Specific character of the external respiration of the indigenous residents of Khanty-Mansiysk autonomous district - ugra aged 11-14 years

Full Text

Библиографическая ссылка: Нифонтова О. Л., Конькова К. С. Особенности параметров внешнего дыхания коренных жителей Ханты-Мансийского автономного округа - Югры в возрасте 11-14 лет // Экология человека. 2019. № 8. С. 18-24. Nifontova O. L., Konkova K. S. Specific Character of the External Respiration of the Indigenous Residents of Khanty-Mansiysk Autonomous District - Ugra Aged 11-14 Years. Ekologiya cheloveka [Human Ecology]. 2019, 8, pp. 18-24. Известно, что холод является фактором риска для здоровья человека, а самый холодный сезон года связан с повышением заболеваемости и смертности населения [22, 26, 29]. Дискомфортные климатические условия Ханты-Мансийского автономного округа - Югры (ХМАО - Югры) оказывают неблагоприятное действие на функциональное состояние организма человека и только усложняют процессы адаптации [17]. Адаптивная реакция на влияние холодного климата связана с типом воздействия, его интенсивностью и продолжительностью, а также с различными индивидуальными факторами, такими как возраст, пол, этническая принадлежность, занятия физической работой на открытом воздухе [19, 25, 28, 30]. Известно, что дыхательная система человека испытывает действие комплекса факторов окружающей среды в силу того, что является самой открытой и не может быть защищена надежным искусственным барьером [6, 7, 11]. Организм ребенка в большей степени, чем организм взрослого, подвержен влиянию внешних факторов, которые не только сказываются на его здоровье в настоящий момент, но и воздействуют на рост и развитие в дальнейшем [5]. 18 Экология человека 2019.08 Экологическая физиология Дети среднего школьного возраста по сравнению с детьми других возрастов более уязвимы к воздействию внешних факторов, поскольку испытывают морфофункциональную перестройку внутренних органов и систем [10]. Сегодня ХМАО - Югра является одним из лидеров экономического благополучия страны и отличается высокой миграционной привлекательностью для ее населения. При этом внешняя миграция среди прибывших в Югру достигает 69-75 % [21]. Миграция людей с различных территорий ведет к увеличению числа межпопуляционных браков, а в дальнейшем и к метисации северных этносов [14]. Как отмечает Т. И. Алексеева [8], метисация разных антропологических типов приводит к образованию нового смешанного варианта и он, как правило, по своим признакам отличается от первоначальных. Цель исследования - выявить особенности внешнего дыхания школьников 11 - 14 лет, коренных жителей Югры. Методы Измерение функциональных показателей дыхательной системы было проведено в зимний период года (декабрь-февраль) на базах медицинских кабинетов образовательных учреждений Сургутского района. В эксперименте приняли участие дети среднего школьного возраста (11-14 лет), не имеющие жалоб, хронических заболеваний, освобождений от учебы. Обязательным условием включения в исследование было добровольное письменное информированное согласие законных представителей ребенка. Всего обследовано 225 человек. Были выделены следующие группы школьников: 1-я - представители коренных малочисленных народов Севера (ханты), которые приезжают на учебный период в школы-интернаты (48 девочек и 49 мальчиков); 2-я - метисы первого поколения, у которых один из родителей ханты (23 девочки и 17 мальчиков); 3-я - потомки пришлого населения (46 девочек и 42 мальчика). Медиана возраста составила: в группе ханты у девочек - 12,5 года, мальчиков - 12 лет; в половых группах метисов - 12 лет; в группах потомков пришлого населения 12 лет и 12,5 года у девочек и мальчиков соответственно. Для