COMPENSATORY AND ADAPTIVE BODY REACTIONS ON SHUTTLE TRAVEL FROM AND TO THE ARCTIC

Full Text

Введение К настоящему времени накоплен достаточно большой объем проведенных исследований, где показано, что климатические условия северных регионов по сравнению со средними широтами способствуют развитию в организме человека достаточно существенных физиологических перестроек. Данное направление всегда было приоритетным для отечественной науки и закреплено в целом ряде концепций и теорий, которые продолжают развиваться с учетом новых данных [1, 3, 5, 12, 13]. При этом, несмотря на совершенствование индивидуальных и коллективных форм защиты от неблагоприятных факторов окружающей среды, особенности природно-климатических условий Арктики предъявляют повышенные требования прежде всего к деятельности кислородтранспортных систем и кислородному режиму организма. Последнее во многом определяет у населения северного региона более высокий уровень дизрегуляторных расстройств и патологий со стороны внешнего дыхания, сердечнососудистой системы и системы крови по сравнению со среднеширотными данными [9]. Однако проблема определения «долевого участия» респираторного, циркуляторного и гематологического компонентов в ограничении адаптационного потенциала организма и возможности направленного прогноза формирования соответствующей патологии остается практически открытым. Это во многом связано с тем, что вопросы межсистемных взаимоотношений и эффективности компенсаторно-приспособительных механизмов с мультипараметрической оценкой по промежуточным и конечным результатам, а также разработка критериев направленной донозологической диагностики являются недостаточно изученными и во многом дискуссионными. Как результат продолжают активно обсуждаться вопросы, касающиеся физиологических стандартов и принципов гомеостатического регулирования функций организма в условиях северных регионов [11, 22]. В связи с этим рассмотрение эффектов совместной деятельности внешнего дыхания, сердечно-сосудистой системы и крови в исходном состоянии, а также в координатах «недостаточность функции - компенсация функции» как реальной основы физиологической метрологии живого организма в оценке индивидуального здоровья при действии неблагоприятных факторов окружающей среды является актуальным и требует более активного проведения фундаментальных и клинических исследований. Особое значение это приобретает при клинико-физиологической оценке трудовой деятельности в циркумполярных условиях, и прежде всего при вахтовой организации труда, а также у военнослужащих с учетом геостратегических интересов и выстраивании новой системы обеспечения безопасности страны в Арктическом регионе [2, 6, 7, 14, 20, 21]. Цель работы - дать комплексную оценку показателей внешнего дыхания, гемодинамики и крови у лиц мужского пола здоровой популяции при челночных меридиональных перемещениях на маршруте средние широты - Арктика с установлением эффективности и уравновешенности кислородтранспортных систем в обеспечении организма кислородом, выделением типологических особенностей межсистемной компенсации и разработкой критериев донозологической диагностики. Методологической основой проводимого исследования является общая теория функциональных систем [4, 18, 19]. Методы Согласно положениям Хельсинкской декларации экспериментальное исследование проводилось в двух группах мужчин первого зрелого возраста - работников геологоразведочных экспедиций (в каждой группе по 35 человек). Форма организации труда - вахта второго типа с меридиональными перемещениями из климатической зоны г. Тюмени (57°07' с. ш., постоянное место жительства) на п-ов Ямал (71°11' с. ш., место производственной деятельности) [21]. Был разработан дизайн исследования, включающий три этапа. На первом этапе все испытуемые (85 лиц мужского пола 25-35 лет) при поступлении на работу проходили углубленное общеклиническое обследование с определением исходных данных внешнего дыхания, гемодинамики и крови, а также установлением общих закономерностей и индивидуальных особенностей в системной организации обеспечения организма кислородом в условиях средних широт (г. Тюмень). На втором этапе проводились аналогичные исследования у тех же лиц на сертифицированной аппаратуре в условиях непосредственной производственной деятельности (п-ов Ямал) во все сезоны года. На заключительном этапе с учетом цели и задач исследования проводился сравнительный анализ исходных данных (средние широты) с данными, полученными «в полевых условиях» у вахтового контингента со стажем работы от 2 до 2,5 года (в среднем 20-23 челночных перемещения). Для установления объемных параметров и вентиляционных показателей легких (частота дыхательных движений - ЧДД, дыхательный объем - ДО, минутный объем дыхания - МОД) применялась спирография с определением минутного потребления кислорода (использовался оксиспирограф «Мета 1-25М»). Показатели легочной вентиляции и объема потребления кислорода ^О2) приводились в соответствии с данными барометрического давления, температуры и влажности воздуха к стандартным условиям [7]. Для определения морфофункциональных особенностей крови регистрировались следующие показатели: 31 Оригинальные статьи Экология человека 2021, № 12, с. 30-40 количество эритроцитов (Эр) в 1 мкл крови, содержание гемоглобина (НЬ), цветной показатель (ЦП), гематокрит (Ht) и средняя концентрация гемоглобина в одном эритроците (СКГ) [15]. Для оценки состояния кровообращения определялась частота сердечных сокращений (ЧСС), систолическое (САД) и диастолическое (ДАД) артериальное давление осциллографическим методом по Короткову, пульсовое давление (ПД = САД - ДАД), ударный объем (УО по методу Старра - Акуэль) и минутный объем кровообращения (МОК = УО х ЧСС) [10]. Дополнительно на основе системно-количественного подхода и комплексной оценки деятельности функциональной системы (ФУС) обеспечения организма О2 определяли показатели эффективности каждой из кислородтранспортных систем - МОК/ О2, МОД/О2, СКГ/О2, уравновешенность работы эффекторов - ЧСС/ЧДД, МОК/МОД, УО/ЧСС, ДО/ЧДД, СКГ/МОД, СКГ/МОК, интегральный показатель эффективности всей ФУС - ИПЭ = МОК х МОД х СКГ/О2 [8, 18, 19]. Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием программы Statistics 26.0 с расчетом параметрического t-критерия Стьюдента при сравнении средних значений независимых выборок и непараметрических критериев (U-критерий Манна - Уитни, H-критерий Краскела - Уоллиса) для выявления различий в уровне и распределении изучаемых показателей. Для измерения силы между двумя переменными вычислялся коэффициент корреляции по Пирсону и Спирмену. При сравнении средних данных, а также проверке статистических гипотез критический уровень значимости (р) в работе принимался 0,05. Результаты На первом этапе были изучены показатели внешнего дыхания, сердечно-сосудистой системы и крови у практически здоровых лиц 25-35 лет в условиях средних широт (исходные данные) с оценкой их типологической вариабельности в достижении конечного результата деятельности - эффективности обеспечения организма кислородом (табл. 1, 2). Из всей популяции обследуемых были выделены две группы лиц по соотношению пульса к частоте дыхания (ЧСС/ЧДД), которое характеризует уровень вегетативной интеграции между сердечно-сосудистой системой и внешним дыханием [19]. С этой целью использовался соответствующий подход с выделением «группового профиля» или «усредненного портрета» [17]. Так, в первую группу были включены лица, чьи значения превышали среднюю величину не менее чем на 1,4 стандартного отклонения (М + 0,25 с), что составило 