CARDIOHEMODYNAMIC ASSESSMENT OF INDICATORS IN CHILDREN OF THE FAR NORTH AND SIBERIA

Full Text

На Севере детский организм сталкивается с экстремальными для выживания климатогеографическими условиями: низкими температурами, высокой циклонической активностью, колебаниями атмосферного давления, нарушениями фотопериодичности, факторами электромагнитной природы [1, 4, 17]. В связи с этим актуальной задачей экологической физиологии является изучение особенностей функционального состояния детского организма в различных природно-климатических условиях Крайнего Севера и Сибири [15]. Так как сердечно-сосудистая система (ССС) одна из первых включается в адаптационные процессы [l, 5], знание особенностей её функционального состояния необходимо для последующего совершенствования медико-профилактических мероприятий по сохранению и укреплению состояния здоровья детей в условиях Крайнего Севера и Сибири. Известно, что среди взрослого коренного населения Крайнего Севера преобладают лица с адаптивным типом реагирования на хроническое воздействие стресс-факторов, характеризующимся эффективной мобилизацией компенсаторных и восстановительных резервов и соответственно меньшим риском развития артериальной гипертензии и сочетанных с ней 10 Экология человека 2017.02 Экологическая физиология нарушений здоровья [16]. К настоящему времени достаточно подробно исследованы функциональные возможности организма у пришлого населения [l2, l6], тогда как физиологические аспекты формирования здоровья у детей коренного населения изучены недостаточно. Целью исследования являлось изучение функционального состояния сердечно-сосудистой системы детского населения Крайнего Севера и Сибири. Методы В поперечном исследовании участвовали 432 человека, в том числе 140 детей-ненцев, проживающих в п. Яр-Сале Ямало-Ненецкого автономного округа (66° 51' северной широты), 60 детей-бурят, проживающих в Аларском районе Иркутской области (53° 20' северной широты), 232 ребенка славянской этнической группы, из них 90 - жители сельских населенных пунктов Иркутской области, 142 - промышленного города Иркутской области (52° 32' северной широты). Дети распределены на группы с учетом возраста (7-10, 11-14 и 15-17 лет) и пола (мальчики, девочки). Критериями включения в группу обследования являлись: соответствующая этническая принадлежность и постоянное проживание на изучаемой территории; отсутствие врожденной патологии, функциональных отклонений и заболеваний эндокринной системы (по результатам осмотра эндокринолога). Дети славянской этнической группы (далее обозначены «славяне») являются третьим поколением переселенцев из областей европейской части России. Измерение физиологических показателей проводили в положении сидя, после 15 минут нахождения в состоянии покоя. Измеряли частоту сердечных сокращений (ЧСС, уд./мин), систолическое и диастолическое артериальное давление (САД и ДАД, мм рт. ст. соответственно) с помощью автоматического тонометра «Omron» МХЗ Plus (Япония). Общепринятыми расчетными методами определяли: пульсовое давление (ПД, мм рт. ст.); ударный (УОК, мл/мин) и минутный (МОК, мл/мин) объемы кровообращения; двойное произведение (индекс Робинсона) (ИР, усл. ед.) [3]. У детей измеряли основные тотальные размеры тела: длину (см), массу (кг), окружность грудной клетки в покое (см) по общепринятым методам исследования, рассчитывали площадь поверхности тела (S, м2) по формуле Mosteller RD (1987). Для исследования адаптивных возможностей ССС к физической нагрузке