оценки функции внешнего дыхания использовали аппаратно-программный комплекс «Спиро-Спектр» (Россия), который обеспечивал приведение полученных результатов к стандартным газовым условиям (BTPS). Исследование проводили в первой половине дня, в температурном комфорте, после 20-минутного отдыха, в положении сидя. Перед непосредственным проведением диагностики осуществлялся подробный инструктаж о способе выполнения требуемых дыхательных маневров, при необходимости - их демонстрация [27]. Были проанализированы значения показателей жизненной емкости легких (ЖЕЛ), дыхательного объема (ДО), резервных объемов вдоха (РОвд) и выдоха (РОвыд), частоты дыхательных движений (ЧДД), минутного объема дыхания (МОД), максимальной вентиляции легких (МВЛ), а также должные значения ЖЕЛ (ДЖЕЛ) и МВЛ (ДМВЛ), которые прибор определял автоматически в зависимости от антропометрических параметров школьников. Полученные данные анализировались с использованием программного продукта Statistica 10.0. Для проверки выборки на нормальность распределения использовали тест Шапиро - Уилка (для выборок до 50 наблюдений). Поскольку полученные результаты не подчинялись закону нормального распределения, применяли непараметрический метод Манна - Уитни и значения представляли в виде медианы (Md), первого (Qj) и третьего (Q3) квартилей. Для всех приведенных анализов различия считались значимыми при уровне р < 0,05; 0,01; 0,001. Результаты Комплексное исследование дыхательной системы детей среднего школьного возраста выявило групповые различия по показателю ЖЕЛ. Данный параметр у школьников ханты обеих половых групп характеризовался наименьшими значениями. Так у девочек ханты ЖЕЛ была ниже, чем в группах метисок, на 0,34 л (р = 0,039) и у девочек из группы потомков пришлого населения на 0,36 л (р < 0,001). При сравнении мальчиков ханты с мальчиками метисами Значения жизненной емкости легких школьников 11 - 14 лет, коренных жителей Югры, л Примечание. Значимость различий между фактической и должной величинами: * - р < 0,05, ** - р < 0,01; между группами ханты и метисов: • - р < 0,05; между группами ханты и потомков пришлого населения: ♦♦ - р < 0,01, ♦♦♦ - р < 0,001 19 Экологическая физиология Экология человека 2019.08 и потомками пришлого населения разница по данному показателю составила 0,27 л и 0,26 л (p = 0,005) соответственно. Установлено, что во всех группах мальчиков фактические величины ЖЕЛ соответствовали должным значениям. Во всех группах девочек данный показатель был ниже должных величин, при этом у девочек ханты и девочек из группы потомков пришлого населения это снижение носило значимый характер (p = 0,011 и p = 0,002 соответственно) (рисунок). Известно, что ЖЕЛ состоит из ДО, РОвд и РО-выд [15]. Анализ структуры ЖЕЛ обследованных школьников представлен в табл. 1. Установлено, что на долю РОвд приходилось 47-52 % ЖЕЛ во всех группах школьников. Межгрупповое различие по данному показателю в группах девочек составило не более 3 %, в группах мальчиков - не более 4,5 %. Доля РОвыд в группах девочек была практически одинаковой и составила 28-31 % ЖЕЛ. В группах мальчиков по показателю РОвыд/ЖЕЛ были установлены статистически значимые различия между мальчиками ханты и потомками пришлого населения (p = 0,000). Отношение ДО к ЖЕЛ (в %) школьников - представителей коренных малочисленных народов Севера было ниже, чем в группах сравнения. Между школьниками ханты и потомками пришлого населения данная разница носила значимый характер в группах как девочек (p = 0,005), так и мальчиков (p = 0,016). Измерение только одних легочных объемов и емкостей не позволяет оценить вентиляционную функцию легких в полном объеме, поскольку эти величины относятся к разряду статических и прежде