PECULIARITIES OF CENTRAL HEMODYNAMICS AND PARAMETERS OF ERYTHROCYTES UNDER EXPOSURE TO EXTREME PROFESSIONAL FACTORS

Full Text

Чение особенностей адаптации, реактивности и устойчивости человека к различным факторам внешней среды является чрезвычайно важным направлением в адаптационной физиологии, медицине и психологии труда. Это связано с необходимостью выявления механизмов и путей формирования, опре деления критериев оценки и поиска оптимальных методов повышения резервных возможностей организма. Уровень ресурсов и способность адаптироваться в конечном итоге определяют здоровье человека. В ряде случаев величина воздействующих факторов оказывается столь значительной, что вызывает пере 4 Экология человека 2018.08 Безопасность в чрезвычайных ситуациях напряжение адаптационных возможностей организма. Несоответствие функциональных возможностей организма требованиям среды может привести к срыву процесса адаптации и неблагоприятным последствиям, связанным с ухудшением здоровья [1, 11]. В последние годы особое внимание с точки зрения оценки адаптационных ресурсов в физиологии, психологии, медицине, гигиене и охране труда уделяется исследованиям в области экстремальной профессиональной среды [3, 8, 20]. В таких условиях трудятся пожарные-спасатели. При оценке условий и характера труда спасателей было установлено, что их профессиональная деятельность протекает в двух основных режимах: повышенной готовности и ожидания и режиме ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (ЧС). В соответствии с руководством Р2.2.2006-05 итоговый класс тяжести и напряженности труда спасателей в режиме ликвидации последствий ЧС по наиболее значимым факторам производственного процесса классифицируется как вредный (тяжелый) труд 2-й степени (3.2 класс условий труда) и напряженный опасный (экстремальный) труд, соответствующий 3 степени 3 класса или 4 классу (3.3.-4) [16]. При ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (ЧС) энерготраты возрастают до 5 000-8 400 ккал в сутки и более, поскольку при этом возникают дополнительные физические нагрузки, изменения положения тела при работе, перемещение в пространстве [2, 18]. В режиме ликвидации последствий ЧС высока не только тяжесть трудового процесса, физическая динамическая нагрузка, но и напряженность труда спасателей: возрастают интеллектуальные, сенсорные и эмоциональные нагрузки, может меняться режим работы [4, 5]. У сотрудников МЧС такие условия службы предъявляют особые требования к состоянию здоровья в целом и сердечно-сосудистой системы организма в частности. При этом параметры центральной гемодинамики выступают в качестве значимых индикаторов. Важнейшим фактором, определяющим состояние микроциркуляции, являются реологические свойства крови. Эритроциты при этом являются основным предиктором ее реологии [9, 19, 21, 22]. Основным механизмом осложнения кровотока в капиллярном русле принято считать изменения вязкости крови при нарушениях эластичности эритроцитарных мембран [10, 14, 24, 25]. Напряжение гомеостаза при воздействии неблагоприятных факторов приводит к ее снижению или потере, потенцируя жесткость или ригидность клеток. Этот процесс запускает изменение гемодинамического баланса в организме, что, как следствие, приводит к неадекватности работы сердечно-сосудистой системы потребностям организма. На сегодняшний день особенности влияния экстремальных профессиональных факторов, вызывающих изменения в системе соотношения гемодинамических и гематологических показателей, изучены мало. Целью настоящей работы явилось исследование особенностей центральной гемодинамики и параме тров эритроцитов при воздействии экстремальных профессиональных факторов у пожарных-спасателей с разным сроком службы в Федеральной противопожарной службы (ФПС) МЧС по Тверской