использован тест на восстановление после восхождения на ступеньку в течение 2 минут с частотой 60 восхождений в 1 минуту. Высота ступеньки подбиралась с учетом длины ноги [9]. Реакции ССС на нагрузку определяли в покое, сразу после нагрузки и в период восстановления (3, 5 мин). Материалы исследования собраны в соответствии с правилами международного стандарта этических норм и качества научных исследований GCP с информированного согласия родителей/опекунов учащихся. Протокол исследования одобрен локальным этическим комитетом Восточно-Сибирского института медико-экологических исследований. Данные собраны в условиях кратковременной экспедиции в п. Яр-Сале, Аларском районе и г. Ангарске. Обследование детей проведено в медицинских кабинетах общеобразовательных учреждений и школы-интерната. Температура воздуха в медицинских кабинетах в период обследования составляла 20-22 °С. До обследования испытуемые не принимали тонизирующих напитков (чай, кофе) и медицинских препаратов. Статический анализ материалов исследования проводился с помощью программы STATISTICA, версия 10.0 для MS Windows. Взаимосвязь между антропометрическими показателями (площадь поверхности тела) и показателями гемодинамики изучали с применением корреляционного анализа по методу Spearman. Значимость различий средних показателей (M) определяли по t-критерию для двух независимых выборок, структурных - по х2, за уровень статистически значимых различий принимали изменения от p < 0,05. Результаты Характеристика кардиогемодинамических показателей у детей ненецкой и славянской этнических групп. Показатели, отражающие функциональные возможности ССС у детей ненецкой и славянской этнических групп, отражены в табл. 1. При сопоставлении ЧСС с нормативными значениями установлено, что у ненцев величина показателя соответствует легкой брадикардии, а у лиц славянского этноса, проживающих как в городе, так и селе, показатель находится в пределах возрастной нормы [8]. Значения САД, ДАД, ПД у детей ненецкой и славянской этнических групп соответствовали возрастным нормативам [l3]. Показатель УОК превышает значение возрастной нормы у ненцев и славян, проживающих в городских условиях. У славян, являющихся сельскими жителями, величина УОК в 7-10 лет превышает норму, в 11-14 лет - сопоставима с нормой, в 15-17 лет - ниже возрастной нормы. У ненцев и славян, относящихся к городским жителям, МОК значительно выше возрастных норм в группах 7-10 и 11-14 лет. В возрастной группе 15-17 лет у ненцев и славян, проживающих в городе, анализируемый показатель соответствует норме. У славян из сельской местности показатель МОК в группе детей 7-10 лет превышал норму, у детей 11-14 лет соответствовал нормативным величинам, у детей 15-17 лет - ниже нормы. Отмечено, что в возрастной группе 7-10 лет у ненцев (мальчиков и девочек) и девочек славянской этнической группы независимо от условий проживания значения ИР соответствуют уровню выше среднего и оптимальным функциональным возможностям ССС. У мальчиков-славян, проживающих как в городе, так и селе, величина ИР находится в диапазоне значений среднего уровня, что указывает на недостаточность функциональных возможностей ССС. В возрастной группе 11-14 лет ИР у ненцев и славян соответствует 11 Экологическая физиология Экология человека 2017.02 Таблица 1 Показатели, характеризующие функциональные возможности сердечно-сосудистой системы детей, проживающих на территориях Крайнего Севера и Сибири (M ± m) Показатель Обследованная территория