всего являются отражением их анатомии [23]. Наиболее информативным показателем вентиляции легких является величина МОД [18]. У школьников ханты данный показатель был ниже, чем у потомков пришлого населения, на 1,57 л/мин в группе девочек (p = 0,036) и на 2,50 л/мин в группе мальчиков (p = 0,033). В сравнении с метисами данная разница составила 0,31 л/мин и 2,37 л/мин в группах девочек и мальчиков соответственно. В то же время установлено, что относительные величины легочной вентиляции (на 1 кг массы тела) у школьников коренной национальности ханты статистически значимо не отличались от таковых у школьников из 2-й и 3-й групп. Следует отметить, что в группе девочек ханты данная величина была выше, чем в группах сравнения (табл. 2). Известно, что МОД зависит от глубины и частоты дыхания. Представители коренных малочисленных народов Севера характеризовались наибольшими значениями ЧДД и наименьшей глубиной дыхания. Так, показатель ЧДД у девочек ханты был выше, чем у девочек метисок, на 3,1 дв./мин и девочек из группы потомков пришлого населения на 4,9 дв./мин (p = 0,003). У мальчиков ханты данная разница составила 1,93 дв./мин в сравнении с метисами и 4,08 дв./мин (p = 0,007) - с потомками пришлого населения. У школьников ханты по сравнению со школьниками из 2-й и 3-й групп медианы ДО отличались более чем на 0,12 л в группах девочек (p = 0,001 и p = 0,001 соответственно) и более чем на 0,15 л - в группах мальчиков (p = 0,033 и p = 0,000 соответственно). Структура жизненной емкости легких школьников 11 - 14 лет, коренных жителей Югры, Таблица 1 Показа тель Пол Ханты Метисы Потомки пришлого населения Значимость различий p 1-2 p1-3 p2-3 РОвд Д 50,27 (45,22-57,44) 52,14 (41,71-60,09) 49,32 (42,64-56,66) 0,974 0,315 0,265 М 47,36 (37,45-54,37) 48,57 (41,22-52,61) 51,79 (42,91-56,20) 0,905 0,225 0,290 РОвыд Д 31,28 (25,47-36,16) 28,10 (22,73-36,73) 29,87 (23,76-34,05) 0,405 0,296 0,765 М 34,78 (30,08-39,93) 27,63 (24,40-38,35) 27,59 (21,76-33,06) 0,163 0,000 0,194 ДО Д 17,19 (13,44-19,97) 18,58 (16,36-26,28) 19,56 (16,89-27,72) 0,105 0,005 0,438 М 17,99 (13,34-23,02) 21,07 (16,18-23,21) 22,63 (17,55-27,01) 0,199 0,016 0,417 Показатели вентиляционной функции легких школьников 11 - 14 лет, коренных жителей Югры Таблица 2 Показатель Пол Ханты Метисы Потомки пришлого Значимость различий населения p,-2 p,-3 p2-3 ДО, л Д 0,38 (0,29-0,49) 0,50 (0,39-0,60) 0,54 (0,42-0,78) 0,001 0,001 0,223 М 0,44 (0,31-0,61) 0,59 (0,45-0,76) 0,64 (0,53-0,76) 0,033 0,000 0,608 ЧДД, дв./мин Д 22,50 (18,70-26,60) 19,40 (17,10-22,90) 17,60 (15,20-23,00) 0,059 0,003 0,525 М 24,63 (20,73-29,05) 19,70 (14,60-29,20) 20,55 (17,48-25,60) 0,253 0,007 0,927 МОД, л/мин Д 8,84 (6,62-10,84) 9,15 (7,85-12,42) 10,41 (7,85-13,56) 0,193 0,036 0,587 М 10,86 (8,46-14,51) 13,23 (9,99-17,09) 13,36 (9,97-17,67) 0,163 0,033 0,824 Относительный МОД, Д 0,24 (0,19-0,30) 0,22 (0,20-0,29) 0,23 (0,18-0,31) 0,757 0,990 0,659 л/мин/кг М 0,31 (0,22-0,39) 0,35 (0,25-0,44) 0,31 (0,24-0,38) 0,399 0,936 0,369 20 Экология человека 2019.08 Экологическая физиология Таблица 3 Показатели максимальной вентиляции легких школьников 11 - 14 лет, коренных жителей Югры Показатель Пол Ханты Метисы Потомки пришлого на Значимость различий селения p 1-2 p,-3 Р9-3 МВЛ, л/мин Д 67,60 (51,30 - 80,10) 68,00 (57,86-91,93) 81,50 (68,80-89,55) 0,375 0,001 0,073 М 76,20 (67,85-90,35) 87,10 (76,90-101,00) 84,70 (75,20 - 101,28) 0,149 0,042 0,947 ДМВЛ, л/мин Д 85,20 (75,90-99,60) 93,95 (83,95 - 104,75) 98,30 (88,95-106,50) 0,051 0,000 0,409 М 88,70 (74,10 - 113,00) 99,80 (92,40 - 120,00) 102,00 (94,75-128,50) 0,089 0,001 0,493 да./мин Д 69,40 (54,40 - 77,20) 60,95 (52,65 - 82,40) 72,70 (63,95-92,00) 0,431 0,146 0,043 М 