INTERRELATIONS OF SOMATOMETRIC CHARACTERISTICS, HEMODYNAMIC AND CAPILLARY BLOOD FLOW INDICES IN YOUNG MALES OF THE MAGADAN REGION

Full Text

Известно, что многие показатели кардиогемодинамики и физического развития являются маркерными характеристиками функционального состояния организма, отражая метаболические особенности [4, 5] и реакции организма на постоянно меняющиеся условия внешней среды и адаптивные перестройки [2, 3, 6, 7, 9]. В этой связи система микроциркуляции капиллярного кровотока в значительной степени обеспечивает поддержание температурного гомеостаза [14, 19], а также во многом определяет эффективность 45 Экологическая физиология Экология человека 2018.03 снабжения органов и тканей кислородом [16-18], поддерживая адекватный уровень газообмена при воздействии факторов окружающей среды [15, 18]. Однако в настоящее время в доступной нам литературе практически нет данных по микроциркулятор-ным перестройкам кровотока и его взаимосвязям с кардиогемодинамикой и соматометрическими характеристиками у различных групп населения, и тем более у жителей экстремальных природно-климатических регионов, включая северные территории. С учетом вышеизложенного представлялось актуальным изучить внутри- и межсистемные взаимосвязи соматометрических характеристик, капиллярного кровотока, системной гемодинамики и физического развития у юношей-уроженцев Севера в 1-2-м поколении из числа европеоидов с целью возможного определения их индивидуальных типизационных особенностей. Методы В исследованиях приняли участие 160 юношей из числа студентов Северо-Восточного государственного университета (г. Магадан) 17-21 года (средний возраст (18,3 ± 0,1) года), уроженцев-европеоидов Магаданской области в 1-2-м поколении. Все обследуемые были практически здоровы, имели допуск к занятиям физической культурой, не имели хронических заболеваний и обморожений пальцев, что было крайне важным для методики регистрации капиллярного кровотока в зоне ногтевого валика. Исследование структуры капилляров и микроциркуляции проводилось в зоне эпонихия (кожного валика) ногтевого ложа при помощи компьютерного капилляроскопа «Капилляроскан-1 » (г. Москва, ООО «Новые энергетические технологии»). Расчёт морфометрических характеристик производился на основе программного обеспечения прибора. Микроциркуляция регистрировалась в режиме непрерывной видеозаписи, где программное обеспечение прибора позволяло оценить анатомическую структуру капилляров и всех визуально наблюдаемых процессов, получая усреднённое значение скорости движения эритроцитов в различных участках капилляра, включая артериальную, венозную и переходную зоны. Испытуемые обследовались после 15 минут отдыха в положении сидя при комфортной комнатной температуре. В зоне ногтевого валика 2-5 пальцев на левой руке выбиралось наилучшее изображение капилляров. Скорость кровотока в капиллярах записывалась в реальном режиме времени продолжительностью 10 секунд. При этом нами принималось во внимание, что во внутренних висцеральных органах скорость капиллярного кровотока находится в пределах 100-500 мкм/ сек, а в структурах кожи может быть существенно ниже, вплоть до временного прекращения движения эритроцитов при выраженной вазоконстрикции сосудов. С учетом этого согласно принятым статистическим подходам [13] обследуемые лица в зависимости от скорости кровотока в капиллярах были разделены на следующие категории: 1) юноши со скоростью кровотока ниже среднего (М - 5 <74 мкм/с); 2) юноши со средними показателями скорости кровотока (М ± 5 в пределах от 75 мкм/с до 285 мкм/с); 3) юноши с показателями кровотока выше средней величины (М + 5 > 286 мкм/с). У всех обследуемых общепринятыми методами измеряли основные соматометрические показатели: длину, массу тела и окружность