CHANGES IN CENTRAL HEMODYNAMICS AFTER LOCAL SKIN COOLING IN FEMALES

Full Text

В естественных природно-климатических районах с холодным климатом [1, 7], а также в условиях производственных процессов, выполняемых на открытой территории или в неотапливаемых помещениях, влиянию локального холодового воздействия у человека подвержены не только верхние дыхательные пути и лицо, но и кисти рук и стопы, что отражается на функциональном состоянии кардиореспираторной системы и может приводить к различным повреждениям здоровья [3, 10]. В настоящее время в литературе имеются сведения о влиянии локального охлаждения рук и стоп на показатели функции внешнего дыхания [2, 4]. Между тем исследования по влиянию локального охлаждения кожи на сердечно-сосудистую систему носят единичный характер, и проводились они только у мужчин [6, 9], в то время как сведения о реакции сердечно-сосудистой системы на локальное охлаждение рук у женщин, а также сведения о влиянии на сердечно-сосудистую систему локального охлаждения стопы практически отсутствуют. Известны 20 Экология человека 2019.11 Экологическая физиология различные методики проведения локальной холодовои пробы с использованием как одной температуры, так и нескольких разных температур. Применительно к охлаждению конечностей, по мнению J. Holmer [11], различают три уровня напряжения организма при различных температурах: лёгкое напряжение (температура 24 °С), умеренное напряжение (15 °С) и сильное напряжение (8 °С). В интервале этих температур и проводилось нами локальное охлаждение. Цель исследования - выявить особенности реакции центральной гемодинамики на локальное холодовое воздействие на кожу кисти и стопы у девушек. Методы Обследованы 30 девушек в возрасте от 17 до 20 лет, родившихся и постоянно проживающих в условиях Арктической зоны Российской Федерации. Обследовались только здоровые лица, которых отбирали по официальным критериям Всемирной организации здравоохранения. У испытуемых оценивались следующие функциональные показатели центральной гемодинамики: • показатели преднагрузки - отклонение от нормы волемического статуса (ВОЛ, %); • сократимости миокарда - индекс состояния ино-тропии (ИСИ, 1/сек2), индекс сократимости миокарда (ИСМ, 1 000/сек), отклонение от нормы сократимости левого желудочка (ИНО, %), коэффициент напряжения миокарда (КНМ, у.е.); • постнагрузки - пульсовой индекс периферического сосудистого сопротивления (ПИПСС, 10-3 хдин*сек/см5/м2); • работы левого желудочка (минутный индекс работы левого желудочка (МИРЛЖ, кг-м/мин/м2), ударный индекс работы левого желудочка (УИРЛЖ, гхм/уд/м2); • основные показатели гемодинамического статуса: среднее артериальное давление (АДср, мм рт. ст.), ударный индекс (УИ, мл/уд/м2). Артериальное давление измерялось с помощью встроенного электронно-измерительного блока методом сфигмоманометрии. Исследование осуществлялось с помощью аппаратно-программного комплекса Система интегрального мониторинга «СИМОНА 111». В качестве модельной нагрузки использовалась холодовая проба с локальной гипотермией кисти и стопы в воде в течение 1 мин с температурной градацией 24, 15 и 8 °С [11]. После каждой из проб период восстановления составлял 25 мин [8]. Анализировались результаты исследования с помощью статистического пакета SPSS 21.0. Нормальность распределения данных проводилась 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 проводилось с соблюдением этических норм, изложенных в Хельсинкской декларации и Директивах Европейского сообщества (8/609 ЕС). Результаты В условиях локального охлаждения кожи кисти у девушек статистически значимые изменения произошли с показателями, характеризующими сократимость Таблица 1 