной системы при адаптации к холоду /ЛИ Герасимова // IV Всеросс Школа-Конф по физиологии мышц и мышечной деятельности - Москва -2007 -С 23 45 Герасимова Л И Роль дезадаптации к холоду в развитии донозо-логических состояний в условиях Севера / Л. И Герасимова // Патогенез -2007 - Прил 1 -С 8

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВКВП вызванный кожный вегетативный потенциал

ИФИ индекс функциональных изменений

ИЭМГ интерференционная электромиограмма

MVC сила максимального произвольного сокращения

ПДЕ потенциал двигательной единицы

СРВ скорость распространения возбуждения

ХАС ЭНМГ

холод-ассоциированные симптомы электронейромиография

ГЕРАСИМОВА Людмила Ивановна ПАТОГЕНЕТИЧЕСКАЯ РОЛЬ ДЕЗАДАПТАЦИИ К ХОЛОДУ В РАЗВИТИИ ДОНОЗОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Подписано в печать 3 04 2008 Формат 60*84 '/16 Бумага офсетная Уч-изд л 2,0 Тираж 100 экз Изд №72

ГОУ ВПО Петрозаводский государственный университет Типография Издательства Петрозаводского государственного университета 185910, Петрозаводск, пр Ленина, 33

Актуальность проблемы

Проблема сохранения здоровья человека, проживающего в условиях Севера, остается актуальной на протяжении последнего времени, что связано, с активным освоением территорий, увеличением миграционных процессов на территории России, повышением доли пожилого населения, в том числе в Северо-Западном регионе. Здоровье человека на Севере формируется под действием комплексного эффекта всех составляющих климата высоких широт [1, 66, 83, 122, 171, 174, 277]. Сложный комплекс внешних воздействий, включая суровые природно-климатические факторы, большой спектр антропогенных влияний предъявляют высокие требования к организму. Сохранение здоровья человека, предупреждение заболеваний становится не только частной проблемой медицины, но и естествознания в целом, а также одной из общегуманитарных ценностей [66, 410]. Негативные тенденции в изменении показателей здоровья населения и состояния среды обитания человека ставят эту проблему в разряд наиболее приоритетных задач государственной политики [119, 120].

В суровых климатических условиях высоких широт многие заболевания характеризуются ранним началом, неспецифичностью симптомов, большей распространенностью нарушения функционального состояний организма, чем в других климатических зонах [1, 136, 137, 151, 174]. Значительное место в заболеваемости занимают болезни системного перенапряжения, снижается порог вредного воздействия на организм производственно-экологических факторов и уменьшаются функциональные возможности организма к восстановлению нарушений гомеостаза [13, 136, 137, 214, 275], поскольку, по мнению Ю. П. Гичева, воздействие внешних факторов на организм современного человека превышает его адаптивные возможности [40].

Как показано в обзоре В. И. Хаснулина с соавт. [174], Республика Карелия, регион Северо-Запада РФ, отличается дискомфортностью климато-географических условий, которая сравнима с таковой в регионах Крайнего Севера, что вызывает напряжение адаптационных систем, затрудняет компенсацию и увеличивает показатели общей смертности, в том числе людей трудоспособного возраста. Аналогичные данные о состоянии здоровья населения Республики Карелия приведены в монографии Н. В. Доршаковой [52].

Таким образом, данные многочисленных исследований свидетельствуют о том, что для состояния здоровья населения, проживающего в регионах Севера, характерны системные проявления дезадаптации организма [1, 13, 136, 151, 174, 214, 275], важную роль в которой, на наш взгляд, играет неадекватность приспособления к холоду.

Представляется целесообразным рассмотреть особенности функционирования организма в условиях Севера с точки зрения адекватности механизмов температурной адаптации. Приспособление к длительному действию холода затрагивает практически все процессы жизнедеятельности, которые координируются в рамках единой программы сохранения температурного гомеостаза организма. Многочисленными исследованиями показаны нейро-гормональные механизмы управления процессом адаптации к холоду, направленные на сохранение гомойотермии, основу которого составляют системные изменения нейро-гормональной регуляции и обмена веществ, ведущее значение в котором имеют повышение участия адренергических механизмов и изменение тиреоидного статуса организма [20, 58, 122, 308, 312].