грудной клетки, а также определяли крепость телосложения на основе индекса Пинье (ИП, усл. ед.) и пропорциональность телосложения (ПТ, %). Помимо этого с помощью анализатора импедансного состава тела «Диамант -АИСТ» (ЗАО «Диамант», Россия) с использованием пакета программ «АИСТ» выяляли общее содержание жира (в % от общей массы тела) в организме. Для оценки фонового уровня функционального состояния у испытуемых в покое измеряли систолическое (САД, мм рт. ст.) и диастолическое (ДАД, мм рт. ст.) артериальное давление, частоту сердечных сокращений (ЧСС, уд./мин) автоматическим тонометром Nessei DS-1862 (Япония). Показатели интегральной реографии исследованы с помощью комплекса мониторного кардиореспираторной системы и гидратации тканей КМ-АР-01 «Диамант-Р» (ЗАО «Диамант», Россия). Регистрировали следующие функциональные характеристики: среднее значение ударного (систолического) объема кровотока (УОК, мл); минутный объем кровообращения (МОК, л/мин); сердечный индекс (СИ, л/мин/ м2); коэффициент резерва (КР, усл. ед.); ударный индекс - показатель ударного объема в расчете на единицу поверхности тела (УИ, мл/м2); общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС, дин); коэффициент интегральной тоничности (КИТ, усл. ед.) с соотнесением полученных показателей с должными характеристиками, входящими в программное обеспечение комплекса «Диамант-Р». Все обследования были проведены в помещении с комфортной температурой, в первой половине дня. Исследование было выполнено в соответствии с принципами Хельсинкской декларации (2008). Протокол исследования был одобрен Этическим комитетом медико-биологических исследований при СВНЦ ДВО РАН (№ 004/013 от 10.12.2013). До включения в исследование у всех участников было получено письменное информированное согласие. Полученные результаты подвергнуты статистической обработке с применением пакета прикладных программ «Statistica 7.0» Проверка на нормальность распределения измеренных переменных осуществлялась на основе теста Шапиро - Уилка. Результаты представлены в виде среднего значения и его ошибки (М ± m). Статистическая значимость различий определялась с помощью критерия Штеффе. Критический уровень значимости (p) в работе принимался равным 0,05; 0,01; 0,001 [1]. 46 Экология человека 2018.03 Экологическая физиология Результаты Распределение обследованных нами юношей по скорости кровотока в капиллярах показало, что в группе со скоростью кровотока ниже среднего (низкая скорость) оказалось 20 испытуемых (13 %), в группу со скоростью выше среднего (высокая скорость) вошли 28 человек (17 %), и наиболее многочисленной была группа со средней скоростью кровотока - 112 человек (70 %). Основные показатели физического развития юношей, различающихся по исходной скорости кровотока, представлены в табл. 1. Из приведенных данных видно, что основные соматометрические характеристики выделенных групп имеют статистические различия. Так, в ряду от группы с низкой скоростью кровотока к группе с ее высокими показателями наблюдается статистически значимое увеличение массы тела, длины тела, окружности грудной клетки и общего содержания жира в организме. Необходимо отметить, что выявленное нами увеличение основных антропометрических характеристик совпадало с увеличением крепости телосложения согласно ИП. В табл. 2 представлены основные характеристики гемодинамики и сердечно-сосудистой системы в изучаемых группах. У юношей с высокой скоростью кровотока были отмечены статистически значимо более высокие показатели как САД, так и ДАД при сопоставимых показателях ЧСС. Значения УОК и МОК между группами не имели статистически значимых различий. Однако самые низкие величины МОК, соотнесенные с его должной величиной и со-матометрическими характеристиками, были