РЕАКЦИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГЕМОДИНАМИКИ НА ЛОКАЛЬНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ КИСТИ И СТОПЫ У ЛИЦ ЮНОШЕСКОГО ВОЗРАСТА
- Авторы: Гудков А.Б.1,2, Коробицына ЕВ1,2, Мелькова ЛА2, Грибанов АВ2
-
Учреждения:
- Северный государственный медицинский университет
- Институт медико-биологических исследований Северного (Арктического) федерального университета имени М. В. Ломоносова
- Выпуск: Том 22, № 11 (2015)
- Страницы: 13-18
- Раздел: Статьи
- Статья получена: 23.10.2019
- Статья опубликована: 15.11.2015
- URL: https://hum-ecol.ru/1728-0869/article/view/16969
- DOI: https://doi.org/10.17816/humeco16969
- ID: 16969
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Ключевые слова
Полный текст
Россия - самая холодная страна в мире [16]. Большая часть ее территории является зоной с суровыми климатогеографическими условиями, дискомфортными для проживания и трудовой деятельности. К ним относятся резкие сезонные, меж- и внутрисуточные перепады атмосферного давления, холодовое воздействие, резкое изменение фотопериодичности и колебания магнитного поля Земли [10, 17]. Ведущим фактором, определяющим специфику Севера, является холод [3, 6, 18], под которым понимается сочетание метеорологических условий, если их воздействие сопряжено с риском возникновения различных нарушений теплового состояния или развития холодовой травмы. Жизнь в этих условиях предъявляет повышенные требования к функциональным системам организма, в том числе и к системе кровообращения. Сердечно-сосудистая система одной из первых включается в компенсаторно-приспособительные реакции, направленные на уравновешивание с внешней средой [4, 11, 15], способствуя продвижению такого 13 Экологическая физиология Экология человека 2015.11 объема крови по сосудам, который необходим для обеспечения энергетических потребностей организма, что играет важную роль в поддержании его гомеостаза [1, 7, 8, 12]. В реальных климатических и производственных условиях Севера локальное холодовое воздействие у человека испытывают лицо, верхние дыхательные пути, а также часто кисти и стопы. Поэтому исследование влияния локального охлаждения кистей и стоп на состояние сердечно-сосудистой системы имеет важное научно-практическое значение. Цель исследования: выявить особенности реакций сердечно-сосудистой системы на локальное охлаждение кожи кисти и стопы у юношей. Методы В исследовании приняли участие практически здоровые юноши (n = 27) в возрасте от 17 до 20 лет, родившиеся и постоянно проживающие в условиях Европейского Севера. Существуют различные методики проведения локальной холодовой пробы с использованием как одной температуры, так и нескольких разных температур [2, 13, 14]. Нами была выбрана методика на основе предложений I. Holmer [20], который различает три уровня напряжения организма при различных температурах применительно к охлаждению конечностей: лёгкое напряжение (температура 24 °С), умеренное (15 °С) и сильное (8 °С). Исследование проводилось с использованием аппаратно-программного комплекса «Система интегрального мониторинга “СИМОНА 111”». Измерения осуществлялись в первой половине дня в помещении с комфортными микроклиматическими условиями, через 1,5-2 часа после приема пищи, в условиях относительного физиологического покоя в положении лежа на спине после 15-минутного отдыха. У испытуемых фиксировались исходные (фоновые) показатели и показатели сразу после применения холодовой нагрузки, которая заключалась