DYNAMICS OF PULMONARY VENTILATION INDICATORS IN ANNUAL CYCLE IN CHILDREN OF PRIMARY SCHOOL AGE, RESIDENTS OF THE EUROPEAN NORTH

Full Text

Даптация респираторной системы детей к неблагоприятным климатическим условиям Европейского Севера, среди которых имеется большая группа пульмонотропных факторов [6], сопровождается изменениями функции внешнего дыхания, стабильно регистрирующимися при тепловом комфорте [5, 11]. Возрастная динамика морфофункционального развития детского организма при этом модулируется ежегодными циклами сезонных адаптивных изменений, степень влияния которых определяется соотношением теплого и холодного периодов года и жесткостью климатических условий проживания [7]. Исходя из этого, одной из важнейших проблем возрастной экологической физиологии является изучение сезонной изменчивости системы внешнего дыхания, определяющей эффективность приспособительных реакций организма ребенка к различным сезонам года. В настоящее время получены данные о влиянии климатических факторов приполярных районов Европейского Севера в различные сезоны года на дыхательную систему детей среднего [8] и старшего [17] школьного возраста, однако работы, посвященные исследованиям сезонных изменений внешнего дыхания у детей младшего школьного возраста носят фрагментарный характер [16], что определяет актуальность дальнейшего изучения этого вопроса. Методы На базе МОУ СОШ № 10 г. Архангельска с соблюдением этических норм, изложенных в Хельсинкской декларации и Директивах Европейского общества (8/609 EC), проведено исследование функции внешнего дыхания зимой (январь), весной (апрель), летом (июнь) и осенью (ноябрь) у одной и той же группы детей 8-9 лет среднего уровня физического развития (33 мальчиков и 32 девочек), родившихся и постоянно проживающих в г. Архангельске. В число обследуемых не были включены дети, имеющие хронические заболевания органов дыхания и других органов и систем, влияющих на функцию внешнего дыхания, а также острые заболевания и жалобы в день обследования. Для изучения функционального состояния внешнего дыхания у детей в условиях температурного комфорта и относительного покоя в положении сидя было проведено спирографическое исследование с помощью спирографа микропроцессорного портативного СМП-21/01-«Р-Д». Анализ полученных результатов выполнялся с помощью статистического пакета SPSS 18.0. Проверка на нормальность распределения данных осуществлялась при помощи критерия Шапиро - Уилка (для выборок до 50 наблюдений). Результаты описательной статистики для данных, подчиняющихся закону нормального распределения, представлялись в виде среднего значения (М) и стандартного отклонения (s), для данных, не подчиняющихся закону нормального распределения, - в виде 36 Экология человека 2013.05 Экологическая физиология медианы (Md), первого и третьего квартилей (Q1 и Q3 соответственно). В случае нормального распределения переменных использовался дисперсионный анализ для зависимых выборок, для попарных сравнений — t-критерий Стьюдента для зависимых выборок с поправкой Бонферрони. В случае распределения данных, отличных от нормального, применялся дисперсионный анализ по Фридману, для попарных сравнений — критерий Вилкоксона для зависимых выборок с поправкой Бонферрони. В качестве критерия статистической значимости была выбрана вероятность случайной ошибки менее 5 % (р < 0,05). Результаты В общем комплексе методов и проб, используемых при функциональном исследовании аппарата внешнего дыхания, большое место занимает изучение легочной вентиляции в покое, поскольку основное ее предназначение заключается в поддержании парциального давления кислорода в альвеолярном газе [9]. Наиболее ярко функциональные особенности системы дыхания отражает такой показатель легочной вентиляции, как величина минутного объема дыхания (МОД). Статистическая обработка полученных данных показала зависимость величины МОД от сезона года у обследуемых детей (р < 0,001) (таблица). У мальчиков величины МОД были статистически значимо (р < 0,001) больше осенью по сравнению с