отмечены в группе с высокой скоростью кровотока. При этом у испытуемых данной группы были отмечены статистически значимо более низкие показатели УИ, как в абсолютных, так и относительных величинах, СИ и КР Статистически значимых межгрупповых различий по КР и КИТ отмечено не было. Наименьшие значения ОПСС наблюдались в группе с низкой скоростью кровотока. Обсуждение результатов Анализ соматометрических характеристик и их расчетных индексов выявил достоверное увеличение скорости кровотока в зависимости от основных характеристик физического развития. Так, изучение величин массы тела с учетом жировой части показало, что их наибольшие значения наблюдались у юношей с высокой скоростью кровотока, а наименьшие - у лиц, демонстрировавших его низкие показатели. Аналогичные проявления скорости кровотока отмечались в группах в зависимости от длины тела. Существует Соматометрические показатели у лиц с различной скоростью капиллярного кровотока Таблица 1 Показатель Группа в зависимости от скорости кровотока Уровень значимости различий Низкая (1) Средняя (2) Высокая (3) 1-2 2-3 1-3 Масса тела, кг 64,9±2,3 70,4±1,2 82,3±3,2 p<0,05 p<0,001 p<0,001 Общее содержание жира, % 10,4+0,7 11,8±0,6 16,2±1,1 p II о 2 p<0,001 p<0,001 Длина тела, см 176,5±1,8 179,2±0,6 183,6±1,7 p II о 5 p<0,01 p<0,001 Рост сидя, см 92,2±0,9 92,3±0,3 93,6±1,2 9 ,8 о' II p p=0,305 p=0,355 Окружность грудной клетки, см 87,9+1,9 91,9±0,7 95,4±1,4 p<0,05 p<0,05 p<0,01 ИП, усл. ед. 26,2±2,2 20,8±1,8 7,8±3,5 p<0,05 p<0,001 p<0,001 Пропорциональность телосложения, % 91,4±1,3 93,6±0,5 98,3±1,5 0 o' II p p<0,001 p<0,001 Таблица 2 Показатели гемодинамики у лиц с различной скоростью капиллярного кровотока Показатель Группа в зависимости от скорости кровотока Уровень значимости различий Низкая (1) Средняя (2) Высокая (3) 1-2 2-3 1-3 САД, мм рт. ст. 127,9±2,8 126,1±1,0 135,2±2,2 5 ,5 о' = p p<0,001 p<0,05 ДАД, мм рт. ст. 76,1±1,8 74,9±1,0 80,2±1,4 p II о 61 p<0,05 p<0,05 ЧСС, уд./мин 75,2±2,1 72,4±1,1 75,6±3,6 4 ,2 о' = p 9 ,3 o' = p ,91 o' = p УОК, мл 102,7±2,2 103,8±2,8 99,9±4,9 p=0,75 9 ,4 o' = p 2 ,6 o' = p МОК, л/мин 6,9±0,2 7,1±0,3 6,7±0,3 9 ,5 o' = p p=0,344 p = 0,543 УИ, мл/м2 59,2±1,6 60,0±2,0 52,1±2,7 5 ,7 o' = p p<0,05 p<0,05 УИ, % 146,9±4,2 148,9±5,1 130,1±6,8 5 ,7 o' = p p<0,05 p<0,05 СИ, л/мин/м2 4,0±0,1 4,1±0,2 3,5±0,2 9 ,5 o' = p p<0,001 p<0,001 КР, усл. ед. 113,1±2,6 115,9±4,1 106,7±4,4 7 ,5 о' = p 3 o' = p 2 ,2 o' = p КР % 108,2±1,9 110,8±3,3 101,6±3,2 p II о 5 о p<0,05 p<0,05 ОПСС, дин 920,1±39,4 1054,2±20,0 1037,1±27,2 p<0,01 ,61 o' = p p<0,01 КИТ, усл. ед. 77,5±0,8 77,5±0,8 78,8±0,7 6 ,9 o' = p 9 o' = p 0 ,2 o' = p 47 Экологическая физиология Экология человека 2018.03 мнение, что показатели окружности грудной клетки помимо ее линейных размеров косвенно могут отражать функциональные возможности кардиореспираторной системы человека [12]. Учитывая это, мы провели сопоставление величин окружности грудной клетки у юношей выделенных групп с учетом показателей скорости кровотока. Оказалось, что лица с большими значениями окружности грудной клетки также имели и более высокие показатели кровотока, что в полной мере связано и со значениями массы тела. Учитывая, что крепость телосложения находится в обратной зависимости от ИП, т. е. чем он выше, тем крепость телосложения ниже, мы проанализировали соотношения его величины по группам с различной скоростью кровотока. Оказалось, что чем ниже крепость телосложения, тем ниже скорость капиллярного кровотока. Анализ основных характеристик кардиогемодинамики показал, что в группе юношей с высокой скоростью капиллярного кровотока величины САД и ДАД значимо выше, чем в группе с низкой скоростью, и в соответствии с рекомендациями Всероссийского научного общества кардиологов