в погружении кисти на одну минуту в сосуд с холодной водой с температурой 24, 15 и 8 °С. Период восстановления после каждой пробы составлял 25 минут. Точно так же осуществлялось и охлаждение стопы. С помощью метода трансторакальной тетраполяр-ной реографии по Кубичеку в модификации Шраме-ка - Бернштейна [19] у испытуемых оценивались следующие функциональные показатели центральной гемодинамики: • показатели преднагрузки - отклонение от нормы волемического статуса (ВОЛ, %); • показатели сократимости миокарда - индекс состояния инотропии (ИСИ, 1/сек2), индекс сократимости миокарда (ИСМ, 1 000/сек), отклонение от нормы сократимости левого желудочка (ИНО, %); • показатели постнагрузки - пульсовой индекс периферического сосудистого сопротивления (ПИПСС, 10-3 хдин*сек/см5/м2); • показатели работы левого желудочка (минутный индекс работы левого желудочка (МИРЛЖ, кг-м/ мин/м2), ударный индекс работы левого желудочка (УИРЛЖ, г-м/уд/м2); • основные показатели, характеризующие гемо-динамический статус: среднее артериальное давление (АДср, мм рт. ст.), частота сердечных сокращений (ЧСС, уд/мин), ударный индекс (УИ, мл/уд/м2), сердечный индекс (СИ, л/мин/м2). Артериальное давление измерялось с помощью встроенного электронно-измерительного блока методом сфигмоманометрии. Анализ результатов исследования проводился с помощью статистического пакета SPSS 17.0. Проверка на нормальность распределения данных осуществлялась при помощи критерия Шапиро - Уилка (для выборок до 50 наблюдений). Так как данные не подчинялись закону нормального распределения, результаты описательной статистики для них представлялись в виде медианы (Me), первого и третьего (Q1 и Q3) квартилей. Для сравнения групп применялся непараметрический критерий Фридмана, для попарных сравнений - одновыборочный критерий Вилкоксона для зависимых выборок с поправкой Бонферрони. Критический уровень значимости принимался равным 0,05. Обследование контингентов проводилось с соблюдением этических норм, изложенных в Хельсинкской декларации и Директивах Европейского сообщества (8/609 ЕС). Результаты При анализе гемодинамических показателей, полученных в ходе исследования при локальном охлаждении кисти, были выявлены следующие изменения (табл. 1). Установлено, что после стимуляции терморецепторов кожи кисти у юношей в водной среде с температурой 24 °С не происходит значимых изменений показателей ВОЛ, АДср, ЧСС, УИ и СИ. Можно отметить тенденцию к увеличению показателей ЧСС и АДср. Кроме того, незначительно увеличились показатели сократимости миокарда: ИСИ, ИНО; показатели постнагрузки ПИПСС и показатели интенсивности работы левого желудочка: УИРЛЖ, МИРЛЖ. Значимые изменения происходят после стимуляции терморецепторов кожи кисти у юношей в водной среде с температурой 15 °С. Отмечалось незначительное возрастание доли ВОЛ, что, в свою очередь, вызывает увеличение АДср (р = 0,014), незначительное повышение сократимости миокарда: ИСМ, ИНО, а также статистически значимое увеличение УИ (р = 0,005), незначительное увеличение СИ. Эти изменения являются следствием увеличения УИРЛЖ. Показатель МИРЛЖ незначительно снижается. Одновременно статистически значимо снижается ЧСС (р = 0,002) и периферическое сопротивление сосудов: ПИПСС (р = 0,001) по сравнению с фоновыми значениями. Локальное охлаждение кисти в водной среде с температурой 8 °С вызывало незначительное уве 14 Экология человека 2015.11 Экологическая физиология Таблица 1 Изменение показателей гемодинамики у юношей (n = 