35 человек, или 41,1 % от общего количества обследованных. Во второй группе были представлены только те индивидуумы, чьи значения были более чем на 1,4 ниже средней величины стандартного отклонения (М - 0,25 с), что составило также 35 человек, или 41,1 % от общего количества обследованных. Оставшееся количество составило 15 человек (17,8 %), показатели которых оказались в зоне средних величин (М ± 0,25 с) и которые были исключены из дальнейшего обследования. Анализ результатов проведенного исследования установил, что в первой группе показатель ЧСС/ ЧДД (М ± с) составил (4,25 ± 0,184) усл. ед., а во второй (4,93 ± 0,191) усл. ед. При этом межгруп-повые различия по данному параметру были статистически значимы (р < 0,001). Дополнительно для установления различия по уровню ЧСС/ЧДД между двумя выборками было проведено их сопоставление с учетом U-критерия Манна - Уитни. Результаты проведенных расчетов показали преобладание высоких значений средних рангов и суммы рангов в первой группе лиц по сравнению со второй группой: Mean Rank соответственно 43,3 и 27,7; Sum of Ranks 1 515.5 и 969,5. Как следствие, эмпирическое значение U-критерия (Mann-Whitney U) и р-уровень значимости (Asymp. Sig.) в серии сравнения был равен 339.5 с достоверностью 0,001, что подтверждает наличие неслучайных межгрупповых различий по уровню ЧСС/ЧДД. Кроме того, дополнительно был определен уровень отличий по исходным показателям - ЧСС и ЧДД (табл. 1). Анализ полученных данных также показал статистически значимое различие между указанными группами (соответственно по ЧСС 69,02 ± 2,13 и 73,97 ± 2,21; р < 0,001; по ЧДД 16,28 ± 1,15 и 14,77 ± 0,96; р < 0,001). При этом известно, что если при сопоставлении базовых показателей в предлагаемых выборках последние будут статистически значимо различаться, то это может быть основой для построения классификации и типологии испытуемых [17, 23-25]. В связи с этим установление статистически значимого различия распределения соответствующих признаков определило выделение типологий испытуемых, в частности «дыхательного типа» (ДД) и «сердечного типа» (СД). Последнее было подтверждено при комплексной (системно-количественной) оценке показателей дыхания, гемодинамики и крови ФУС обеспечения организма кислородом. Так, уже на уровне первичных показателей и их производных были выявлены статистически значимые межгрупповые различия практически по всем показателям, исключение составило содержание гемоглобина (р < 0,104). При этом если в первой группе в сравнительном аспекте отмечалось преимущественное увеличение показателей внешнего дыхания, то во второй - со стороны сердечно-сосудистой системы. При этом показатели красной крови по уровню статистической значимости как в первой, так и во второй группе занимали промежуточное положение (см. табл. 1). 32 Ekologiya cheloveka (Human Ecology) 2021, 12, pp. 30-40 Original Articles Таблица 1 Индивидуально-типологические особенности первичных показателей и их производных функциональной системы обеспечения организма кислородом мужчин 25-35 лет здоровой популяции в условиях средних широт Показатель Стати стическая характе ристика Группа Уровень значимости различия ДТ1 - СТ1 Первая дыхательный тип - ДТ1 (n = 35) Вторая сердечный тип - СТ1 (n = 35) ЧДД, в 1 мин M ± о 16,28 ± 1,15 14,77 ± 0,96 0,001 MR 46,89 24,11 ДО, мл M ± о 738,28 ± 49,43 663,14 ± 51,02 0,001 MR 47,79 23,21 МОД, л M ± о 11,97 ± 0,39 9,76 ± 0,63 0,001 MR 53,0 18,0 ЧСС, уд. мин. M ± о 69,02 ± 2,13 73,97 ± 2,21 0,001 MR 20,30 50,70 САД, мм рт. ст. M ± о 115,68 ± 3,76 118,11 ± 2,79 0,005 MR 28,70 42,30 ДАД, мм рт. ст. M ± о 72,51 ± 3,47 76,88 ± 3,54 0,005 MR 25,03 45,97 ПД, мм рт. ст. M ± о 43,17 ± 1,15 41,23 ± 1,11 0,001 MR 48,67 22,33 УО, мл M ± о 65,2 ± 3,19 64,25 ± 3,81 0,039 MR 40,51 30,49 МОК, л