Значимость различий между группами по t-критерию для независимых выборок пос. Яр-Сале (1) г. Ангарск (2) Сельские территории Иркутской области (3) Мальчики (n = 25) Девочки (n = 24) Мальчики (n = 25) Девочки (n = 24) Мальчики (n = 53) Девочки (n = 66) Мальчики Девочки 7-10 лет ЧСС, уд./мин 73,3±3,1 73,7±3,1 80,6±2,3 80,9±3,3 86,5±1,7 85,3±1,3 1-2 р=0,064 1-3 р<0,001 1-2 р=0,122 1-3 р<0,001 САД, мм рт. ст. 99,5±2,5 99,0±3,2 105,8±2,3 103,7±2,1 101,2±1,7 99,7±2,1 1-2 р=0,067 1-3 р=0,573 1-2 р = 0,224 1-3 р = 0,869 ДАД, мм рт. ст. 55,2±1,5 57,6±2,0 63,7±1,4 60,8±1,5 67,6±1,7 66,3±1,7 1-2 р<0,001 1-3 р<0,001 1-2 р = 0,207 1-3 р = 0,007 ПД, мм рт. ст. 44,3±2,5 41,4±2,5 42,1±1,9 42,9±2,1 33,0±1,2 33,3±1,7 1-2 р=0,480 1-3 р<0,001 75 31 ,6 ,0 о° o' Il II р р УОК, мл 74,1±1,7 71,2±1,8 67,9±1,3 70,1±1,6 39,9±1,4 40,2±1,5 1-2 р=0,005 1-3 р<0,001 1-2 р = 0,644 1-3 р<0,001 МОК, мл/мин 5392±217 5268±250 5450±153 5649±262 3355±144 3429±132 1-2 р=0,829 1-3 р<0,001 1-2 р = 0,299 1-3 р<0,001 ИР, усл. ед. 72,7±3,4 72,8±3,8 85,3±3,1 84,3±4,2 85,9±2,8 84,8±2,1 1-2 р=0,008 1-3 р<0,001 1-2 р = 0,047 1-3 р = 0,004 11 - 14 лет Мальчики (n = 28) Девочки (n = 30) Мальчики (n = 28) Девочки (n = 30) Мальчики (n = 31) Девочки (n = 33) Мальчики Девочки ЧСС, уд./мин 73,3±2,0 74,5±2,2 76,7±2,5 81,8±2,1 76,9±2,4 90,9±2,5 61 96 ,2 ,2 Il II р р 1-2 р=0,019 1-3 р<0,001 САД, мм рт. ст. 98,8±1,9 98,4±2,1 104,6±2,2 102,6±2,0 106,8±2,0 110,5±1,9 1-2 р=0,052 1-3 р=0,006 1-2 р=0,152 1-3 р<0,001 ДАД, мм рт. ст. 59,5±1,4 61,2±1,6 69,9±1,9 68,1±1,7 63,9±1,6 70,0±1,4 1-2 р<0,001 1-3 р=0,036 1-2 р = 0,003 1-3 р<0,001 ПД, мм рт. ст. 39,3±2,1 37,2±1,7 34,6±1,7 34,5±1,4 42,8±1,7 39,3±1,9 1-2 р=0,089 1-3 р<0,001 68 04 ,2 ,1 CD 0° Il II р р УОК, мл 71,4±1,6 69,6±1,3 62,8±1,6 64,1±1,3 37,2±1,5 33,5±1,4 1-2 р<0,001 1-3 р<0,001 1-2 р = 0,004 1-3 р<0,001 МОК, мл/мин 5228±180 5157±145 4803±180 5190±117 2813±109 2856±141 1-2 р=0,101 1-3 р<0,001 1-2 р = 0,858 1-3 р<0,001 ИР, усл. ед. 72,8±2,9 73,5±2,9 80,2±3,2 83,9±2,8 81,9±2,8 98,0±4,8 18 92 ,0 ,0 Il II р р 1-2 р=0,011 1-3 р<0,001 15 - 17 лет Мальчики (n = 17) Девочки (n = 16) Мальчики (n = 18) Девочки (n = 17) Мальчики (n = 7) Девочки (n = 19) Мальчики Девочки ЧСС, уд./мин 65,7±2,7 71,2±2,5 76,8±4,0 77,9±3,5 73,4±7,3 75,5±2,4 19 32 ,0 ,2 Il II р р 61 32 ,1 ,2 Il II р р САД, мм рт. ст. 107,4±3,0 103,1±1,6 114,9±2,6 105,2±2,5 114,6±4,2 107,3±2,2 82 69 ,0 ,1 Il II р р 67 95 ,4 ,1 CD 0° Il II р р ДАД, мм рт. ст. 63,0±2,5 64,0+1,7 70,3±2,1 71,6±1,6 75,4±1,9 67,9±1,6 рр Il II о о 00 о со (Л со 1-2 р = 0,002 1-3 р=0,105 ПД, мм рт. ст. 41,8±3,6 39,13+1,80 44,6±2,7 33,5±2,5 39,1±3,3 39,3±1,5 1-2 р = 0,951 1-3 р<0,001 1-2 р = 0,083 1-3 р<0,001 УОК, мл 74,8±2,3 70,7±1,7 69,5±2,2 63,38±1,80 22,3±2,0 27,5±1,3 1-2 р = 0,175 1-3 р<0,001 1-2 р = 0,006 1-3 р<0,001 МОК, мл/мин 4566±359 5029±213 5247±187 4887±210 1592±144 2062±102 р р Л II 0 о 01 О со 1-2 р = 0,637 1-3 р<0,001 ИР, усл. ед. 65,7±4,5 73,3±2,7 88,0±4,7 81,6±3,8 83,5±7,6 81,3±3,4 17 02 ,0 ,0 Il II р р рр Il II о о 00 со со со О уровню выше среднего и свидетельствует о том, что функциональные резервы ССС находятся в пределах условной нормы. Исключение составляют девочки славянской этнической группы, являющиеся сельскими жительницами, у которых величина ИР соответствует уровню ниже среднего и говорит о наличии признаков нарушения регуляции деятельности ССС. В возрастной группе 15-17 лет значение ИР указывает на отличные функциональные резервы ССС у юношей ненецкой