зимой и летом. У девочек — значимо больше осенью по сравнению с летом (р < 0,001) и весной (р = 0,014). В зимний период года по сравнению с летним у девочек-северян также было выявлено значимое превышение МОД (р = 0,047). Показатель МОД определяется произведением дыхательного объема (ДО) и частоты дыхания (ЧД). Статистически значимых различий в ЧД между сезонами у обследованных детей-северян выявлено не было, но наблюдалась тенденция к ее повышению осенью и зимой по сравнению с весной и летом (таблица). Сезонная зависимость была установлена в величине ДО как у девочек (р = 0,047), так и у мальчиков (р = 0,004) (см. таблицу). У девочек глубина дыхания была значимо больше осенью по сравнению с летом (р = 0,014). Наблюдалась тенденция к снижению ДО у девочек от зимы к лету и повышению от лета к осени. У мальчиков в осенний период года уровень ДО значимо превышал летнее (р < 0,001), весеннее (р = 0,024) и зимнее (р = 0,001) значения. Как известно, легочные объемы, показывая количество воздуха, содержащегося в легких, характеризуют функциональные возможности аппарата внешнего дыхания, а его функциональные способности можно определить при изучении максимальной вентиляции легких (МВЛ). Проведенные исследования выявили зависимость величины МВЛ от сезона года (р < 0,001) как у мальчиков, так и у девочек. Так, у мальчиков показатель МВЛ был статистически значимо выше осенью по сравнению с зимой (р = 0,018), весной (р < 0,001) и летом (р = 0,03). У девочек наблюдалась тенденция к повышению данного показателя в осеннезимний периоды года со значимыми различиями между осенью и летом (р = 0,018), осенью и весной (р < 0,001), зимой и весной (р = 0,018). В оценке функционального состояния дыхательной системы наряду с МВЛ большое значение имеет и Показатели легочной вентиляции в различные сезоны года у детей 8—9 лет, уроженцев Европейского Севера n = 32 (д), n = 33 (м) Показатель Пол Сезон года р р1 —2 р1 —3 р1 —4 р2-3 р2-4 р3-4 Зима (1) Весна (2) Лето (3) Осень (4) МОД, л/мин Д2 6,85±0,87 6,65±1,01 6,31±0,89 7,50±1,27 < 0,001 * * *** М2 7,34±0,61 7,83±1,27 7,30±1,02 8,26±0,68 < 0,001 *** *** Д2 0,38±0,09 0,37±0,10 0,36±0,08 0,42±0,11 0,047 * ДО, л М1 0,43 (0,39; 0,48) 0,43 (0,39; 0,55) 0,42 (0,37; 0,48) 0,53 (0,43; 0,62) 0,004 ** * *** ЧД, мин Д1 19 (20; 17,5) 18 (20; 15,5) 18 (20; 16) 19 (20; 16,5) 0,223 М1 18 (15; 20) 17 (14; 20) 17 (15,5; 19) 18 (16; 20) 0,199 МВЛ, л/мин Д1 46,46 (42,07; 64,4) 41,71 (39,25; 55,6) 47,14 (38,97; 61,8) 56,0 (50,14; 65,7) < 0,001 * *** * М1 61,63 (58,0; 66,85) 56,80 (49,5; 60,63) 58,60 (52,0; 72,0) 67,8 (64,8; 79,58) < 0,001 * *** * РД, л/мин Д1 38,96 (34,9; 58,13) 35,34 (32,62; 49,6) 39,93 (31,77; 55,6) 49,92 (42,9; 58,27) < 0,001 *** * М1 54,77 (49,3; 59,49) 48,08 (40,88; 53,0) 51,24 (45,0; 65,83) 59,84 (57,0; 71,64) 0,001 *** Относительный Д1 86,23 (82,4; 90,21) 85,13 (82,26; 89,6) 87,04 (82,19; 89,9) 87,02 (84,7; 88,63) 0,181 РД (в % от МВЛ) М1 88,15 (86,76; 88,9) 86,87 (83,1; 88,33) 87,48 (85,9; 90,65) 88,05 (87,39; 90,7) 0,063 Примечания: различия между сезонами статистически значимы: * — р < выборок осуществлялось: 1 — непараметрическим t-критерием Вилкоксона, М ± s. 0,05; ** — р < 0,01; *** — р < 0,001; сравнение зависимых Мd (Q1; Q3); 2 — параметрическим t-критерием Стьюдента, 37 Экологическая физиология Экология человека 2013.05 резерв дыхания (РД). Чем выше РД, тем совершеннее функция аппарата внешнего дыхания, и наоборот, чем ниже РД, тем меньшие жизненные требования могут предъявляться к организму. В ходе обследования детей-северян была выявлена сезонная зависимость данного показателя (p < 0,001). У мальчиков значимые различия по величине РД были выявлены между осенью и весной (p < 0,001), а у девочек — между осенью и весной (p < 0,001), а также между осенью и летом (p = 0,036). Выявлена большая вариабельность МВЛ и РД среди обследованных мальчиков и девочек. В связи с этим кроме определения абсолютных величин РД рассчитаны также и его относительные величины (% от МВЛ). Значимые различия между сезонами