M ± о 4,49 ± 0,11 4,74 ± 0,15 0,001 MR 22,96 48,04 Эритроциты, млн/мкл M ± о 4,52 ± 0,19 4,64 ± 0,19 0,014 MR 29,50 41,50 ЦП, усл. ед. M ± о 0,93 ± 0,03 0,92 ± 0,02 0,006 MR 42,44 28,56 Гемоглобин, г/л M ± о 140,9 ± 2,38 142,1 ± 2,74 0,104 MR 31,54 39,46 СКГ, усл. ед. M ± о 3,26 ± 0,04 3,23 ± 0,07 0,028 MR 40,86 30,14 vo^ мл в 1 мин. M ± о 316,5 ± 15,68 308,4 ± 13,61 0,031 MR 40,74 30,26 Примечание. В табл. 1-4 MR - средний ранг межгруппового сравнения каждого показателя. В связи с этим полученные данные явились основой для последующего определения эффективности и уравновешенности кислородтранспортных систем в достижении общего приспособительного результата деятельности - обеспечении организма кислородом в условиях средних широт (табл. 2). Необходимо отметить, что уже в состоянии относительного покоя в оценке эффективности отдельных параметров ФУС обеспечения организмом О2 были установлены статистически значимые различия по всем показателям. В частности, у лиц второй группы (СТ;) по сравнению с первой (ДТ;) выявлены более высокий уровень соотношений МОК/02, МОК/МОД, ЧСС/ЧДД и более низкий УО/ЧСС, что может говорить о более высокой активации сердечно-сосудистой системы по сравнению с внешним дыханием в обеспечении организма кислородом. Так, по одному из основных показателей (МОК/02) было установлено увеличение на 8,3 % (соответственно 15,37 ± 0,98 и 14,19 ± 0,97; р < 0,001). Таблица 2 Показатели эффективности и уравновешенности функциональной системы обеспечения организма кислородом мужчин 25-35 лет здоровой популяции в условиях средних широт, усл. ед. Показа тель Стати стическая характе ристика Группа Уровень значи мости различия ДТ1 - СТ1 Первая дыхательный тип - ДТ1 (n = 35) Вторая сердечный тип - СТ1 (n = 35) МОК/О2 M ± о 14,19 ± 0,97 15,37 ± 0,98 0,001 MR 25,94 45,06 МОД/О2 M ± о 37,82 ± 2,09 31,64 ± 2,65 0,001 MR 52,43 18,57 СКГ/О2 M ± о 10,31 ± 0,51 10,47 ± 0,52 0,211 MR 32,46 38,54 Ь? fct О О S S M ± о 0,375 ± 0,017 0,486 ± 0,031 0,001 MR 18,0 53,1 УО/ЧСС M ± о 0,944 ± 0,74 0,868 ± 0,72 0,001 MR 45,79 25,21 ДО/ЧДД M ± о 45,35 ± 5,92 44,89 ± 6,18 0,375 MR 37,66 33,34 МОД/ СКГ M ± о 3,66 ± 0,13 3,02 ± 0,22 0,001 MR 52,94 18,06 мок/ СКГ M ± о 1,37 ± 0,042 1,47 ± 0,051 0,001 MR 21,94 49,03 ИПЭ M ± о 553,6 ± 38,53 484,5 ± 48,17 0,001 MR 49,03 21,97 Подтверждением этого является обратная закономерность у лиц первой группы с определением статистически значимых различий по показателям МОД/О2, МОК/МОД и ЧСС/ЧДД, которые характеризуют более выраженную активацию у них внешнего дыхания. В частности, по одному из ключевых показателей (МОД/О2) отмечено увеличение на 19,5 % (соответственно 37,81 ± 2,09 и 31,64 ± 2,65; р < 0,001). Это играет достаточно существенную роль как в оценке исходных данных, так и в прогнозе формирования функциональной активности сердечной деятельности и внешнего дыхания при воздействии неблагоприятных факторов окружающей среды. Также необходимым условием достоверного представления оптимальности функционирования ФУС обеспечения организма О2 является установление значений синтетического критерия напряжения всей совокупности эффекторов - интегрального показателя эффективности системы (ИПЭ). В целом ИПЭ выражает отношение общих энерготрат взаимодействующих эффекторов к величине достигнутого (ценой этих энерготрат) полезного приспособительного результата (ИПЭ = МОС х МОД х СКГ/О2). В наших исследованиях данный показатель в первой группе составил (553,6 ± 38,53), а во второй (484,5 ± 48,17) усл. ед. 33 Оригинальные статьи Экология человека 2021, № 12, с. 30-40 Таблица 3 Индивидуально-типологические особенности первичных показателей и их производных функциональной системы обеспечения организма кислородом у вахтовиков со стажем работы 2-2,5 года Показатель Ста тистическая характе