Проявления отрицательного влияния холода в различных системах организма объединяют в понятие «холод-ассоциированные симптомы» (ХАС) [275], включающее в себя боли (дискомфорт), нарушения чувствительности и изменения цвета открытых частей тела, а также признаки функциональной недостаточности физиологических систем организма [214]. Феномен Рейно, в котором сочетаются перечисленные признаки, считается одним из специфичных проявлений непереносимости холода [5, 46, 165, 205, 326].

Многими авторами отмечено, что феномен Рейно имеет общие патогенетические механизмы с холод-индуцированной вазоконстрикцией, основу которых составляет усиление адренореактивности сосудов [5, 46, 165, 193, 291]. Этим обусловлены трудности дифференциальной диагностики ранних проявлений феномена Рейно и усиленной холод-индуцированной вазоконст-рикции, в возникновении которой, как и феномена Рейно, помимо указанных факторов, играют роль нарушения эндотелий-зависимой и эндотелий-независимой вазодилатации [27, 109, 130, 165, 226].

Исследованиями последних лет в области определения факторов риска для населения высоких широт показано, что распространенность феномена Рейно составляет, по разным данным, от 0,5 до 20 % [165, 258, 396], наблюдается зависимость частоты феномена Рейно от широты местности [205, 326], установлена связь между наличием данного симптома и частотой холодовых повреждений (отморожений) [245, 409], а также возможность участия механизмов развития феномена Рейно в формировании соматических заболеваний человека [165, 258], отмечена зависимость электронейромиографи-ческих параметров от наличия вторичного (индуцированного вибрацией) феномена Рейно [191, 349]. Указанные факты, а также общность происхождения холод-индуцированной вазоконстрикции и феномена Рейно на основе усиления активности адренергических механизмов [193, 291] позволяют расценивать ХАС в качестве признаков напряженной адаптации к холоду и факторов риска для населения, проживающего в условиях Севера [275].

Морфо-функциональное состояние двигательной системы и ее основного эффекторного органа - скелетной мускулатуры - играет важную роль как в реакциях срочной, так и долговременной адаптации к холоду. В экспериментальных исследованиях показано вовлечение и характер участия двигательной системы в поддержании температурного гомеостаза организма [96,

272, 273, 298, 333, 340]. Вместе с тем в литературе нет данных, интегративно характеризующих нервно-мышечный статус человека при долговременной адаптации к холоду и особенности функционирования двигательной системы с точки зрения адекватности процесса приспособления к холоду.

Электромиография является одним из наиболее информативных современных методов оценки функционального состояния двигательной системы [14, 37, 59, 79], поэтому исследование интерференционной электромиограммы (ИЭМГ) позволяет получить объективную картину состояния нервно-мышечного аппарата и дополнить данные других методов диагностики [252, 254, 270, 303]. В последнее время отмечается значительный рост интереса исследователей к использованию и разработке объективных методов интерпретации ИЭМГ, учитывая ее неинвазивность, хорошую переносимость и возможность использования в эргономических исследованиях, в том числе для оценки функционального состояния и работоспособности двигательной системы человека в различных видах деятельности и в диагностических целях [43, 179, 223, 224, 247, 304, 342, 368, 389].

Проблема донозологических состояний, или «предболезни», давно находится в сфере внимания клинической медицины. При этом в последнее время большое значение придается выявлению изменений в организме, соответствующих начальному звену патогенеза определенного заболевания [15, 16]. В этой связи современная научная концепция оценки и прогнозирования функциональных состояний организма представляет интерес для медицины и для общества в целом, поскольку позволяет выявлять донозологические состояния организма и проводить своевременную профилактическую работу с целью сохранения здоровья населения, проживающего в неблагоприятных климато-географических условиях.

С этой целью в рамках настоящего исследования проведен комплексный анализ механизмов, лежащих в основе жизнеобеспечения организма при длительном влиянии условий Севера, и, в частности, приспособления к холоду. Установлена роль механизмов, обеспечивающих устойчивую адаптацию к холоду, а именно, значение холод-индуцированнных сосудистых реакций и функционального состояния двигательной системы на основании современных электронейромиографических методов.

Цель исследования

Установить значение механизмов температурной адаптации в формировании здоровья человека в условиях Севера, а также изучить механизмы развития дезадаптации к холоду и их проявления с целью диагностики доно-зологических состояний человека в условиях Севера.

Задачи исследования

• Исследовать адекватность процесса приспособления к холоду на основе анализа частоты холод-ассоциированных симптомов.

• Оценить функциональное состояние вегетативной нервной системы и параметры легочной вентиляции в зависимости от степени адаптации субъектов к условиям Европейского Севера.