27) в ответ на локальное охлаждение кожи кисти, Md (Q1; Q3) Показатель Этап исследования p p 1-2 p 1-3 p 1-4 1 2 3 4 ВОЛ, % 8,00 (-2,00; 23,00) 10,00 (-2,00; 21,00) 9,00 (-4,00; 17,00) 9,00 (-6,00; 18,00) 0,754 ИСИ, 1/сек 1,75 (1,38; 2,15) 1,79 (1,33; 2,18) 1,69 (1,56; 1,94) 1,67 (1,35; 1,92) 0,175 ИСМ, 1000/ сек 90,00 (75,00; 114,00) 88,00 (75,00; 105,00) 97,00 (80,00; 112,00) 96,00 (82,00; 105,00) 0,390 ИНО, % 40,00 (7,00; 55,00) 42,00 (4,00; 55,00) 41,00 (27,00; 53,000) 39,00 (17,00; 52,00) 0,504 ПИПСС, 10-3хдинхсек/ см5/м2 90,00 (80,00; 110,00) 91,00 (79,00; 115,00) 85,00 (76,00; 95,00) 88,00 (76,00; 106,00) <0,001 0,330 0,001 0,012 УИРЛЖ, гхм/ уд/м2 77,00 (67,00; 96,00) 80,00 (67,00; 99,00) 84,00 (76,00; 93,00) 83,00 (70,00; 93,00) 0,506 мирлж, кгхм/мин/м2 5,20 (4,40; 6,00) 5,50 (4,30; 6,70) 5,10 (4,60; 6,30) 5,20 (4,60; 6,00) 0,690 АДср, мм рт. ст. 83,00 (80,00; 93,00) 84,00 (80,00; 92,00) 84,00 (80,00; 89,00) 82,00 (78,00; 88,00) 0,027 0,918 0,014 0,041 ЧСС, уд/мин 66,00 (60,00; 74,00) 70,00 (61,00; 76,00) 62,00 (59,00; 73,00) 63,00 (58,00; 69,00) <0,001 0,920 0,002 0,001 УИ, мл/уд/ м2 74,00 (59,00-81,00) 74,00 (60,00; 82,00) 78,00 (68,00; 81,00) 77,00 (66,00; 80,00) 0,004 0,506 0,005 0,028 СИ, л/мин/м2 4,60 (3,50; 5,60) 5,00 (3,40; 5,80) 4,90 (3,90; 5,30) 4,70 (4,10; 5,20) 0,237 Примечание. Сравнение зависимых выборок осуществлялось ходное состояние до охлаждения, 2 - охлаждение до 24 °С, 3 личение доли ВОЛ, что явилось причиной несущественного повышения ИСМ и УИРЛЖ. Кроме того, незначительно снижается величина ИСИ. Также незначительно повышается УИ и СИ, что приводит к снижению величины ПИПСС и значимому снижению ЧСС (р = 0,001). При анализе гемодинамических показателей, полученных в ходе исследования при локальном охлаждении стопы, были выявлены следующие изменения (табл. 2). Анализ показателей центральной и периферической гемодинамики у юношей при локальном охлаждении стопы в водной среде с температурой 24 °С не выявил существенных изменений по сравнению с фоновыми значениями. Установлено повышение доли ВОЛ, что привело, в свою очередь, к незначительному снижению ИСМ и ИСИ. Отмечалось незначительное повышение СИ, УИРЛЖ и МИРЛЖ, что привело к снижению ПИПСС. При охлаждении стопы в водной среде температурой 15 °С значимые изменения произошли лишь с показателем ЧСС, который снизился (р = 0,008), что, вероятно, является результатом повышения доли ВОЛ по сравнению с фоновыми значениями. Остальные показатели существенных изменений не претерпели. При локальном охлаждении стопы в водной среде с температурой 8 °С отмечалось значимое увеличение отклонения от середины средних значений ВОЛ (р = 0,001), что привело к снижению ИСМ и ПИПСС. Кроме того, незначительно повысились показатели СИ и МИРЛЖ. непараметрическим критерием Т-Вилкоксона, Md (Qp Q3). 1 - ис-охлаждение до 15 °С, 4 - охлаждение до 8 °С. Обсуждение результатов Известно, что локальное воздействие холода вызывает α-адренергическую реакцию [9]. Исходным пунктом афферентной информации при локальном холодовом воздействии на организм являются прежде всего периферические кожные терморецепторы -окончания центростремительных нервов. Возбуждение холодовых рецепторов приводит к активации центров терморегуляции, что, в свою очередь, активизирует эрготропную активность симпатической нервной системы. Проведенное исследование позволило выявить у юношей изменения центральной и периферической гемодинамики в ответ на холодовую стимуляцию периферических