года по данному показателю у детей-северян не установлены, но выявлена тенденция к снижению относительной величины РД от зимы к весне и повышения от лета к осени. Обсуждение результатов Известно, что непосредственным результатом работы системы внешнего дыхания является величина МОД, которая обеспечивает поддержание скорости поступления кислорода в легкие и выведение углекислого газа на необходимом уровне [1, 4]. При изучении сезонной динамики МОД было выявлено его статистически значимое повышение осенью по сравнению с зимой и летом у мальчиков, по сравнению с весной и летом — у девочек. При этом возрастание минутной легочной вентиляции у детей-северян, жителей Европейского Севера, в осенне-зимний периоды года связано было с преимущественным повышением ДО. Такой механизм обеспечения необходимого уровня минутной легочной вентиляции является более рациональным и менее энергозатратным, так как повышение МОД за счет ЧД приводит к нарастанию удельного веса вентиляции «мертвого пространства» и снижению эффективности вентиляции альвеол [15]. Легочная вентиляция тесно связана с интенсивностью процессов метаболизма в организме. По сравнению с жителями умеренных широт у северян уровень обменных процессов выше на 8—13 % [13], поэтому можно предположить, что повышение величины МОД у обследованных детей в осенне-зимний период года отражает повышенную потребность организма в кислороде и является важным приспособительным механизмом внешнего дыхания, направленным на обеспечение усиленного тканевого метаболизма при повышенных энергозатратах [14]. Возможно, установленная интенсификация легочной вентиляции за счет увеличения глубины дыхания — компенсаторная реакция организма, направленная на достижение необходимого для газообмена уровня вентиляции. Зависимости парциального напряжения кислорода в альвеолярном воздухе ни от одного из показателей легочной вентиляции в ранее проведенных исследованиях установлено не было [18], поэтому, вероятно, достижение необходимого уровня вентиляции происходит за счет увеличения количества функционирующих альвеол, увеличения кровотока в них и создания лучших условий для газообмена [1, 12]. При этом возрастание диффузионной способности легких за счет увеличения общей диффузионной поверхности способствует увеличению объема кислорода, поступающего в кровь в единицу времени [10]. При изучении вентиляционной функции легких немаловажное значение имеют предельные функциональные способности и резервы дыхательной системы. Считается, что их можно оценить по МВЛ [2]. Величина МВЛ является суммарным показателем вентиляционной функции легких и позволяет судить об интегральных изменениях механики дыхания, так как зависит от мышечной силы дыхательных мышц, растяжимости легких и грудной клетки, а также от сопротивления воздушному потоку [3]. У обследованных мальчиков и девочек наибольшие значения МВЛ приходились на осень, что указывает на максимальные функциональные способности системы внешнего дыхания у детей-северян в переходный период от теплого времени года к холодному. Для выявления функциональных способностей аппарата внешнего дыхания большое значение имеет также определение величины РД, которая характеризует способность обследуемого увеличить вентиляцию легких. И у мальчиков, и у девочек было установлено снижение РД от зимы к весне и повышение от лета к осени, что свидетельствует об увеличении резервных возможностей дыхательной системы у детей-северян в осенний период года. Таким образом, в переходный период от теплого времени года к холодному (осенью) у детей младшего школьного возраста, жителей Европейского Севера, наблюдается усиление минутной легочной вентиляции преимущественно за счет увеличения дыхательного объема, а также повышаются предельные и резервные функциональные способности системы внешнего дыхания. Список литературы 1. Агаджанян Н. А., Гневушев В. В., Катков А. Ю

About the authors

V S Smolina

Northern Medical State University, Arkhangelsk, Russia

Email: smol.ros@yandex.ru

References

Supplementary files