HEMODYNAMIC AND MORPHOFUNCTIONAL ALTERATIONS OBSERVED FOR TEN YEARS IN YOUNG MALES OF MAGADAN REGION

Full Text

Изучение адаптивных механизмов организма различных контингентов учащихся, проживающих в экстремальных климатических условиях, представляет особый интерес, поскольку обучение в вузе протекает на фоне природного и социального стресса, что в будущем с учетом особого образа жизни студентов проявляется отрицательными последствиями для их здоровья [2, 3]. Проведенными ранее исследованиями показано, что влияние природно-климатических условий Севера негативно сказывается на состоянии сердечно-сосудистой системы человека [6, 8, 9, 11, 15]. В частности, было установлено, что артериальная гипертензия в этих условиях проявляется значительно чаще, чем в других, более благоприятных климатогеографических регионах России [1, 10, 22]. Известно, что уровень артериального давления относится к основным индикаторам функционального состояния сердечно-сосудистой системы, а поддержание его оптимальной величины обеспечивается сложной совокупностью нейрогуморальных процессов и соматометрических структур, объединенных сетью взаимосвязей, индивидуальный вклад которых в общую структуру регуляторных механизмов весьма затруднен [12, 23]. В последние годы отмечается отчетливая тенденция повышения частоты встречаемости увеличенных значений величин артериального давления среди детей и лиц молодого возраста [14]. Связь значений артериального давления при так называемом его высоком нормальном диапазоне с повышенным риском гипертонической болезни известна уже от- 8 Экология человека 2016.08 Экологическая физиология носительно давно, но до сих пор не вполне ясными остаются механизмы, определяющие эту зависимость у практически здоровых лиц [16]. Целью исследования явилось выявление особенностей артериального давления у юношей г. Магадана, различающихся по ряду соматометрических и морфофункциональных показателей, за период 2004-2013 годов. Методы В период с 2004 по 2013 год было обследовано 1 536 юношей-европеоидов в возрасте от 17 до 21 года, уроженцев и постоянных жителей Магаданской области. Для анализа динамики основных показателей сердечно-сосудистой системы нами были выделены шесть групп в соответствии с годом проведения исследования. Так, по годам число обследуемых лиц составляло: в 2004 году - 155; 2005 - 272; 2007 - 259; 2009 - 377; 2010 - 104; 2013-м - 82 человека. Для изучения артериального давления (АД) и морфофункциональных перестроек все обследованные лица были разделены на четыре группы. В первую группу в соответствии с рекомендациями Всероссийского научное общества кардиологов (2004) вошли 295 молодых людей (средний возраст (18,0 ± 0,3) года) с оптимальным АД (меньше 120/ 80 мм рт. ст.). Во вторую были включены 462 юноши (средний возраст (18,3 ± 0,1) года) с нормальным АД (от 120/80 до 130/85 мм рт. ст.). Третью группу составили 414 испытуемых (средний возраст (18,4 ± 0,2) года) с высоким нормальным АД (выше 130/85 до 139/89 мм рт. ст.). И в четвертую группу вошли 365 молодых людей в возрасте (18,2 ± 0,3) года с проявлением артериальной гипертензии I типа (значения АД больше 139/89 мм рт. ст.). У обследуемых определяли основные соматометри-ческие показатели: длину и массу тела, окружность грудной клетки с использованием медицинского ростомера и весов. По этим данным рассчитывали индекс Пинье (ИП, усл. ед.), характеризующий крепость телосложения, и индекс массы тела (ИМТ, м2/кг), индекс пропорциональности телосложения (ПТ, %), показатель отношения массы тела к площади тела (МТ/S, кг/ м2). На основе метода биоэлектрического сопротивления определяли общее содержание жира (в % от массы тела) в организме. Для анализа функционального состояния сердечно-сосудистой системы в покое с помощью автоматического тонометра Nessei DS-1862 (Япония) производилось измерение показателей систолического и диастолического АД (САД и ДАД, мм рт. ст.), а также частоты сердечных сокращений (ЧСС, уд./мин). Расчетным путем определяли общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС, дин2хс*см-5), ударный объем по Старру (УО, мл) и минутный объем крови (МОК, мл/мин). Для оценки ряда параметров функции внешнего дыхания и газообмена у юношей в состоянии покоя с помощью мeтаболографа MedGraphics VÜ2000 (США) определяли уровни содержания кислорода (O2, %) и углекислого газа (CO2, %) в выдыхаемом воздухе, потребление кислорода (ПО2 мл/ мин), минутный объем дыхания (МОД, л), частоту дыхания (ЧД, цикл/мин), дыхательный объем (ДО, мл), энергозатраты в состоянии покоя (ккал/мин) и кислородную емкость крови (КИО2, мл/л). Легочные объемы и показатели вентиляции автоматически приводились к системе BTPS, а величина потребления кислорода - к системе STPD. Обследование юношей проводилось в помещении с температурой 19-21 0С в первой половине дня. Исследование было выполнено в соответствии с принципами Хельсинкской декларации (2008). Протокол исследования был одобрен Этическим комитетом медико-биологических исследований при Северо-Восточном научном центре Дальневосточного отделения РАН. Все обследуемые были проинформированы о характере, цели исследования и дали письменное согласие на участие в нем. Полученные результаты были подвергнуты статистической обработке с применением пакета прикладных программ Statistica 7.0. Проверка на нормальность распределения измеренных переменных, осуществлявшаяся на основе теста Колмогорова - Смирнова, показала, что все полученные данные подчиняются закону нормального распределения. Результаты представлены в виде среднего значения (М) и ошибки средней арифметической (±m). При статистической обработке материала использовался дисперсионный анализ с последующим попарным сравнением с помощью критерия Штеффе. Критический уровень значимости (p) в работе принимался равным 0,05; 0,01 и 0,001 [5]. Результаты На рисунке представлена погодовая динамика ряда показателей сердечно-сосудистой системы у юношей г. Магадана в период с 2004 по 2013 год. Из приведенных данных видно, что в исследуемый период происходит статистически значимое повышение САД и ДАД на фоне снижения ЧСС. В табл. 1 показаны соматометрические показатели у юношей с различным уровнем АД. Как следует из данных таблицы, у испытуемых с артериальной гипертензией I типа (АГ I) наблюдались наибольшие показатели соматометрических характеристик: длины и масса тела, окружности грудной клетки, ИМТ. Однако самые высокие значения ИП и показателя пропорциональности телосложения были установлены в группе молодых людей с оптимальным уровнем АД. Показатели сердечно-сосудистой системы у обследуемых в зависимости от уровня АД представлены в табл. 2. Выявлено, что в ряду от лиц с оптимальным уровнем АД к лицам, характеризующимся проявлением АГ I, отмечается статистически значимое повышение значений САД, ДАД и ОПСС. Тогда как статистически более высокие показатели ЧСС и МОК были отмечены у юношей с оптимальным уровнем АД и проявлением АГ I. Значимых различий 9 Экологическая физиология Экология человека 2016.08 Основные показатели сердечно-сосудистой системы у юношей г. Магадана в период с 2004 по 2013 год Таблица 1 Соматометрические показатели у юношей г. Магадана с разными уровнями артериального давления (M ± m) Показатель Группа по уровню артериального давления Уровень значимости различий между исследуемыми группами (р) Оптимальное (1) Нормальное (2) Высокое нормальное (3) АГ I (4) 1 2 2-3 3-4 1-3 2-4 1-4 Количество обследуемых, n (%) 295 (19) 462 (30) 414 (27) 365(24) Возраст, лет 18,1±0,1 18,2 ±0,1 18,3±0,2 18,3±0,1 0,82 0,21 0,88 0,36 0,12 0,08 Масса тела, кг 63,5±0,5 66,9±0,4 69,3±0,5 72,2±0,6 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 Общее содержание жира, % 8,9±0,3 10,4±0,3 11,6±0,3 12,5±0,3 <0,001 0,009 0,043 <0,001 <0,001 <0,001 Длина тела, см 177,0±0,4 178,1±0,3 178,7±0,3 179,1±0,4 0,042 0,12 0,42 <0,001 0,044 <0,001 Окружность грудной клетки, см 88,3±0,3 90,2±0,3 91,5±0,3 92,8±0,4 <0,001 0,008 0,009 <0,001 <0,001 <0,001 ИП, усл. ед. 27,6±0,7 23,7±0,6 20,3±0,7 16,6±0,8 0,008 0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 ПТ, % 92,1±0,3 91,1±0,2 91,5±0,2 90,6±0,3 0,049 0,22 0,009 0,85 0,21 <0,001 ИМТ, кг/ м2 20,2±0,1 21,1±0,1 21,7±0,1 22,5±0,2 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 МТ/S, кг/ м2 35,4±0,1 36,3±0,1 37,0±0,1 37,8±0,2 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 Таблица 2 Показатели сердечно-сосудистой системы у юношей г. Магадана в зависимости от уровня артериального давления (M ± m) Показатель Группа по уровню артериального давления Уровень значимости различий между исследуемыми группами (р) Оптимальное (1) Нормальное (2) Высокое нормальное (3) АГ I (4) 1-2 2-3 3-4 1-3 2-4 1-4 Количество обследуемых, n (%) 295 (19) 462 (30) 414 (27) 365(24) САД, мм рт. ст. 112,6 ± 0,3 124,1 ± 0,1 133,5 ± 0,1 144,0 ± 0,3 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 ДАД, мм рт. ст. 69,5 ± 0,5 75,6 ± 0,4 79,0 ± 0,4 83,3 ± 0,5 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 ЧСС, уд./мин 83,2 ± 0,9 81,0 ± 0,7 81,0 ± 0,7 83,1 ± 0,8 0,041 1,00 0,044 0,048 0,047 0,99 УО, мл 70,1 ± 0,5 69,1 ± 0,4 69,9 ± 0,4 70,3 ± 0,6 0,12 0,21 0,56 0,63 0,10 0,95 МОК, мл/мин 5818,5 ± 72,2 5573,5 ± 55,4 5644,6 ± 55,9 5818,4 ± 68,5 0,042 0,32 0,044 0,049 0,047 1,00 ОПСС, дин2хсхсм-5 1265,0 ± 18,3 1447,5 ± 16,7 1509,6 ± 17,4 1588,4 ± 25,6 <0,001 0,008 0,043 <0,001 <0,001 <0,001 по значениям УОК у испытуемых всех четырех групп выявлено не было. В табл. 3 представлены данные газоанализа и некоторые показатели функции внешнего дыхания в зависимости от уровня АД. Из приведенных данных видно, что все обследуемые юноши не различаются по дыхательному объему. Наименьшие значения частоты дыхания, МОД и энергозатрат в состоянии покоя были отмечены в группе юношей с нормальным уровнем АД. Самые высокие показатели уровня ПО2 и концентрации СО2 в выдыхаемом воздухе характерны испытуемым четвертой группы. Тогда как у юношей с 10 Экология человека 2016.08 Экологическая физиология Таблица 3 Показатели газоанализа и функции внешнего дыхания у юношей г. Магадана в зависимости от уровня артериального давления (M ± m) Группа по уровню артериального давления Уровень значимости различий Показатель Оптималь - Нормальное (2) Высокое нормальное (3) АГ I (4) между исследуемыми группами (р) ное (1) 1-2 2-3 3-4 1-3 2-4 1-4 Количество обследуемых, n (%) 295(19) 462 (30) 414 (27) 365(24) ДО, мл 670,0 ± 44,0 685,0 ± 28,2 648,9 ± 19,2 695,9 ± 21,9 0,86 0,32 0,12 0,62 0,78 0,62 ЧД, цикл/мин 14,7 ± 0,8 13,0 ± 0,4 15,2 ± 0,4 14,8 ± 0,5 0,045 0,001 0,56 0,54 0,032 0,98 Уровень СО2 в выдыхаемом воздухе, % 3,99 ± 0,11 3,94 ± 0,05 3,88 ± 0,04 4,02 ± 0,05 0,74 0,34 0,043 0,29 0,28 0,92 ПО2, мл/мин 372,4 ± 24,0 323,7 ± 12,2 343,8 ± 9,1 373,6 ± 11,1 0,12 0,22 0,049 0,34 0,009 0,99 МОД, л 9,7 ± 0,8 8,7 ± 0,3 9,7 ± 0,2 9,8 ± 0,3 0,35 0,008 0,99 0,99 0,009 0,90 Уровень О2 в выдыхаемом воздухе, % 16,7 ± 0,1 17,0 ± 0,1 17,2 ± 0,0 16,9 ± 0,1 0,11 0,045 0,001 0,009 0,29 0,32 КИО2, мл/л 39,8 ± 1,4 37,7 ± 0,7 35,8 ± 0,6 38,7 ± 0,7 0,25 0,044 0,008 0,009 0,32 0,54 Энергозатраты в состоянии покоя, ккал/кгхмин 1,9 ± 0,1 1,6 ± 0,1 1,8 ± 0,0 1,8 ± 0,1 0,047 0,046 0,63 0,21 0,009 0,52 высоким нормальным АД наблюдались более высокие показатели концентрации кислорода в выдыхаемом воздухе и самые низкие показатели КИО2. Обсуждение результатов Анализ динамики показателей АД у юношей Магадана в изучаемый период выявил статистически значимое повышение показателей САД и ДАД. Причем следует отметить, что обследованные в 2004, 2005 и 2007 годах не различались по значениям АД, тогда как молодые люди, обследованные в 2009 и последующих годах, характеризовались значимо более высокими показателями САД. Аналогичная тенденция отмечена относительно показателей ДАД. Так, у молодых людей, обследованных в 2004, 2005 и 2007 годах показатели находились в среднем в пределах 75-77 мм рт. ст., тогда как