71,90 (58,00 - 85,90) 72,40 (64,20-107,00) 72,85 (59,95-90,10) 0,189 0,610 0,371 Показатель МВЛ характеризует предельные возможности аппарата дыхания и позволяет выявить ранние признаки утомления дыхательных мышц [16]. Результаты сравнительного анализа данного показателя представлены в табл. 3. Установили, что у потомков пришлого населения МВЛ значимо выше, чем у школьников ханты (p = 0,001 в группах девочек и p = 0,042 в группах мальчиков). У метисов данный показатель был более близок к таковым у школьников ханты в группе девочек и у потомков пришлого населения в группе мальчиков. Значения ЧДД во всех группах имели близкие значения. Только у девочек метисок данный показатель был ниже, чем в группах сравнения. Зафиксированы статистически значимые различия (p = 0,043) у девочек метисок и девочек из группы потомков пришлого населения. Обсуждение результатов Поскольку многие параметры дыхательной системы коррелируют с основными антропометрическими показателями, оценка полученных данных проводилась путем сопоставления фактических величин с их должными значениями. У девочек всех изучаемых групп по показателю ЖЕЛ и у всех групп школьников по показателю МВЛ были зафиксированы различные отклонения от должных величин. Снижение фактических значений ЖЕЛ менее 10 % и МВЛ менее 15 % по сравнению с должными величинами не является существенным, а находится в границах допустимой нормы [2, 20]. В наших исследованиях во всех группах школьников показатель ЖЕЛ не выходил за нормальные значения, только у девочек из группы потомков пришлого населения был несколько ниже нормы. Показатель МВЛ у мальчиков ханты стремился к нижней границе нормы, а во всех остальных группах был значимо ниже должных величин и находился в пределах «условной нормы» (75-84 % от должной МВЛ). Данный факт может свидетельствовать о некотором снижении предельных возможностей аппарата дыхания. Н. В. Ефимова и О. Н. Попова [9] такую особенность рассматривают как «плату за адаптацию» к специфическим погодно-климатическим условиям Севера и фактор риска развития хронической легочной патологии. Известно, что РОвд и РОвыд - это максимальные объемы воздуха, которые можно дополнительно вдох нуть и выдохнуть после спокойного вдоха и выдоха соответственно [24]. Для оценки данных показателей большое значение имеют не абсолютные значения, а их отношение к ЖЕЛ. У детей в возрасте от 6 до 15 лет РОвд/ЖЕЛ в норме колеблется в пределах 55-59 %, РОвыд/ЖЕЛ - 24 - 29 % [1]. В наших исследованиях РОвыд/ЖЕЛ в группах потомков пришлого населения и девочек метисок находился в пределах нормальных значений. В остальных группах школьников этот показатель был несколько выше нормы. Показатель РОвд/ЖЕЛ во всех группах школьников не доходил до нижней границы нормы, что могло свидетельствовать о возможном развитии рестриктивных нарушений, а именно об уменьшении эластичности легочной ткани [4]. Известно, что в норме на долю ДО приходится примерно 10-15 % ЖЕЛ, и у детей 11 - 14 лет данный показатель находится в диапазоне от 0,19 л до 0,34 л [2, 4]. В наших исследованиях во всех группах школьников ДО был выше нормы. Данный показатель находился в пределах 18-23 % ЖЕЛ и составлял от 0,38 л до 0,64 л. По мнению А. Б. Гудкова и О. Н. Поповой [7], превышение ДО у северян, вероятно, способствует увеличению количества функционирующих альвеол. При аналогичных исследованиях А. А. Завьяловой [10] было установлено, что у детей среднего школьного возраста, жителей Европейского Севера, ДО в зимний период года составляет 12,8 % ЖЕЛ в группе девочек и 12,6 % ЖЕЛ - в группе мальчиков. Следовательно, у школьников Европейского Севера при спокойном дыхании более 87 % ЖЕЛ находится в резерве. В наших исследованиях во всех изучаемых