существенно выходят за границы, отражающие нормальный уровень артериального давления для лиц данной возрастной группы [10]. Статистически значимых различий по уровню ЧСС, УОК и МОК у представителей изучаемых групп выявлено не было. По всей видимости, показатели системной гемодинамики не находятся в прямой взаимосвязи с показателями скорости кровотока в концевых капиллярах фаланг пальцев, что подтверждается отсутствием статистически значимых коэффициентов корреляции между значениями скорости кровотока в артериальном участке капилляра и значениями УОК и МОК, которые соответственно составляли 0,02 ± 0,15 и -0,03 ± 0,15. Известно, что в случае недостатка обеспечения жизненно важных висцеральных органов кислородом организм увеличивает приток крови к ним за счет снижения кровоснабжения оболочки тела, и в частности поверхности кожи кистей рук, что наиболее ярко выражается при действии низкотемпературных факторов. При этом резкое и достаточно продолжительное снижение кровотока в конечностях не приводит к потере их функции после восстановления кровотока, что неминуемо проявляется в таких органах, как мозг, печень, почки, сердце, где даже кратковременное уменьшение кровотока создает прямую угрозу жизни всего организма. Величины КИТ у всех обследованных нами юношей вне зависимости от особенностей скорости кровотока в микроциркуляционном русле отражали нормальный уровень тонического состояния стенки магистральных сосудов и не имели статистически значимых межгрупповых различий. Однако анализ показателей УИ, физиологический смысл которых позволяет более точно дать представление о зависимости систолического выброса от антропометрических размеров тела и в целом характеризовать разовую производительность сердца, выявил, что в группе юношей с высокой скоростью капиллярного кровотока отклонение УИ в % от должного значения меньше, чем у обследуемых двух других групп. Видимо, эффективность работы системного кровообращения у лиц с большей скоростью капиллярного кровотока выше относительно испытуемых других групп. В то же время в отношении ни одной из групп нельзя говорить об оптимальном уровне гемодинамики, что, вероятно, отражает цену адаптивных физиологических перестроек уроженцев-европеоидов Крайнего Севера на фоне более высоких значений артериального давления относительно их сверстников - жителей регионов с более благоприятными климатическими условиями [8, 11]. Исходя из показателей центральной гемодинамики, включая значения ОПСС, можно отметить, что эукинетический тип кровообращения в большей степени характерен для группы с высокой скоростью кровотока. Анализ значений КР, представляющего собой отношение фактического МОК к должному МОК физиологического покоя, показал, что в абсолютных единицах статистически значимых различий между группами не отмечалось. Однако в относительных величинах с учетом антропометрических характеристик выявлены более высокие (на 8-10 %) показатели в группах со средней и низкой скоростью кровотока (по сравнению с обследуемыми из группы с высокой скоростью), что наряду со значимо большими величинами СИ может свидетельствовать о менее эффективной работе системы кровообращения у лиц этих групп. Анализ статистически значимых корреляционных коэффициентов (рисунок) выявил: масса тела является объединяющим центром взаимосвязей показателей скорости капиллярного кровотока, характеристик гемодинамики и соматометрии во всех группах обследованных лиц, что указывает на необходимость 0,50/ \ 0,47 [ Уарт j-(Увен ) V У 0,83 V У Структура корреляционной плеяды внутри- и межсистемных взаимосвязей различных показателей гемодинамики и физического развития у юношей Магаданской области Примечание. ОСЖ - общее содержание жира, ОГК - обхват грудной клетки, САД - систолическое артериальное