этнической группы. У юношей-славян ИР соответствует среднему уровню и свидетельствует о недостаточных функциональных возможностях ССС 12 Экология человека 2017.02 Экологическая физиология в сравнении с константой. У остальных подростков ИР находится на уровне выше среднего, а функциональные резервы ССС соответствуют норме [8]. Выявлены статистически значимые различия между этническими группами ненцев и славян, проживающих в сельской местности, по большинству анализируемых показателей: ЧСС, САД, ДАД, ПД, УОК, МОК, ИР. Установлены статистически значимые различия у ненцев и славян-горожан по показателям: ЧСС, САД, ДАД, УОК, ИР. Представляется интересным сравнить показатели гемодинамики у сельских детей коренных народов Севера и Сибири, проживающих в различных климатогеографических условиях. Характеристика кардиогемодинамических показателей у детей ненецкой и бурятской этнических групп. В табл. 2 представлены показатели гемодинамики у лиц в возрасте 7-10 лет ненецкой и бурятской этнических групп. У обследованных детей гендерные различия между анализируемыми показателями отсутствуют. Показатели ЧСС и САД у ненцев и бурят имели близкие значения. Отмечено, что средние величины ЧСС у детей ненецкой и бурятской этнических групп были ниже возрастной нормы и занимали интервал значений, соответствующий легкой брадикардии. Величина ДАД в среднем также была ниже возрастных норм как у ненцев (мальчиков - на 17,8 мм рт. ст., девочек - на 16 мм рт. ст.), так и у бурят (мальчиков - на 5,7 мм рт. ст., девочек - 11,8 мм рт. ст.). Вместе с тем среднегрупповые величины ДАД у ненцев ниже, чем у бурят: у мальчиков - на 12,1 мм рт. ст (р < 0,001), у девочек - на 3,6. Принимая во внимание, что величина ДАД зависит от сопротивления периферических артерий, можно предположить, что у ненцев сопротивление периферических артерий ниже, чем у бурят. Соответственно у детей ненецкой этнической группы, возможно, более высокая степень проходимости системы мелких артерий и эластичности стенок артерий. Показатели САД у детей разных этнических групп находились в пределах нормативных значений [13]. Возможно, снижение величины ЧСС является признаком физической выносливости организма детей [11]. Одним из информативных показателей функционирования ССС является ПД, отражающее эластические свойства магистральных сосудов и функции левого желудочка сердца [19]. Оценка величины ПД выявила среди детей ненецкой национальности соответствие возрастным нормативам. У лиц бурятской этнической группы анализируемый показатель был ниже возрастных норм на 6,1 и 3,7 мм рт. ст. у мальчиков и девочек соответственно. Выявлены статистически значимые различия между значениями ПД у ненцев и бурят (р < 0,001 - среди мальчиков и р < 0,001 - среди девочек). Исследование насосной функции сердца, характеризуемое показателями УОК и МОК, выявило у обследованных детей превышение возрастных норм. Среди ненцев отмечено увеличение: УОК - в 3,2 раза у мальчиков и в 3,1 раза у девочек; МОК - в 2,7 и 2,6 раза у мальчиков и девочек соответственно. Показатели УОК, МОК статистически значимо различались среди мальчиков (р < 0,00l) и девочек обеих этнических групп (р < 0,001). В группе бурят значение УОК было в 1,6 и 1,9 раза выше возрастной нормы у мальчиков и девочек соответственно, а значение МОК превышало нормы в 1,3 раза у мальчиков и в 1,5 раза у девочек. Увеличение УОК и МОК может быть: вариантом физиологической нормы; следствием тренирующих физических нагрузок; сопутствующим клиническим