области. Методы Научное исследование выполнено в пожарных частях № 2, 3, 4 ФПС МЧС по Тверской области в 2015 г. В обследовании приняли участие 240 по-жарных-спасателей мужского пола в возрасте от 25 до 47 лет со стажем службы от 1 до 25 лет, которые были распределены по трем группам в зависимости от стажа службы. Первую группу составили 82 пожарных-спасателя со стажем службы от 1 до 6 лет в возрасте 24-33 лет. За это время службы происходит поэтапное (через каждые 2 года) присвоение классов пожарных: третьего, второго и первого. Этот период соответствует адаптации и овладению профессией. Вторая группа была представлена 70 пожарными-спасателями со стажем службы 7-15 лет в возрасте 31-45 лет. За это время формируется высокий уровень профессионализма, характеризующийся максимальной эффективностью, устойчивостью и надежностью в работе. Присвоенный наивысший класс наставника имеют 23 сотрудника этой группы. В третью группу входили 88 пожарных-спасателей со стажем службы 16-25 лет в возрасте 37-47 лет. Для специалистов экстремального профиля в этот период возможно развитие профессионального выгорания, когда могут проявляться дизадаптивные процессы, связанные с истощением ресурсов организма и возрастными изменениями [12]. Режим службы обследуемых составлял цикл из одних рабочих и трех суток отдыха. Обследование проводили в начале рабочей суточной смены с 8-30 до 9-00 часов. Для исследования центральной гемодинамики был использован реоанализатор «Кредо» (фирма «ДНК и К», Тверь, Россия). Запись тетрополярной грудной реографии осуществляли с помощью четырех ленточных циркулярных электродов в положении лежа по Kubichek [23]. Оценивали следующие показатели: частота сердечных сокращений (ЧСС, уд/ мин); ударный объем крови (УО, мл); минутный объем кровообращения (МОК, л/мин); ударный индекс (УИ, мл/м2); сердечный индекс (СИ, л/мин/ м2); общее периферическое сопротивление (ОПС, дин/с/см); объемная скорость выброса (ОСВ, мл/ сек); рабочий индекс левого желудочка (РИЛЖ, кг*м/м2). Для автоматического расчета показателей вводили в программу индивидуальные значения систолического и диастолического артериального давления (САД, ДАД, мм рт. ст.), определяемые с помощью механического тонометра «CS Medica CS 107» по методу Н. С. Короткова. Для гематологического исследования осуществляли забор капиллярной крови. Лабораторные исследования проводили в клинико-диагностической 5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях Экология человека 2018.08 лаборатории поликлиники ФГБОУ ВО Тверской ГМУ Минздрава России (Лицензия ФС-69-01-000780 от 23.04.2015 г.). С помощью гематологического анализатора «Micros-60 ОТ» (Horiba ABX, Франция) оценивали абсолютное количество эритроцитов (RBC; единицы измерения: х10*12/л). Для определения деформации эритроцитов опытный образец в объеме 20 мкл из отмытой в физиологическом растворе эритроцитарной взвеси, полученной путем центрифугирования капиллярной крови, наносили на беззольный ацетатцеллюлозный фильтр с порами диаметром 3-5 мкм и диаметром диска 70 мм. Рядом располагался контрольный образец из физиологического раствора объемом 20 мкл. Мембрану предварительно натягивали на специальной установке для натяжения бумажного фильтра, что обеспечивало всегда одинаковую рабочую поверхность и равномерное растекание физраствора и взвеси клеток. Время экспозиции равнялось 1 минуте. Чем выше была деформируемость эритроцитов опытного образца, тем большего диаметра достигало пятно при растекании. Расчет индекса деформируемости эритроцитов (ИДЭ) производили по отношению среднего диаметра пятна физраствора (среднее арифметическое из двух показателей диаметра, измеренных перпендикулярно друг другу) к среднему диаметру растекшейся эритроци-тарной взвеси (аналогичный подсчет) и выражали в относительных