ристика Группа Уровень значимости различия ДТ1 - СТ1 Первая дыхательный тип - ДТ1 (n = 35) Вторая сердечный тип - СТ1 (n = 35) ЧДД, в мин M ± о 17,77 ± 1,29* 15,91 ± 1,01** 0,001 MR 46,63 24,37 ДО, мл M ± о 815,28 ± 49,43* 713,14 ± 51,02** 0,001 MR 50,66 20,34 МОД, л M ± о 14,44 ± 0,53* 11,31 ± 0,68** 0,001 MR 53,0 18,0 ЧСС, уд. мин. M ± о 73,03 ± 2,13* 80,95 ± 2,21** 0,001 MR 18,37 52,63 САД, мм рт. ст. M ± о 118,18 ± 3,76* 123,81 ± 2,79** 0,001 MR 21,90 49,06 ДАД, мм рт. ст. M ± о 75,81 ± 3,47* 83,71 ± 3,54** 0,001 MR 20,09 50,91 ПД, мм рт. ст. M ± о 42,37 ± 1,15 40,11 ± 1,12** 0,001 MR 50,69 20,31 УО, мл M ± о 68,65 ± 3,25* 70,15 ± 3,82** 0,081 MR 32,31 38,69 МОК, л M ± о 5,01 ± 0,12* 5,67 ± 0,23** 0,001 MR 18,26 52,74 Эритроциты, млн/мкл M ± о 4,73 ± 0,19* 4,84 ± 0,19** 0,029 MR 30,20 40,80 ЦП, усл. ед. M ± о 0,91 ± 0,02* 0,89 ± 0,02** 0,052 MR 40,23 30,77 Гемоглобин, г/л M ± о 143,18 ± 2,38* 144,8 ± 2,74** 0,019 MR 29,80 41,20 СКГ, усл. ед. M ± о 3,31 ± 0,04* 3,29 ± 0,07** 0,134 MR 39,14 31,86 VO2, мл в мин M ± о 334,1 ± 14,7 328,4 ± 12,5** 0,132 MR 39,08 31,82 Примечание. * - статистически значимое различие с исходными данными (средние широты) у лиц первой группы; ** - статистически значимое различие с исходными данными (средние широты) у лиц второй группы. Таким образом, согласно цели и задачам настоящего исследования полученные данные могут быть, с одной стороны, нормативными показателями для мужчин 25-35 лет в условиях средних широт, а с другой - отправной базой для более глубокой оценки долевого участия каждого звена в обеспечении организма О2 и выявления функциональной направленности компенсации при производственной деятельности в условиях северного региона (табл. 3). С учетом разработанногог алгоритма исследования на втором этапе были получены первичные показатели и их производные ФУС обеспечения организма O2 у мужчин этих же групп после 2-2,5 года работы в условиях Арктики при экспедиционно-вахтовой организации труда (см. табл. 3). При сравнении полученных показателей с исходными данными прежде всего необходимо отметить два основополагающих момента. Первый определен наличием статистически значимого различия практически по всем показателям как в первой, так и во второй группе с исходными данными. Второй момент связан с сохранением типологической направленности в формировании компенсаторно-приспособительных реакций у лиц каждой группы после 2-2,5 года работы в условиях Арктики. Так, анализ результатов проведенного исследования установил, что в первой группе показатель ЧСС/ЧДД составил (4,11 ± 0,21) усл. ед, а во второй (5,09 ± 0,29) усл. ед. При этом межгрупповые различия по данному параметру были статистически значимы (р < 0,001). Сопоставление различия по уровню ЧСС/ЧДД между двумя выборками с учетом U-критерия Манна - Уитни также подтвердило это отличие: Mean Rank соответственно 18,0 и 53,0; Sum of Ranks 630,0 и 1 855, р-уровень значимости (Asymp. Sig.) с достоверностью 0,001, что подтверждает наличие неслучайных межгрупповых различий по уровню ЧСС/ЧДД. Дополнительно необходимо отметить еще одну особенность - межгрупповую разнонаправленность изменения соотношения ЧСС/ЧДД у вахтовиков после 2-2,5 года работы в условиях северного региона. Так, если по сравнению с исходными данными в первой группе отмечалось статистически значимое уменьшение данного показателя (соответственно 4,25 ± 0,184 и 4,11 ± 0,21; р < 0,001), то во второй группе - увеличение (соответственно 4,93 ± 0,191 и 5,09 ± 0,29; р < 0,001). Последнее уже на данном этапе анализа полученных результатов подтверждает типологическую направленность компенсаторно-приспособительных реакций организма при адаптации к специфическим условиям экспедиционно-вахтовой организации труда в условиях Арктики. Также подтверждением вышеизложенного