начиная с 2009-го уже превышали значение 80 мм рт. ст. Распределение юношей по уровню АД в соответствии с рекомендациями ВНОК [18] показало, что 19 % обследованных характеризовались оптимальным уровнем АД; 30 % - нормальным уровнем АД; 27 % - высоким нормальным АД, и у 24 % молодых людей была выявлена АГ I. Полученные нами данные совпадают с результатами В. Б. Розанова [19] и Д. Ю. Кувшинова с соавторами [13], где в выборке молодых людей юношеского возраста АГ I отмечалась в 18,4 и 24,0 % случаев. Анализ соматометрических показателей у юношей, различающихся по уровню АД, выявил, что молодые люди с оптимальным АД характеризуются более низкими показателями длины, массы тела, окружности грудной клетки (см. табл. 2). Тогда как у юношей с проявлением АГ I отмечаются статистически значимо более высокие соматометрические показатели. Из представленных данных видно, что в ряду от юношей с оптимальным АД к группе испытуемых с АГ I отмечается положительная динамика массы тела, окружности грудной клетки и общего содер жания жира в организме. Полученные результаты согласуются с данными В. Б. Розанова [19], который в своих работах отмечает, что динамика САД и ДАД от раннего подросткового до зрелого взрослого возраста у лиц обоих полов сопряжена с однонаправленной динамикой массы тела и индекса Кетле [19]. В работах В. Р. Горста [7] были выявлены тесные корреляционные связи между показателями длины тела и САД. Автор связывает это с тем, что большая длина тела создает дополнительную гравитационную нагрузку на гемодинамику, увеличивает общую протяженность кровеносного русла, что приводит к необходимому повышению САД для преодоления дополнительного сопротивления кровотоку. В соответствии со значениями показателя индекса Пинье отмечено его уменьшение от группы с оптимальным АД к группе с АГ I, при этом увеличивается ИМТ, отношение массы тела к площади тела. В соответствии с индексом пропорциональности было выявлено, что юноши с оптимальным уровнем АД характеризуются непропорциональным типом телосложения с увеличением относительной длины ног, тогда как у молодых людей других групп был отмечен пропорциональный тип телосложения. Анализ показателей сердечно-сосудистой системы у юношей, типизированных по исходному уровню АД (см. табл. 2), выявил, что у юношей с оптимальным АД (1-я группа) выявлены самые низкие показатели САД со статистически значимым увеличением значений в каждой последующей группе. Наименьшие показатели ЧСС наблюдались в группе испытуемых с нормальным и высоким нормальным уровнем АД. Необходимо отметить, что у всех обследованных нами юношей отмечаются в состоянии покоя показатели ЧСС более 80 уд./мин, что, по данным А.А. Свистунова с соавторами [20], является одним из негативных факторов риска развития артериальной гипертензии и атеросклероза, а также выступает в дальнейшем значимым предиктором сердечно-сосу 11 Экологическая физиология Экология человека 2016.08 дистой заболеваемости и смертности. Статистически значимых различий по уровню ударного объема крови у обследуемых четырех групп в наших исследования отмечено не было, при этом вне зависимости от исходного уровня АД данный показатель находился в пределах физиологической нормы [21]. Важным интегральным показателем, характеризующим деятельность кровообращения в целом и отражающим метаболические потребности организма, является МОК. Из полученных данных видно, что у всех обследованных юношей отмечались повышенные значения этого показателя относительно возрастной нормы (от 4,5 до 5,2 л/мин) [21]. Статистически значимо более низкие показатели МОК отмечены в группе с нормальным и высоким нормальным АД только за счет более низкой ЧСС, при практически равных величинах ударного объема. Показатель ОПСС, отражающий состояние пре-капиллярного кровотока и являющийся важным регулятором градиента давления между артериальной и венозной системами, имел самые низкие значения в группе лиц с оптимальным АД с увеличением значений в