• Исследовать проводящие свойства сенсорных и моторных волокон периферических нервов в группах с различной адаптированностью к условиям Европейского Севера.

• Установить турн-амплитудные характеристики ИЭМГ изометрического сокращения, характеризующие «неврогенный» тип нарушений функции скелетных мышц.

• Установить онтогенетические особенности двигательной системы на основе турн-амплитудного анализа ИЭМГ при дозированном изометрическом сокращении, а также при проведении функционального теста с мышечным утомлением.

• Установить электронейромиографические признаки, характеризующие работоспособность и функциональное состояние двигательной системы при сочетанием влиянии холода и вредного производственного фактора (производственная вибрация).

Научная новизна

В исследовании впервые проведен системный анализ состояния организма человека в условиях Севера и показаны роль механизмов, лежащих в основе температурной адаптации, в формировании здоровья человека на Севере, а также предпосылки развития дезадаптации к холоду и возникновения донозологических состояний.

Впервые изучена роль холод-ассоциированных симптомов в качестве признаков дезадаптации организма к условиям холода и показана связь их возникновения с состоянием функциональной системы температурной адаптации. Установлено, что субъективные признаки дезадаптации к холоду в форме ХАС коррелируют с «предпатологическими» изменениями вегетативной регуляции, функционирования сердечно-сосудистой системы, состояния легочной вентиляции и электрофизиологическими свойствами двигательной системы.

С помощью современных электрофизиологических методов даны количественные характеристики функционального состояния и резервов двигательной системы человека в условиях длительного действия холода как проявления пластичности двигательной системы. Кроме того, впервые на основе количественных параметров ИЭМГ установлены особенности структурно-функционального состояния периферического отдела двигательной системы в различные периоды онтогенеза. Показано взаимодействие механизмов долговременной адаптации к холоду и индивидуальных факторов на уровне скелетных мышц.

С помощью комплексных электронейромиографических методов впервые выявлен отрицательный эффект адаптации к холоду в форме нарушения миелинизации в периферической нервной системе и показана его потенциальная роль в снижении работоспособности двигательной системы у лиц, длительно проживающих в условиях Севера, а также в развитии и прогрес-сировании заболеваний двигательной системы при длительном воздействии охлаждения.

Теоретическая и научно-практическая значимость

Проведенное исследование развивает положения адаптационной медицины в изучении факторов, влияющих на здоровье человека в условиях Севера, и общих закономерностей развития дезадаптационных реакций. В рамках настоящего исследования проведен системный анализ состояния здоровья человека в условиях Севера с точки зрения адекватности процесса долговременной адаптации к холоду. Показано значение холод-ассоциированных симптомов в качестве признаков неадекватности процесса долговременной адаптации к холоду и факторов риска развития патологии в различных системах организма в условиях Севера.

Сопоставлены субъективные признаки дезадаптации к холоду в форме ХАС и результаты комплексного функционального исследования. В частности, с помощью методов функциональной диагностики установлены признаки, свидетельствующие о дезадаптации к холоду: повышение участия адренергических механизмов регуляции функций у мигрантов по сравнению с постоянными жителями Севера, а также у лиц с холод-ассоциированными симптомами в форме феномена Рейно; установлены субклинические нарушения вентиляции у мигрантов по сравнению с постоянными жителями Севера, а также у лиц с холод-ассоциированными симптомами в форме холодовой одышки.

Доказан отрицательный эффект адаптации к холоду в форме снижения нервно-мышечной иннервации и установлены особенности электронейро-миографических характеристик двигательной системы в зависимости от адаптированности к холоду, при сочетании средовых условий длительного охлаждения и возрастных изменений, а также вредных производственных факторов (производственная вибрация).

Анализ взаимодействия функционального состояния двигательной системы (механизмы долговременной адаптации к холоду) и вегетативного обеспечения функций организма (факторы срочной адаптации к холоду, компенсаторные механизмы) имеет теоретическое значение для изучения иерархии и взаимодействия разных функций организма, и может найти свое приложение в теории систем.

Научно-практическое значение диссертации заключается в усовершенствовании методики ЭМГ в части развития неинвазивных способов регистрации сигналов и количественного (турн-амплитудного) анализа ИЭМГ. Сопоставлены результаты использованной методики турн-амплитудного анализа ИЭМГ при дозированном изометрическом сокращении и широко применяемого метода стимуляционной ЭНМГ. Расширено использование количественного анализа ИЭМГ для оценки работоспособности и функциональных резервов двигательной системы человека при различных функциональных состояниях, в том числе связанных с длительным влиянием Севера.