Изменение показателей центральной гемодинамики у девушек (n =30) в ответ на локальное охлаждение кожи кисти Показатель Этап исследования р р р р р р 1 2 3 4 р 1-2 1-3 1-4 2-3 2-4 3-4 ВОЛ, % 8,50 (-12,75-18,50) 3,50 (-6,75- 17,00) 2,50 (-7,00-19,25) 2,50 (-10,00-15,00) 0,947 ИСИ, 1/с2 1,90 (1,47-2,34) 1,89 (1,49-2,46) 1,78 (1,43-2,09) 1,74 (1,32-2,09) <0,001 0,143 0,012 0,007 0,007 0,002 0,414 ИСМ, 1000/с 98,50 (86,00-116,50) 97,50 (87,25-119,25) 96,00 (78,00-108,25) 97,00 (70,50-107,75) 0,001 0,096 0,033 0,010 0,002 <0,001 0,290 ИНО, % 52,00 (18,50-99,25) 50,50 (22,75-89,25) 54,00 (17,00-82,75) 55,50 (22,50-79,75) 0,274 КНМ, у. е. 74,50 (66,75-86,25) 72,50 (62,50-82,25) 70,00 (60,00-75,50) 70,50 (60,75-77,50) <0,001 0,069 <0,001 0,002 0,005 0,031 0,873 ПИПСС, 10-3х динхс/ см5/м2 88,50 (65,75-114,25) 88,00 (69,75-107,75) 80,50 (67,00-110,25) 81,50 (69,25-109,50) 0,123 УИРЛЖ, гхм/ уд/м2 84,50 (62,50-105,75) 79,50 (63,00-106,25) 75,50 (60,75-104,25) 79,00 (62,75-98,75) 0,122 МИРЛЖ, кгхм/мин/м2 5,70 (4,35-7,72) 5,60 (4,25-7,55) 5,30 (4,00-6,95) 5,25 (3,95-6,45) 0,028 0,298 0,003 0,002 0,006 0,007 0,530 АДср, мм рт. ст. 83,00 (77,00-89,00) 82,50 (78,00-88,00) 81,00 (74,75-87,00) 81,50 (75,00-86,25) 0,095 УИ, мл/уд/м2 73,50 (55,75-91,00) 73,00 (59,75-89,25) 76,50 (59,25-88,75) 76,50 (57,25-89,25) 0,462 Примечания для табл. 1 и 2: Сравнение зависимых выборок осуществлялось непараметрическим критерием Т-Вилкоксона, Мd (Q1-Q3). 1 - исходное состояние до охлаждения, 2 - охлаждение при 24 °С, 3 - охлаждение при 15 °С, 4 - охлаждение при 8 °С. 21 Экологическая физиология Экология человека 2019.11 Таблица 2 Изменение показателей центральной гемодинамики у девушек (n=30) в ответ на локальное охлаждение кожи стопы Показатель Этап исследования р р 1-2 р 1-3 р 1-4 р 2 - 3 р 2-4 р 3-4 1 2 3 4 ВОЛ, % 8,50 ( - 12,75-18,50) 2,00 (-8,25-13,25) 2,50 (-5,25-19,50) 8,50 (-5,00-27,75) 0,001 0,765 0,166 0,106 0,016 0,003 0,023 ИСИ, 1/с2 1,90 (1,47-2,34) 1,93 (1,54-2,06) 1,67 (1,30-2,00) 1,62 (1,31-2,09) 0,001 0,524 0,002 0,003 0,004 0,014 0,882 ИСМ, 1000/с 98,50 (86,00-116,50) 97,00 (77,25 - 108,50) 91,00 (72,50-105,25) 88,50 (72,00-103,50) <0,001 0,031 <0,001 <0,001 0,009 <0,001 0,294 ИНО, % 52,00 (18,50-99,25) 54,50 (20,50-81,00) 57,00 (15,75 - 73,25) 51,50 (14,00 - 77,75) 0,001 0,238 0,054 0,043 0,016 0,013 0,262 КНМ, у. е. 74,50 (66,75 - 86,25) 69,00 (62,75 - 78,00) 71,00 (65,50-77,25) 74,50 (66,75-84,00) 0,038 0,025 0,228 0,957 0,164 0,010 0,053 ПИПСС, 10-3х динхс/ см5/м2 88,50 (65,75-114,25) 86,00 (69,25 - 107,75) 93,00 (71,50-108,75) 85,50 (75,00-120,50) 0,034 0,393 0,688 0,163 0,027 0,002 0,021 УИРЛЖ, гхм/ уд/м2 84,50 (62,50-105,75) 79,50 (61,00-102,75) 78,00 (58,75-101,75) 83,00 (62,75-110,50) 0,112 МИРЛЖ, кгхм/мин/м2 5,70 (4,35 - 7,72) 5,50 (4,15 - 6,70) 5,65 (4,18-7,10) 5,45 (4,52-7,65) 0,003 0,007 0,087 0,399 0,077 0,001 0,017 АДср, мм рт. ст. 83,00 (77,00 - 89,00) 81,00 (75,75-90,00) 83,00 (77,75-89,25) 86,50 (80,00-93,50) <0,001 0,477 0,855 0,013 0,060 <0,001 <0,001 УИ, мл/уд/м2 73,50 (55,75-91,00) 73,50 (60,00-91,00) 71,50 (57,50-88,75) 71,50 (55,50-88,00) 0,576 миокарда (ИСИ, ИСМ, КНМ) и работу левого желудочка (МИРЛЖ) (табл. 1). Так, при температуре воды 15 и 8 °С статистически значимо снизились ИСИ на 6,3 % (р = 0,012) и 8,2 % (р = 0,007), ИСМ на 2.5 % (р = 0,033) и 1,5 % (р = 0,010), КНМ на 6 % (р < 0,001) и 5,4 % (р = 0,002) и МИРЛЖ на 7,0 % (р = 0,003) и 8,0 % (р = 0,002). Следует подчеркнуть, что указанные выше изменения в деятельности центральной гемодинамики произошли в ответ на локальное воздействие воды только температурой 15 и 8 °С. Анализ полученных результатов показал, что локальное