единицах (отн. ед.). Полученное значение ИДЭ обратно пропорционально способности эритроцитов к деформации [17]. Контрольную группы для гематологического исследования составили 50 мужчин-добровольцев в возрасте 20-45 лет, чья профессиональная деятельность не была связана с экстремальными условиями труда. При математической обработке данных с помощью программы «Statistica 6» был использован дис-криптивный анализ. Средние выборочные значения количественных признаков приведены в тексте в виде M ± m, где М - среднее выборочное, m - стандартная ошибка среднего. Для оценки значимых различий применялся сравнительный анализ с использованием критериев Краскела - Уоллиса (для трех и более независимых выборок) и Стьюдента (для двух связанных выборок). Для проверки показателей на нормальность распределения использовали критерий Шапиро - Уилка. Взаимосвязи оценивали с помощью корреляционного анализа по критерию Пирсона. За критический уровень значимости различий принято значение p < 0,05. Результаты Сравнительный анализ данных центральной гемодинамики выявил особенности ряда показателей в трех группах пожарных-спасателей (табл. 1). Обнаружено, что ЧСС, САД и ДАД значимо выше во второй группе пожарных-спасателей. Оценка объема крови во время выброса по значениям УО определила значимое превышение нормативных параметров в первой группе (p = 0,023) на фоне Таблица 1 Средние значения показателей центральной гемодинамики (по тетраполярной грудной РЭГ) (М ± m) Показатель, единица измерения 1 группа (n=82), стаж 1-6 лет 2 группа (n=70), стаж 7-15 лет 3 группа (n=88), стаж 16-20 лет Норма тивное значение ЧСС, уд/ мин 64,7 ± 2,3 73,9 ± 2,0* 65,1 ± 1,2“ - САД, мм рт. ст. 122,3 ± 4,2 135,7 ± 3,4* 123,2 ± 3,7“ - ДАД, мм рт. ст. 77,5 ± 2,6 89,3 ± 3,5* 79,6 ± 2,2“ - УО, мл 128,4 ± 4,1 92,3 ± 3,7* 105,3 ± 3,8- 65-100 МОК, л/ мин 8,7 ± 0,4 6,7 ± 0,3* 7,1 ± 0,3- 4,50-6,50 УИ, мл/м2 60,2 ± 3,4 46,3 ± 3,7* 51,2 ± 3,5- 30-65 СИ, л/мин/ м2 4,1 ± 0,3 3,4 ± 0,1* 3,5 ± 0,2- 1,9 - 3,6 ОПС, дин/с/см 1021,3 ± 35,1 1287,4 ± 68,1* 1373,6 ± 77,3- 1100-1900 ОСВ, мл/ сек 469,8 ± 11,7 296,1 ± 12,3* 344,8 ± 11,3“- 180-325 РИЛЖ, кг*м/м2 5,4 ± 0,5 4,9 ± 0,3 5,3 ± 0,6 2,600 6,33 Примечания: М - среднее арифметическое, m - стандартная ошибка среднего арифметического; значимые различия средних: * - 1 и 2 групп, “ - 2 и 3 групп, • - 1 и 3 групп при p < 0,05. других групп. Средние значения ударного индекса, рассчитываемого как отношение УО к поверхности тела, продемонстрировали аналогичную ситуацию (p = 0,037). Среднегрупповые показатели временных значений МОК и СИ этой выборки также значимо выше в сравнении с другими, при этом МОК выходит за границы нормативных параметров. Анализ значений ОПС первой группы, рассчитываемого как отношение среднего гемодинамического давления к МОК, показал значимое его снижение в сравнении с нормативными параметрами и другими группами (p = 0,043). Объемная скорость сердечного выброса определяется как отношение ударного объема крови к времени изгнания из сердца. Средние показатели ОСВ первой и третьей групп превысили нормативные и значимо отличались во всех выборках (p = 0,012). Среднегрупповые РИЛЖ при этом находились в пределах нормы и не имели достоверных расхождений между собой. Анализ индивидуальных значений по типам кровообращения, общему периферическому сопротивлению и сократимости миокарда представлен в табл. 2. Тип кровообращения определяется соотношением СИ и ОПС. В зависимости от вариантов выделяют три типа: эукинетический (СИ и ОПС в пределах нормы), гипер- (СИ> и ОПС<нормы) и гипокинетический (СИ< и ОПС>нормы). Общее периферическое сопротивление определяют по показателю ОПС относительно нормы. Сократимость миокарда по соотношению РИЛЖ и ОСВ с выделением вариантов: нормальная (показатели в пределах