терморецепторов кожи кисти и стопы в водной среде с температурой 24, 15 и 8 °С. Установлено, что у юношей после стимуляции терморецепторов кожи кисти водой с температурой 24 °С значимых изменений показателей АДср, ЧСС, УИ и СИ не происходит. В нашем исследовании при данной температуре показатели ЧСС и АДср имели тенденцию к увеличению на 6,0 и 1,2 % соответственно. Кроме того, незначительно увеличились показатели сократимости миокарда: ИСИ на 2,3 %, ИНО на 1,5 %; показатели постнагрузки ПИПСС на 1,1 %, ИПСС на 1,65 % и показатели интенсивности работы левого желудочка: УИРЛЖ на 3,9 %, МИРЛЖ на 5,8 %. Незначительные изменения показателей центральной гемодинамики после стимуляции терморецепторов кожи кисти при температуре 24 °С свидетельствуют о том, что данная температура является недостаточным раздражителем для необходимо 15 Экологическая физиология Экология человека 2015.11 Таблица 2 Изменение показателей гемодинамики у юношей (n = 27) в ответ на локальное охлаждение кожи стопы, Мd (Q1; Q3)) Показатель Этап исследования p p 1-2 p 1-3 p 1-4 1 2 3 4 ВОЛ, % 8,00 (-2,00; 23,00) 9,00 (-2,00-19,00) 14,00 (-2,00; 24,00) 16,00 (5,00; 24,00) 0,001 0,355 0,280 0,001 ИСИ, 1/сек2 1,75 (1,38; 2,15) 1,56 (1,25; 1,77) 1,62 (1,33; 1,92) 1,53 (1,20; 2,00) 0,251 ИСМ, 1000/ сек 90,00 (75,00; 114,00) 86,00 (63,00; 108,00) 90,00 (72,00; 118,00) 84,00 (69,00; 105,00) 0,296 ИНО, % 40,00 (7,00; 55,00) 40,00 (4,00; 51,00) 42,00 (16,00; 52,00) 41,00 (13,00; 58,00) 0,388 ПИПСС, 10-3хдинхсек/ см5/м2 90,00 (80,00; 110,00) 87,00 (80,00; 107,00) 88,00 (79,00; 99,00) 89,00 (83,00; 108,00) 0,268 УИРЛЖ, гхм/ уд/м2 77,00 (67,00; 96,00) 84,00 (66,00; 92,00) 87,00 (74,00; 93,00) 86,00 (74,00; 101,00) 0,002 0,909 0,211 0,016 мирлж, кгхм/мин/м2 5,20 (4,40; 6,00) 5,40 (4,40; 6,10) 5,20 (4,50; 6,40) 5,70 (4,80; 6,30) 0,008 0,194 0,450 0,400 АДср, мм рт. ст. 83,00 (80,00; 93,00) 84,00 (81,00; 91,00) 87,00 (81,00; 92,00) 88,00 (83,00; 95,00) 0,002 0,466 0,492 0,158 ЧСС, уд/мин 66,00 (60,00; 74,00) 65,00 (61,00; 72,00) 65,00 (59,00; 69,00) 65,00 (59,00; 72,00) 0,032 0,056 0,008 0,121 УИ, мл/уд/ м2 74,00 (59,00-81,00) 74,00 (61,00; 80,00) 77,00 (69,00; 81,00) 74,00 (64,00; 80,00) 0,142 СИ, л/мин/м2 4,60 (3,50; 5,60) 4,70 (4,10; 5,30) 4,70 (4,10; 5,30) 4,80 (3,90; 5,50) 0,038 0,091 0,517 0,879 Примечание. Сравнение зависимых выборок осуществлялось непараметрическим критерием Т-Вилкоксона, Мd (Q1; Q3). 1 - исходное состояние до охлаждения, 2 - охлаждение до 24°С, 3 - охлаждение до 15 °С, 4 - охлаждение до 8 °С. сти и реализации компенсаторно-приспособительной деятельности сердечно-сосудистой системы. Значимые изменения происходят после стимуляции терморецепторов кожи кисти у юношей в водной среде с температурой 15 0С. Отмечалось возрастание доли ВОЛ на 12,5 %, что, в свою очередь, вызывает значимое увеличение АДср на 1,2 %, незначительное повышение сократимости миокарда: ИСМ - на 7,8 %, ИНО - на 2,5 %, а также значимое увеличение УИ на 5,4 %, тенденцию к увеличению СИ на 8,7 %. Эти изменения являются следствием увеличения УИРЛЖ на 9,1 %. Показатель МИРЛЖ незначительно снижается на 1,9 %. Одновременно значимо снижается ЧСС на 6,1 % и периферическое сопротивление сосудов: ПИПСС ниже на 5,5 % по сравнению с фоновыми значениями. Выявленные изменения, вероятно, связаны с активацией симпа-тоадреналовой системы и могут свидетельствовать о запуске компенсаторно-рефлекторного механизма поддержания гомеостаза при локальном охлаждении кисти в водной среде с температурой 15 0С. Локальное охлаждение кисти в водной среде с температурой 8 0С вызывало увеличение доли ВОЛ на 12,5 %, что явилось причиной незначительного повышения ИСМ на 6,7 % и УИРЛЖ на 7,8 %. Кроме того, незначительно снижается величина ИСИ на 4,6 %. Также повышается УИ и СИ на 4,0 и 2,2 % соответственно, что приводит к снижению величины ПИПСС на 2,2 % и значимому снижению ЧСС на 4,5 %. Выявленное снижение величины ИСИ является результатом снижения ПИПСС. Возможно, незначительные изменения при локальном охлаждении кисти при данной температуре можно объяснить блокированием холодовых рецепторов и мелких нервных волокон [5, 9]. При анализе показателей центральной и периферической гемодинамики у юношей при локальном охлаждении стопы в водной среде с температурой 24 °С существенных изменений по сравнению с фоновыми значениями не отмечалось. Выявлено повышение доли ВОЛ на 12,5 %, что привело, в свою очередь, к незначительному снижению ИСМ и ИСИ на 4,4 и 10,9 % соответственно. Отмечалось незначительное повышение СИ на 2,2 %, УИРЛЖ на 9 % и МИРЛЖ на 3,5 %, что привело к снижению ПИПСС на 3,3 %. При охлаждении стопы в водной среде с температурой 15 0С значимые изменения произошли лишь с показателем ЧСС, который снизился на 1,5 %, что, вероятно, является результатом повышения доли ВОЛ на 7,5 % по сравнению с фоновыми значениями. Остальные показатели существенных изменений не претерпели. При локальном охлаждении стопы в водной среде с температурой 8 °С отмечалось значимое увеличение отклонения от середины средних значений ВОЛ на 100 %, что привело к снижению ИСМ на 6,7 % и ПИПСС на 1,1 %. Кроме того, незначительно повысились показатели СИ на 4,3 % и МИРЛЖ на 9,6 %. Таким образом, локальное охлаждение кожи кисти и стопы вызывает значимое повышение показателей преднагрузки, сократимости миокарда, постнагрузки, работы левого желудочка и артериального давления, а также снижение частоты сердечных сокращений. При 16 Экология человека 2015.11 Экологическая физиология анализе показателей центральной гемодинамики отмечалась наибольшая реактивность сердечно-сосудистой системы после локального охлаждения кожи кисти в водной среде с температурой 15 °С, наименьшая - с температурой 24 °С. При этом более выраженные изменения происходят при охлаждении стопы.Об авторах
Андрей Борисович Гудков
Северный государственный медицинский университет; Институт медико-биологических исследований Северного (Арктического) федерального университета имени М. В. Ломоносова
Email: gudkovab@nsmu.ru
доктор медицинских наук, профессор, заслуженный работник высшей школы РФ, директор института гигиены и экологии человека; главный научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории функциональных резервов организма 163000, г. Архангельск, пр. Троицкий, д. 51
Е В Коробицына
Северный государственный медицинский университет; Институт медико-биологических исследований Северного (Арктического) федерального университета имени М. В. Ломоносоваг. Архангельск
Л А Мелькова
Институт медико-биологических исследований Северного (Арктического) федерального университета имени М. В. Ломоносоваг. Архангельск
А В Грибанов
Институт медико-биологических исследований Северного (Арктического) федерального университета имени М. В. Ломоносоваг. Архангельск
Список литературы
- Агаджанян Н. А., Коновалова Г. М., Ожева Р. Ш., Уракова Т. Ю. Воздействие внешних факторов на формирование адаптационных реакций организма человека // Новые технологии. 2010. № 2. С. 142-144.