С помощью комплексного применения электронейромиографических методов исследования, включая турн-амплитудный анализ ИЭМГ, выделены электромиографические синдромы, характеризующие возрастные изменения двигательной системы у жителей Севера, состояния, связанные с мышечным перенапряжением, в процессе утомления и восстановления, а также при патологии двигательной системы вследствие длительного влияния производственной вибрации.

Показана значимость холод-ассоциированных симптомов как ранних признаков дезадаптации к холоду и развития донозологических состояний в условиях Севера.

Положения, выносимые на защиту:

• Холод-ассоциированные симптомы характеризуют состояние «предбо-лезни», связанное с неадекватным обеспечением процесса долговременной адаптации к холоду; усиленная холод-индуцированная вазоконстрикция является признаком повышения участия адренергиче-ских механизмов регуляции функций организма и напряженной адаптации к холоду.

• Отрицательный эффект адаптации к холоду, формирующийся в двигательной системе человека, характеризуется снижением функциональных возможностей скелетной мускулатуры вследствие нарушения проводящих свойств периферических нервов.

• Формирующийся с возрастом «неврогенный» тип ИЭМГ обусловлен, потенцирующим влиянием средовых факторов, в частности, условиями охлаждения, что способствует возрастному снижению функции двигательной системы у постоянных жителей Севера, а также служит фактором, предрасполагающим к развитию и прогрессированию патологии опорно-двигательной системы в регионах с холодным климатом.

Апробация работы

Основные результаты диссертации доложены и обсуждены на российских и международных научных симпозиумах: III Международном конгрессе по патофизиологии (Lahti, 1998); II и III российском конгрессе по патофизиологии (Москва, 2000, 2004); XXXIII Международном конгрессе по физиологическим наукам (Санкт-Петербург, 1997); VIII Мировом конгрессе Общества по адаптивной медицине (Москва, 2006); на объединенных Пленумах Российского и Московского научных обществ по патофизиологии (Москва, 2006, 2007); XVII Мировом конгрессе по неврологии (London, 2001), XVIII и XIX съездах ВФО им. И. П. Павлова (Казань, 2001; Екатеринбург, 2004), IV и V съездах физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 2002; Томск, 2004); Всероссийском форуме «Здоровье нации — основа процветания России»» (Москва, 2005); XI Национальном конгрессе «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2006); международных конференциях Environmental Ergonomics (Aahen, 2000), Problems with Cold Work (Solna, 1998); симпозиуме «Патофизиология и современная медицина» (Москва, 2004); конференции «Механизмы типовых патологических процессов» (Санкт-Петербург, 2003), II, III, IV международных конференциях по физиологии мышц и мышечной деятельности (Москва, 2003, 2005, 2007), I Всероссийской с международным участием конференции «Управление движением» (Великие Луки, 2006); российской конференции «Организм и окружающая среда: жизнеобеспечение и защита человека в экстремальных условиях» (Москва, 2000); международной конференции «Проблемы экологии человека» (Архангельск, 2000, 2004); 10-й Всероссийской конференции по физиологии труда (Москва, 2001); российской конференции «Актуальные проблемы экологической физиологии человека на Севере» (Сыктывкар, 2001, 2004); XI международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2003); 6-й научно-практической конференции «Методы исследования регионарного кровообращения и микроциркуляции в клинике и эксперименте» (Санкт-Петербург, 2007).

Реализация результатов исследования

Диссертационная работа выполнена в рамках целевых программ научных исследований (№ гос. регистрации 0120.0603111 (Исследование базовых механизмов терморегуляционной мышечной активности в построении движения и двигательном контроле у человека), 0120.0502699 (Изучение нейрофизиологических механизмов движения человека при действии факторов, лимитирующих функциональные возможности двигательной системы)). Исследования были поддержаны грантами РФФИ 307-2003-04, РГНФ «Русский

Север» 01-06-49004 а/с, Программой Росбразования «Университеты России» УР 11.01.245.

Автор была награждена Медалью РАН для молодых ученых в 1999 за цикл работ в области физиологии «Двигательный контроль и работоспособность человека в экстремальных температурных условиях».