каждой последующей группе. Известно, что возрастание данного показателя приводит к подъему АД, а снижение - к его уменьшению [4]. Установлено, что действие эндогенной окиси азота, влияя на тонус периферических сосудов, снижает их сопротивление кровотоку, что предотвращает возрастание САД [19]. Вероятно, что в группе юношей с АГ I реализация этого физиологического механизма проявляется в меньшей степени и увеличение САД у этих молодых людей обусловлено возрастанием МОК без физиологического снижения сопротивления сосудов на периферии. Аналогичные данные были представлены в работе А. С. Панариной [16], где автор интерпретировал это явление как свидетельство эндотелиальной дисфункции и угнетения физиологической реакции снижения тонуса сосудов на периферии в ответ на возрастание МОК у лиц с высоким нормальным АД. В табл. 3 представлены некоторые показатели функции внешнего дыхания и газоанализа у юношей, различающихся по исходному уровню АД. Самые низкие значения углекислого газа и наибольшие величины концентрации кислорода в выдыхаемом воздухе выявлены в группе юношей с высоким нормальным АД. При этом юноши четырех групп не различаются по дыхательному объему, тогда как наименьшие значения частоты дыхания в состоянии покоя были выявлены у молодых людей с нормальным АД, что закономерно привело к снижению МОД у представителей данной группы. Помимо этого у них отмечены более низкие значения потребления кислорода и энергозатрат в состоянии покоя. Данный факт можно рассматривать как экономизацию энергозатрат организма, характерную в основном только для группы с нормальным АД. Подчеркнем, что для всех остальных лиц 1, 3 и 4-й групп отмечаются статистически более высокие показатели МОД, превышающие нормативные величины для молодых людей, проживающих в других регионах нашей страны [17]. Отметим, что в группе юношей с оптимальным АД и с проявлением АГ I, по всей вероятности, происходит компенсаторное повышение коэффициента использования кислорода, значения которого выше относительно групп с нормальным и высоким нормальным уровнями АД. Проведенные исследования показали, что за изучаемый период времени (10 лет) уровень САД в среднем в группе юношеского возраста увеличился на 10 мм рт. ст., а уровень ДАД - на 6 мм рт. ст. При сопоставлении четырех сформированных групп в зависимости от исходного уровня АД были выявлены статистически значимые различия по целому ряду морфофункциональных характеристик. Так, у обследованных молодых людей по мере увеличения уровня АД отмечается четкая связь с повышением показателей массы тела, длины тела, окружности грудной клетки, общего содержания жира в организме и ИМТ. К выявленным особенностям функционального состояния сердечно-сосудистой системы у юношей с нормальным уровнем АД можно отнести более экономичный тип ее функционирования, проявляющийся в меньших значениях МОК, ЧСС и оптимальными величинами ОПСС. Тогда как в группе лиц с проявлениями АГ I наблюдаются наибольшие величины ОПСС и МОК, что в целом свидетельствует об энергетически менее эффективном режиме работы сердечно-сосудистой системы у этих обследуемых относительно лиц из других групп. Полученные данные еще раз подтверждают, что уровень АД может выступать информативным маркером адаптации организма северян к экстремальным фактором окружающей природной среды. При этом наилучшие показатели адаптированности в возрасте 17-21 года демонстрируют лица, значения АД которых укладываются в следующую зависимость: 120/80 < АД < 130/85 мм рт. ст. Лица со значениями АД выше 130/85 мм рт. ст. должны относиться к группе риска раннего развития гипертензивных состояний, что необходимо учитывать при проведении диспансеризации населения, проживающего в условиях Северо-Востока России.

About the authors

I V Averyanova

Scientific-Research Center "Arktika" FEB RAS

Magadan, Russia

A L Maximov

Scientific-Research Center "Arktika" FEB RAS

Email: arkmax@mail.ru
Magadan, Russia

References

Supplementary files