холодовое воздействие на кожу стопы вызывает ответные физиологические реакции со стороны центральной гемодинамики. При этом у девушек статистически значимые изменения произошли с показателями сократимости миокарда (ИСИ, ИСМ, ИНО, КНМ), работы левого желудочка (МИРЛЖ) и АДср (табл. 2). Так, локальное охлаждение кожи стопы водой температурой 24 °С привело к статистически значимому понижению ИСМ на 1,5 % (р = 0,031), КНМ на 7,4 % (р = 0,025) и МИРЛЖ на 3.5 % (р = 0,007). Примечательно, что погружение стопы в холодную воду при температуре 15 °С вызвало статистически значимое понижение ИСИ на 12,1 % (р = 0,002) и ИСМ на 7,6 % (р < 0,001). Следует отметить, что после холодового воздействия водой температурой 8 °С отмечалось статистически значимое понижение ИСИ на 14,7 % (р = 0,003), ИСМ на 10,2 % (р < 0,001), ИНО, характеризующего процентное отклонение от нормы сократимости левого желудочка, на 0,5 % (р = 0,043) и возрастание АДср на 4,2 % (р = 0,013). Обсуждение результатов Как известно, локальное холодовое воздействие вызывает возбуждение а-адренорецепторов [5]. Пе риферические термочувствительные рецепторы кожи (окончания центростремительных нейронов) служат отправной точкой афферентных сигналов в условиях локального воздействия холодового фактора на организм. Терморегуляторные центры активируются при возбуждении терморецепторов, реагирующих на холод, что ведет к повышению активности симпатического отдела нервной системы. Выполненная работа показала, что локальное холодовое воздействие на периферические терморецепторы кожи кисти и стопы водой различной температуры (24, 15 и 8 °С) приводит к изменениям со стороны центральной гемодинамики у девушек. Так, установлено, что при локальном охлаждении кожи кисти и стопы отмечается статистически значимое снижение индекса состояния инотропии, отражающего максимальное ускорение крови при выбросе из левого желудочка в аорту, индекса сократимости миокарда, отражающего максимальную скорость выброса крови из левого желудочка в аорту, а также коэффициента напряжения миокарда, характеризующего эффективность сердечных сокращений. Снижение этих показателей указывает на ухудшении сократимости миокарда при локальном охлаждении, в связи с чем снижается и минутный индекс работы левого желудочка, характеризующий насосную функцию сердца (мощность сердечного насоса). Установленные изменения центральной гемодинамики у девушек в данных условиях, указывающие на напряжение адаптационных механизмов, которые проявляются интенсификацией кровообращения, следует отнести к компенсаторно-приспособительным реакциям организма, обусловленным холодовым воздействием. Таким образом, в условиях локального охлаждения кожи у девушек отмечается нарастание напряженно 22 Экология человека 2019.11 Экологическая физиология сти функционирования центрального звена системы кровообращения. Локальное холодовое воздействие приводит к снижению сократимости миокарда и насосной функции сердца. По сравнению с кистью охлаждение стопы вызывает более выраженную реакцию со стороны центральной гемодинамики. Авторство Коробицына Е. В. участвовала в наборе первичного материала, анализе и интерпретации результатов, подготовила первый вариант статьи; Гудков А. Б. внес существенный вклад в концепцию и дизайн исследования, отредактировал и окончательно утвердил присланную в редакцию рукопись; Попова О. Н. существенно переработала статью на предмет важного интеллектуального содержания.

About the authors

E. V. Korobitsyna

Northern State Medical University

Email: korobicyna.elena@mail.ru

A. B. Gudkov

Northern State Medical University

O. N. Popova

Northern State Medical University

References

Supplementary files