явился различный уровень отличий от исходных показателей по частоте сердечных сокращений и частоте дыхания в минуту в каждой группе. Если в первой группе увеличение преимущественно шло по ЧДД (соответственно на 9,15 и 7,7 %), то во второй группе - по ЧСС (соответственно на 5,8 и 9,5 %). Таким образом, анализ полученных результатов показывает, что по данному признаку (ЧСС/ЧДД) сохраняется достаточно высокий уровень вариабельности вегетативной интеграции дыхательного и сердечного компонентов в общей деятельности организма в обеспечении его кислородом как в условиях относительно благоприятной среды обитания 34 Ekologiya cheloveka (Human Ecology) 2021, 12, pp. 30-40 Original Articles (средние широты), так и при экспедиционно-вахтовой организации труда в условиях Арктики. В связи с этим установление статистически значимого различия распределения данного признака еще раз подтвердило необходимость выделения типологий испытуемых, в частности «дыхательного» и «сердечного» типов среди лиц здоровой популяции при напряженной трудовой деятельности в условиях северного региона, и разработки соответствующих профилактических мероприятий. Последнее было подтверждено при комплексной (системно-количественной) оценке показателей дыхания, гемодинамики и крови функциональной системы обеспечения организма кислородом у вахтовиков со стажем работы 2-2,5 года. Так, уже на уровне других первичных показателей и их производных ФУС были установлены статистически значимые межгрупповые различия практически по всем показателям, исключение составили ударный объем (р < 0,081), среднее содержание гемоглобина (р < 0,134) и цветной показатель (р < 0,056). При этом, если в первой группе отмечалось преимущественное увеличение показателей внешнего дыхания, то во второй - со стороны сердечно-сосудистой системы. В частности, по сравнению с исходными данными в первой группе (ДТ2) отмечалось более высокое увеличение МОД - на 20,6 % (в СТ2 на 15,9 %), а во второй МОК - на 19,6 % (в ДТ2 на 11,5 %). По данным средней концентрации гемоглобина увеличение по каждой группе было практически однозначным, соответственно на 1,5 и 1,8 % (см. табл. 3). Таким образом, при однонаправленном включении компенсаторно-приспособительной реакции у вахтовиков обеих групп (ДТ2 и СТ2) со стороны кис-лородтранспортных систем в обеспечении организма О2 установлено неодинаковое «долевое участие» респираторного, циркуляторного и гематологического компонентов в формировании адаптационного потенциала организма к специфическим условиям производственной деятельности вахтовиков. В связи с этим для более полного определения эффективности и уравновешенности кислородтран-спортных систем в достижении общего приспособительного результата деятельности был произведен системно-количественный анализ полученных данных у работников геологоразведочных экспедиций со стажем работы 2-2,5 года каждой из вышеуказанных групп. При этом выявлены статистически значимые различия по всем показателям. В частности, у лиц второй группы (СТ2) по сравнению с первой (ДТ2) установлены более высокий уровень соотношений МОК/02, МОК/МОД, ЧСС/ЧДД и более низкий УО/ЧСС, что говорит о более высокой активации сердечно-сосудистой системы в общем обеспечении организма кислородом. Подтверждением этого является обратная закономерность у лиц первой группы (ДТ2) с определением статистически значимых различий по показателям МОД/О2, МОК/МОД и ЧСС/ ЧДД, которые характеризуют более выраженную Таблица 4 Показатели эффективности и уравновешенности функциональной системы обеспечения организма кислородом у вахтовиков со стажем работы 2-2,5 года, усл. ед. Показатель Стати стическая характе ристика Группа Уровень значи мости различия ДТ1 - СТ1 Первая дыхательный тип - ДТ1 (n = 35) Вторая сердечный тип - СТ1 (n = 35) мок/о2 