группах школьников данный резерв составлял менее 80 % ЖЕЛ, при этом наименьший показатель зафиксирован у школьников метисов и потомков пришлого населения, а значит, у представителей коренной национальности ханты по сравнению с другими группами имеется большая потенциальная возможность увеличения легочной вентиляции за счет резервных объемов. Во всех группах школьников было зафиксировано превышение фактических значений МОД над возрастной нормой [4]. В группах девочек это превышение составило не менее 4 л/мин, а в группах мальчиков - не менее 6 л/мин. Установлено, что у потомков пришлого населения и школьников метисов необходимый уровень легочной вентиляции достигался 21 Экологическая физиология Экология человека 2019.08 преимущественно за счет большей глубины дыхания, а у представителей коренной национальности ханты -за счет большей ЧДД. Усиление вентиляции легких в состоянии покоя у жителей северных регионов было зафиксировано и другими исследователями [5, 12]. Доказано, что гипервентиляция легких у северян является важной адаптационной реакцией дыхательной системы [13]. По мнению ряда авторов [5, 7], это может быть связано с возрастанием энергообмена в экстремальных условиях внешней среды. Другой причиной гипервентиляции у коренного населения Севера и переселенцев из других регионов России может быть низкий коэффициент использования кислорода [3]. Отмечается, что организм сам выбирает наиболее рациональные пути взаимоотношений между ДО, ЧДД и МОД [7]. Абсолютные значения ЖЕЛ, ДО и МОД в половых группах метисов были более близки к таковым у потомков пришлого населения. Возможно, это связано с тем, что эти показатели имеют зависимость от антропометрических параметров, и в первую очередь от длины тела. Метисы по данным параметрам практически не отличаются от потомков пришлого населения, что подтверждается ранее проведенными нами исследованиями [28]. Медианы показателей МВЛ были более близки к таковым у школьников ханты в группе девочек и у потомков пришлого населения в группе мальчиков. Таким образом, исследование функционального состояния дыхательной системы школьников 11-14 лет, коренных жителей ХМАО - Югры, позволило выявить некоторые особенности. Функциональные возможности дыхательной системы находились на достаточном уровне. В то же время не исключено наличие рестриктивных нарушений и некоторое снижение предельных возможностей аппарата дыхания. У представителей коренной национальности ханты по сравнению с другими группами испытуемых выявлена высокая потенциальная возможность увеличения легочной вентиляции за счет резервных объемов. Для всех школьников была характерна гипервентиляция легких в состоянии покоя, которая у метисов и потомков пришлого населения достигалась за счет увеличенной глубины дыхания, а у школьников ханты - за счет более высоких значений частоты дыхательных движений. Особенности легочной вентиляции метисов обеих половых групп, у которых только один из родителей представитель ханты, преимущественно наследуются от адаптивных типов второго родителя с генетической программой, характерной для регионов их рождения. Только у девочек метисок предельные возможности дыхательной системы отражают её особенности, характерные для представителей арктического адаптивного типа. Авторство Нифонтова О. Л. внесла существенный вклад в дизайн исследования и окончательно утвердила присланную в редакцию рукопись; Конькова К. С. получила, проанализировала и интерпретировала данные и подготовила первый вариант статьи.

About the authors

O. L. Nifontova

Surgut State Pedagogical University

Surgut, Russia

K. S. Konkova

Surgut State Pedagogical University

Email: Kris92.008@yandex.ru
Surgut, Russia

References

Supplementary files