признаком кардиомиопатий и другой патологии ССС [10, 11]. Представляют интерес результаты исследования энергопотенциала сердечно-сосудистой системы по показателю ИР. У детей-ненцев значения ИР соответствуют уровню выше среднего и свидетельствуют о том, что функциональные возможности и резервы ССС находятся в пределах условной нормы [8]. У детей-бурят ИР соответствует высокому уровню индекса, что говорит о высокой степени функциональных способностей и резервов ССС. Из представленных материалов следует, что проанализированные физиологические характеристики ССС указывают на отсутствие функционального напряжения ССС и оптимальные адаптивно-приспособительные возможности у детей коренных народностей Севера и Сибири. Таблица 2 Показатели гемодинамики у детей 7-10 лет коренных народов Крайнего Севера и Сибири (M ± m) Показатель Ненцы (1) Буряты (2) Значимость различий между группами по t-критерию для независимых выборок Мальчики (n=25) Девочки (n=24) Мальчики (n=24) Девочки (n=36) Мальчики Девочки ЧСС, уд./мин 73,3±3,1 73,7±3,1 70,5±1,4 70,3±1,0 1-2р=0,428 1-2р=0,220 САД, мм рт. ст. 99,5±2,5 99,0±3,2 99,2±1,5 95,5±1,3 1-2р=0,904 1-2р=0,264 ДАД, мм рт. ст. 55,2±1,5 57,6±2,0 67,3±1,6 61,2±1,3 1-2р<0,001 1-2р=0,119 ПД, мм рт. ст. 44,3±2,5 41,4±2,5 31,9±1,2 34,3±1,1 1-2р<0,001 1-2р<0,001 УОК, мл 74,1±1,7 71,2±1,8 37,9±1,4 43,2±0,9 1-2р<0,001 1-2р<0,001 МОК, мл/мин 5392±217 5268±250 2677±117 3042,0±86,8 1-2р<0,001 1-2р<0,001 ИР, усл. ед. 72,7±3,4 72,8±3,8 69,9±1,7 67,1±1,3 1-2р=0,474 1-2р = 0,109 13 Экологическая физиология Экология человека 2017.02 Восстановление основных показателей гемодинамики у обследованных детей после выполнения теста с дозированной физической нагрузкой (на 100 обследованных) Примечание. А - ЧСС; Б - САД; В - ДАД. Реакции ССС на пробу с восстановлением. Результаты исследования восстановительной функции ССС, представленные на рисунке, свидетельствуют о высоких восстановительных возможностях ССС у детей ненецкой этнической группы по всем анализируемым показателям (ЧСС, САД, ДАД). Так, удельный вес детей с восстановлением ЧСС в пределах 5 минут среди ненцев статистически значимо выше, чем среди бурят (х2= 15,46, d.f. = 1, p<0,001) и славян, проживающих в городе (х2=7,04, d.f. = 1, p=0,008). Менее выражены различия анализируемых показателей у ненцев и группы славян, проживающих в сельской местности (x2=2,06, d.f. = 1, p=0,151). Удельный вес обследованных с САД, восстановившимся в течение 5 минут, выше в группе ненцев, чем в группах бурят (X2=3,79, d.f. = 1, p=0,051), славян-горожан (x2=3,79, d.f. = 1, p=0,051) и славян, проживающих в сельской местности (x2=2,08, d.f. = 1, p=0,148). Доля ненцев с восстановлением ДАД в течение 5 минут значимо выше по сравнению с долей бурят (x2=14,50, d.f. = 1, p<0,001), славян, проживающих в городе (х2=19,13, d.f. = 1, p=0,000). Среди бурят и славян, проживающих в городе, наиболее высока доля лиц с восстановлением ЧСС, САД более 5 минут. Тогда как у сельских жите-лей-славян доля лиц с восстановительной функцией ССС в пределах нормы по показателям САД, ДАД сопоставима с долей детей ненецкого этноса. Обсуждение результатов Полученные данные свидетельствуют о разнонаправленных функциональных состояниях ССС у детей различных этнических групп. У детей ненецкой этнической группы ДАД ниже, чем у детей прочих обследованных этносов всех возрастных групп. Данный факт говорит о том, что пониженная сопротивляемость мелких сосудов является характерным свойством ССС детской популяции ненцев. Необходимо отметить, что повышенные УОК и МОК являются признаками гиперкинетического кардиального синдрома и могут служить предикторами развития артериальной гипертензии в старшем возрасте, как показано при обследовании различных контингентов [16, 18, 20]. 