давление, Vвен - скорость кровотока в венозном отделе капилляра, Vарт - скорость кровотока в артериальном отделе капилляра, ДТ -длина тела, МТ - масса тела. 48 Экология человека 2018.03 Экологическая физиология анализа этой величины при оценке любых адаптивных перестроек в экологических исследованиях, связанных с изучением влияния факторов окружающей среды на различные системы организма. С учетом этого и полученных различий в показателях обследуемых групп нами был определен ряд общих закономерностей и особенностей центральной гемодинамики, характерных для лиц, отличающихся по скорости капиллярного кровотока (табл. 3). Таблица 3 Общие закономерности и особенности структуры гемодинамики в группах лиц с различной скоростью капиллярного кровотока Характеристика капиллярного кровотока Показатель Низкая скорость кровотока Средняя скорость кровотока Высокая скорость кровотока САД, мм рт. ст. н н t ДАД, мм рт. ст. н н t ЧСС, уд./мин н н н МОК, % t t н УИ, % t t н СИ, л/мин/м2 t t н ОПСС, дин 4 н н КИТ, % н н н Примечание. н - нахождение показателя в нормативном диапазоне; t - повышение показателя относительно физиологической нормы; 4 - понижение показателя относительно физиологической нормы. Так, для лиц с низкой скоростью кровотока характерно снижение тонуса прекапиллярного русла (меньшие значения ОПСС) на фоне повышенных показателей МОК, УИ, СИ (объемные характеристики гемодинамики). Это может указывать на то, что гипергемодинамический статус гемодинамики компенсирован оптимальными величинами КИТ и вазодилатационным механизмом прекапиллярного кровотока, что ведет к снижению депонирования крови из венозного русла, уменьшая постнагрузку на сердце и сохраняя САД и ДАД на оптимальном для данной возрастной группы уровне. У лиц с высокой скоростью кровотока отмечены оптимальные величины объёмных характеристик гемодинамики и при более высоких значениях ОПСС, что способствует повышению САД и ДАД до уровней, свойственных лицам с высоким нормальным артериальным давлением. Это можно рассматривать как некие системные типологические особенности, направленные на обеспечение адекватных адаптивных перестроек за счет различных физиологических механизмов. Заключение В результате проведенных исследований было установлено, что вариабельность соматометрических характеристик и расчетных индексов физического состояния групп юношей имеет определенную вза имосвязь с их скоростью кровотока в капиллярах ногтевого ложа фаланг пальцев кисти. Так, у лиц с наибольшими параметрами размеров тела отмечались более высокая крепость телосложения и скорость капиллярного кровотока. Лица с низкой скоростью кровотока характеризуются относительно большими значениями объемных характеристик центральной гемодинамики при меньших величинах общего периферического сопротивления сосудов. В то же время у обследуемых с высокой скоростью кровотока ведущая роль в поддержании адекватного уровня гемодинамики в основном принадлежит абсолютным значениям артериального давления. Таким образом, полученные при исследовании результаты позволяют считать показатели скорости капиллярного кровотока еще одним информативным типизационным маркером при оценке состояния кардиогемодинамики, что дополняет представления об индивидуальных особенностях физического и функционального развития у молодых жителей Северо-Востока России.

About the authors

V V Averyanova

Scientific Research Center "Arktika", Fareastern Branch Russian Academy of Sciences

Email: Inessa1382@mail.ru
Magadan, Russia

A L Maksimov

Scientific Research Center "Arktika", Fareastern Branch Russian Academy of Sciences

Magadan, Russia

A V Kharin

Scientific Research Center "Arktika", Fareastern Branch Russian Academy of Sciences

Magadan, Russia

References

Supplementary files