- Аронов Д. М., Лупанов В. П. Функциональные пробы в кардиологии. 2-е изд. М. : МЕДпресс-информ, 2003. С. 179-180.
- Бочаров М. И. Физиологические проблемы защиты человека от холода (Науч. докл.: сер. препринтов, № 34-04). Сыктывкар, 2004. 40 с.
- Варламова М. Г., Евдокимов В. Г. Изменения параметров электрокардиограммы у мужчин Европейского Севера // Физиология человека. 2002. Т. 28, № 6. С. 109-114.
- Голохваст К. С., Чайка В. В. Некоторые аспекты механизма влияния низких температур на человека и животных (литературный обзор) // Вестник новых медицинских технологий, 2011. Т. 18, № 2. С. 486.
- Гудков А. Б., Попова О. Н., Пащенко А. В. Физиологические реакции человека на локальное холодовое воздействие : монография. Архангельск : Изд-во СГМУ, 2012. 145 с.
- Гудков А. Б., Мосягин И. Г., Иванов В. Д. Характеристика фазовой структуры сердечного цикла у новобранцев учебного центра ВМФ на Севере // Военно-медицинский журнал. 2014. Т. 335, № 2. С. 58-59.
- Карпин В. А., Филатова О. Е., Солтыс Т. В., Соколова А. А., Башкатова Ю. В., Гудков А. Б. Сравнительный анализ и синтез показателей сердечно-сосудистой системы у представителей арктического и высокогорного адаптивных типов // Экология человека, 2013. № 7. С. 3-9.
- Козырева Т. В., Воронова И. П. Вовлечение нейрогеномного уровня регуляции в процессы поддержания температурного гомеостаза организма на холоде // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2014. Т. 18, № 4/3. С. 1 100-1 109.
- Никитин Ю. П., Хаснулин В. И., Гудков А. Б. Современные проблемы северной медицины и усилия учёных по их решению // Вестник Северного (Арктического) федерального университета. Серия: Медико-биологические науки. 2014. № 3. С. 63-72.
- Нифонтова О. Л, Литовченко О. Л., Гудков А. Б. Показатели центральной и периферической гемодинамики детей коренной народности Севера // Экология человека. 2010. № 1. С. 28-32.
- Оляшев Н. В., Варенцова И. А., Пушкина В. Н. Показатели кардиореспираторной системы у юношей с разными типами кровообращения // Экология человека. 2014. № 4. С. 28-33.
- Орлов Г. А. Хроническое поражение холодом. Л. : Медицина, 1978. 168 с.
- Пащенко А. В., Гудков А. Б., Волосевич А. И. Реакция срединных структур головного мозга на локальное охлаждение по данным ЭЭГ // Экология человека. 2001. № 4. С. 43-45.
- Пушкина В. Н., Грибанов А. В. Сезонные изменения взаимоотношений показателей кардиореспираторной системы у юношей в условиях циркумполярного региона // Экология человека. 2012. № 9. С. 26-31.
- Ревич Б. А., Шапошников Д. А., Кершенгольц Б. М. Климатические изменения как фактор риска здоровья населения Российской Арктики // Проблемы здравоохранения и социального развития Арктической зоны России. М., 2011. С. 10-11.
- Хаснулин В. И. Введение в полярную медицину. Новосибирск : СО РАМН, 1998. 337 с.
- Чащин В. П., Сюрин С. А., Гудков А. Б., Попова О. Н., Воронин А. Ю. Воздействие промышленных загрязнений атмосферного воздуха на организм работников, выполняющих трудовые операции на открытом воздухе в условиях холода // Медицина труда и промышленная экология. 2014. № 9. С. 20-26.
- Bernstein D. P., Lemmens H. J. M. Stroke volume equation for impedance cardiography // Medical & Biological Engineering & Computing 2005, Vol. 43.
- HolmerI. Risk assesmenin cold environment // Barents. 1998. Vol. 1, N 3. P. 77-79.
Дополнительные файлы