14 Экология человека 2017.02 Экологическая физиология Известно, что в условиях постоянного воздействия низких температур у потомков пришлого населения показатели ЧСС, САД, ДАД выше, чем у населения средних широт [14]. В исследованиях Д. Б. Демина с соавторами [7] у подростков Крайнего Севера установлена специфика формирования вегетативной регуляции сердечной деятельности. Отмечено, что в более высоких северных широтах у подростков возрастная оптимизация нейродинамических процессов отстает от темпов созревания, характерных для сверстников, проживающих в средних широтах. Сравнительная оценка параметров кардиогемодинамики показала, что у детей и подростков коренных народностей Севера и Сибири ЧСС, САД, ДАД ниже, чем у детей славянской этнической группы, проживающих в городских условиях. У значительной доли детей-горожан показатели функционирования ССС свидетельствуют о большом напряжении компенсаторно-восстановительных резервов, что проявляется тахикардией, медленным восстановлением после физической нагрузки функционального состояния ССС. Полученные данные согласуются с результатами многолетних исследований ФГАУ «Научный центр здоровья детей» Министерства здравоохранения Российской Федерации, свидетельствующими о том, что возрастные эволютивные процессы ССС характеризуются многообразием вариантов ее развития, лабильностью сердечного ритма, несовершенством нейровегетативной регуляции деятельности сердца [2, 10]. Кроме того, для объективного анализа реакции ССС на функциональную нагрузку необходимо учитывать антропометрические параметры, отражающие уровень физического развития организма [6]. Проведенные исследования позволили выявить у детей, проживающих в сельских условиях, наличие статистически тесной значимой корреляционной связи между площадью поверхности тела (S) и параметрами гемодинамики (УОК - у девочек r = -0,64 при p = 0,001; МОК - у мальчиков r = -0,51 при p = 0,008; у девочек r = -0,41 при p = 0,05). У городских детей, проживающих в условиях хронической ингаляционной нагрузки, наблюдается дисбаланс изучаемых параметров организма, что подтверждено отсутствием корреляционных связей. Исследование функционального состояния ССС детей коренных народностей Крайнего Севера и Сибири и третьего поколения пришлого населения показало, что оно является лабильным и изменяется в зависимости от условий проживания. В суровом климате у детей ненецкой этнической группы снижается ДАД, увеличивается ПД, а также УОК и МОК, что формирует повышенную сопротивляемость сосудов. У детей-бурят, проживающих в более комфортных условиях на юге Иркутской области, выявлены пониженное ПД, умеренно повышенные УОК и МОК, что свидетельствует о снижении функциональных возможностей ССС. Заслуживает внимания тот факт, что при совпадении уровней некоторых показателей кардиогемодинамики у ненцев и славян функциональные свойства ССС, в частности восстановительные возможности, у детей-ненцев выше, чем у детей славянской этнической группы.

About the authors

N V Efimova

East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research

Email: medecolab@inbox.ru

I V Mylnikova

East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research

References

Supplementary files