нормы), 6 Экология человека 2018.08 Безопасность в чрезвычайных ситуациях повышенная (РИЛЖ и ОСВ>нормы), пониженная (РИЛЖ и ОСВ<нормы). Таблица 2 Относительное и абсолютное распределение по типам кровообращения, общему периферическому сопротивлению и сократимости миокарда (в относительных и абсолютных значениях) Показатель единица измерения 1 группа (n=82), стаж 1-6 лет 2 группа (n=70), стаж 7-15 лет 3 группа (n=88), стаж 16-20 лет Тип кровообращения: эукинетический 45,8 % 72,1 % 83,4 % (37 чел.) (50 чел.) (73 чел.) гиперкинетический 54,2 % 27,9 % 16,6 % (45 чел.) (20 чел.) (15 чел.) гипокинетический - - - Тип общего периферического сопротивления: среднее 32,9 % 100 % 66,9 % (27 чел.) (70 чел.) (59 чел.) высокое - - - низкое 67,1 % (55 чел.) - 331 % (29 чел.) Тип сократимости миокарда: нормальная 66,8 % 100 % 83,7 % (80 чел.) (70 чел.) (73 чел.) повышенная 32,2 % (22 чел.) 16,3 % (15 чел.) сниженная - - - В первой группе преобладали лица с гиперки-нетическим типом кровообращения, пониженным периферическим сопротивлением и нормальной сократимостью миокарда. Во второй группе у всех пожарных-спасателей оптимальные средние показатели сопротивления и сократимости, у 72,1 % - эукинетический, 27,9 % - гиперкинетический типы кровообращения. В третьей - подавляющее большинство имело нормальные параметры центральной гемодинамики. В табл. 3 представлены результаты гематологических исследований. Анализ содержания эритроцитов в крови показал его соответствие у всех обследованных пожарных-спасателей нормальным популяционным значениям [13]. Значимые различия средних показателей RBC между группами не обнаружены. Таблица 3 Средние значения содержания эритроцитов и индекса деформируемости эритроцитов у обследуемых лиц (М ± m) Показатель, единица измерения 1 группа (n=82), стаж 1 -6 лет 2 группа (n=70), стаж 7-15 лет 3 группа (n=88), стаж 16-25 лет Рефе рентное значение RBC, х10*12/л 4,8±0,05 4,7±0,03 4,5±0,04 4,00-5,60' ИДЭ, отн. ед. 1,95±0,02* 2,13±0,03* 2,31±0,03* 1,30±0,062 Примечания: М - среднее арифметическое, m - стандартная ошибка среднего арифметического, * - различия между средними значениями при p < 0,05; RBC - абсолютное количество эритроцитов, ИДЭ - индекс деформируемости эритроцитов: 1 - нормативные показатели; 2 - показатели контрольной группы. Параметры ИДЭ пожарных-спасателей всех групп были значимо выше среднего значения контрольной группы (p = 0,031), а также имели значимые различия между собой (p = 0,021). Наибольшая деформируемость мембраны эритроцитов обнаружена по средним показателям в первой группе, наименьшая - в третьей. При анализе взаимосвязей гемодинамических показателей, возраста, стажа службы и гематологических параметров был выявлен ряд следующих особенностей (табл. 4). Таблица 4 Структура взаимосвязей гемодинамических показателей, возраста, стажа службы и гематологических параметров, r Показатель RBC ИДЭ ЧСС 0,25 0,25 САД - 0,51 ДАД -0,56 0,69 УО 0,55 - мок 0,63 - УИ 0,51 - СИ 0,62 - ОПС -0,70 - 0,25 ОСВ 0,53 0,18 РИЛЖ 0,57 - Возраст 0,13 0,17 Стаж - 0,57 Примечания: r - коэффициент корреляции при p < 0,05. Жирным выделены средние и сильные связи Между абсолютным количеством эритроцитов, определяющим вязкость крови и ее реологические свойства, и большинством показателей центральной гемодинамики обнаружены значимые достаточно сильные связи. Индекс деформируемости эритроцитов коррелирует лишь с показателями артериального давления. Стаж службы значимо отражается на увеличении ИДЭ, вызывая увеличение жесткости мембраны эритроцитов. Обсуждение результатов В соответствии с целью работы было обнаружено, что параметры ЧСС, САД и ДАД значимо выше во второй группе пожарных-спасателей. При этом в первой и третьей группах эти показатели являются наиболее оптимальными. Однако по данным РЭГ значимо высокие среднегрупповые объемные показатели УО и СИ и временные значения гемодинамики МОК, УИ, ОСВ первой группы в сравнении с другими и нормативными параметрами можно расценивать как неадекватное увеличение объемов выброса крови из сердца и минутного кровообращения в сравнении с потреб-ностями организма на фоне низкого ОПС. При этом параметры РИЛЖ оказались в пределах нормы, что 7 Безопасность в чрезвычайных ситуациях Экология человека 2018.08 свидетельствует об отсутствии перегрузок левого желудочка миокарда и служит благоприятным прогностическим признаком. Анализ индивидуальных значений показал, что в первой группе преобладали лица с дисбалансом в гемодинамическом профиле, представленным гиперкинетическим типом кровообращения, пониженным периферическим сопротивлением при нормальной сократимости миокарда. Большинство лиц других групп имели сбалансированные между собой эукинетический тип кровообращения с нормальным периферическим сопротивлением. Таким образом, состояние гемодинамики необходимо оценивать комплексно, не ограничиваясь значениями ЧСС, САД и ДАД. Анализ гематологических показателей обнаружил значимое превышение ИДЭ во всех трех группах в сравнении с контрольной группой и межгрупповые достоверные различия. При этом в третьей группе индекс был наибольшим, что свидетельствовало о выраженном снижении пластичности и эластичности эритроцитарной мембраны и нарастании этих деструктивных свойств мембраны с увеличением стажа службы. Такая ситуация может потенцировать ухудшение микрореологических и гемодинамических свойств эритроцитов и, как следствие, приводить к изменениям циркуляции в капиллярах сосудистого русла. Таким образом, анализ гемодинамических и гематологических изменений у пожарных-спасателей трех групп с разным сроком службы показал их различные тренды. Первые оказались наиболее выраженными в выборке лиц с профессиональным стажем до 6 лет, вторые - от 15 лет. Вероятно, адаптация системы кровообращения к экстремальным факторам труда происходит достаточно мобильно и реактивно на этапе становления профессионализма. Это проявляется в формировании баланса между параметрами объемно-временных характеристик работы миокарда и потребностями организма и, как следствие, появлении адекватного гемодинамического профиля на этапе сформированного профессионализма. В системе красной крови негативные факторы, обусловленные вредными условиями труда, появляются постепенно, нарастая к последнему этапу службы. Обнаруженные закономерности изменений мембранных свойств в виде уменьшения деформируемости демонстрируют их консервативный по времени проявления характер. В литературе при этом имеются сведения о возрастных изменениях деформируемости эритроцитов [6, 7]. Обнаруженные в нашей работе взаимосвязи ИДЭ с возрастом и профессиональным стажем по-жарных-спасателей подчеркивают большую зависимость увеличения жесткости мембраны эритроцитов от последнего. Между абсолютным количеством эритроцитов, определяющим вязкость крови и ее реологические свойства, и большинством гемодинамических показателей центральной гемодинамики выявлены значимые достаточно сильные связи. Индекс деформируемости эритроцитов коррелирует лишь с показателями артериального давления. Причем увеличение вязкости крови способствует росту большинства объемных и временных характеристик центральной гемодинамики, а уменьшение деформируемости эритроцитов приводит к артериальной гипертензии, что согласуется с литературными данными [15]. Сравнение динамики физиологических изменений у пожарных-спасателей трех групп с разным сроком службы в МЧС обнаружило реактивный характер

About the authors

N Y Vlasenko

Tver State Technical University

I I Makarova

Tver State Medical University

Email: iim777@yandex.ru

References

Supplementary files