Теоретические положения диссертации включены в учебные программы по дисциплинам «Патофизиология» и «Нормальная физиология» на медицинском факультете ПетрГУ, автором разработан и внедрен в образовательный процесс электронный учебный ресурс «Стресс и адаптация» (акт о внедрении от 10.10.07). Результаты работы используются в лечебно-диагностической практике Республиканской больницы, Детской республиканской больницы (Республика Карелия, г. Петрозаводск).

Личный вклад

Постановка целей и задач исследования, планирование и проведение исследований, анализ и обобщение данных, подготовка публикаций по материалам диссертации выполнены автором лично, в совместно проведенных исследованиях — при его решающей роли.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 45 научных работ, в том числе 16 статей в изданиях, рекомендованных ВАК.

Объем и структура диссертации

Текст диссертации изложен на 289 страницах, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственного исследования, обсуждения результатов, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Список литературы включает 430 источников, в том числе 185 — отечественных и 245 — зарубежных. Диссертация содержит 28 таблиц и 48 рисунков.

ВЫВОДЫ

1. Холод-ассоциированные симптомы (ХАС) и, в частности, усиленная хо-лод-индуцированная вазоконстрикция, являются признаком напряжения адаптационных систем организма.

2. Распределение отдельных ХАС зависит от состояния здоровья: в группе практически здоровых лиц преобладают сочетания ХАС, возникающих от прямого действия холода (усиленная холод-индуцированная вазоконстрикция, крапивница, холодовая одышка, нарушения чувствительности, миалгии, артралгии и др.); в группе пациентов с хроническими соматическими заболеваниями усиленная холод-индуцированная вазоконстрикция сопутствует симптомам, развивающимся на основе рефлекторных механизмов регуляции (одышка, боли в груди, аритмии).

3. Наличие ХАС является фактором, ограничивающим работоспособность рук при работе в холодных условиях; наибольшая чувствительность к холоду отмечается у мигрантов в начальном периоде акклиматизации, у лиц с хроническими соматическими заболеваниями, в особенности при патологии опорно-двигательного аппарата, сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

4. У лиц с напряженной адаптацией к холоду (мигранты из регионов с теплым климатом, а также лица с высокой чувствительностью к холоду в форме ХАС) развиваются субклинические нарушения проводящих свойств сенсорных и моторных волокон периферических нервов, что, по-видимому, связано с развитием негативного эффекта адаптации к холоду.

5. В условиях Севера с возрастом происходит «неврогенное» изменение функционального состояния скелетной мускулатуры, определяемое с помощью методов линейного анализа электромиограммы, что обусловлено влиянием средовых факторов, а также особенностями сегментарных механизмов нервной регуляции в разные возрастные периоды.

6. У лиц старшего возраста в отличие от молодых испытуемых наблюдается «неврогенное» снижение мышечной силы и работоспособности двигательной системы в условиях Севера; параметры ИЭМГ при утомлении в старшей возрастной группе выявляют недостаточное компенсаторное рекрутирование двигательных единиц при поддержании дозированного изометрического сокращения.

7. В условиях Севера потенцируется нейропатическое влияние производственной вибрации; наиболее глубокие нарушения функции обнаруживаются в мышцах - первичных двигателях доминантной руки, испытывающих перенапряжение, что проявляется изменением ИЭМГ, соответствующим вторичной мышечной дистрофии (смешанный тип ИЭМГ), и недостаточным компенсаторным рекрутированием двигательных единиц.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Результаты, полученные в проведенном исследовании, могут стать основой для разработки методов ранней диагностики состояния дезадаптации к холоду и оптимизации функций организма в условиях Севера.

Учитывая корреляцию субъективных признаков дискомфорта в форме ХАС с недостаточностью функциии соответствующих систем организма (в частности, холодовая одышка и субклинические нарушения вентиляции, феномен Рейно и повышение участия адренергических механизмов регуляции) выявление ХАС и синдромов, связанных с дезадаптацией к холоду, может применяться в клинической практике для своевременной диагностики доно-зологических состояний и применения средств их профилактики и патогенетической коррекции.

Предложенные методы электронейромиографического обследования, включая турн-амплитудный анализ ИЭМГ при дозированном изометрическом сокращении, могут быть применены для выявления доклинических неврогенных расстройств движения. Кроме того, использованная методика динамического утомления мышц может быть применена для контроля функционального состояния скелетных мышц и оценки работоспособности при длительном перенапряжении двигательной системы и воздействии вредных производственных факторов.