M ± с 15,03 ± 0,97* 17,31 ± 1,18** 0,001 MR 20,71 50,29 МОД/О2 M ± с 43,29 ± 2,26* 34,51 ± 2,69** 0,001 MR 53,00 18,00 скг/о2 M ± с 9,94 ± 0,47* 10,04 ± 0,48** 0,414 MR 33,51 37,49 МОК/МОД M ± с 0,347 ± 0,02* 0,503 ± 0,01** 0,001 MR 18,0 53,0 УО/ЧСС M ± с 0,942 ± 0,07 0,868 ± 0,06 0,001 MR 45,03 25,97 ДО/ЧДД M ± с 46,27 ± 5,79 45,16 ± 5,71 0,423 MR 45,03 39,97 МОД/СКГ M ± с 4,36 ± 0,16* 3,44 ± 0,24** 0,001 MR 53,00 18,00 мок/скг M ± с 1,51 ± 0,04* 1,72 ± 0,01** 0,001 MR 18,66 52,34 ИПЭ M ± с 718,95 ± 48,29* 645,21 ± 66,68** 0,001 MR 46,20 24,80 активацию у них внешнего дыхания. Это играет достаточно существенную роль в прогностической оценке функциональной активности сердечной деятельности и внешнего дыхания у вахтового контингента при производственной деятельности в условиях Арктики. Также необходимым условием достоверного представления деятельности ФУС обеспечения организма О2 является установление значений синтетического критерия напряжения всей совокупности эффекторов - ИПЭ. В наших исследованиях данный показатель в первой группе составил (595,45 ± 36,35), а во второй - (549,44 ± 54,72) усл. ед. Таким образом, полученные данные настоящего исследования, с одной стороны, расширяют наши представления о физиологической норме лиц здоровой популяции, в частности мужчин 25-35 лет, а с другой - могут являться отправной базой для более глубокой оценки вариабельности механизмов в обеспечении организма О2 и функциональной направленности компенсаторно-приспособительных реакций организма при воздействии неблагоприятных факторов окружающей среды (табл. 4). Обсуждение результатов Проблема физиологической нормы и гомеостатического регулирования функций организма в эко 35 Оригинальные статьи Экология человека 2021, № 12, с. 30-40 логии человека, как и медицине в целом, остается актуальной до настоящего времени. С учетом в целом вариабельности различных гомеостатических показателей у лиц здоровой популяции их оценка в понимании нормы в большинстве случаев представляется как среднестатистический показатель. Вместе с тем в научной литературе все большее признание вызывает утверждение, что абсолютизация среднестатистических норм неизбежно порождает шаблоны как физиологического, так и клинического мышления. Это становится все более актуальным при практической реализации концептуальных вопросов персонифицированной медицины и обоснования принципов гомеостатического регулирования различных функций организма в условиях северного региона. Также до настоящего времени в экологии человека остается проблема адекватного подбора необходимых групп для проведения сравнительного анализа при воздействии различных факторов окружающей среды. Установлено, что одинаковый возраст, пол и условия проживания (по этнической принадлежности) не гарантируют подбора физиологически однородных групп [11, 22]. Отсюда поиск новых путей при наличии имеющихся подходов к решению данной проблемы в полной мере оправдан и потребовал проведения соответствующего исследования. В связи с этим вполне логичным для изучения вариабельности формирования компенсаторно-приспособительных реакций к непосредственному воздействию экологических факторов северного региона явился выбор модели трудовой деятельности с челночными перемещениями из средних широт в условия Арктики. При этом необходимо отметить, что при данной модели - вахты второго типа с меридиональными перемещениями г. Тюмень (57°07' с. ш.) - п-ов Ямал (71 ° 11' с. ш.) исключается дополнительное воздействие смены часовых поясов, что является характерным для широтных перелетов и приводит к дополнительной нагрузке на организм человека [14]. Кроме того, для выделения экспериментальных групп и на этой основе установления типовой направленности формирования компенсаторно-приспособительных реакций у лиц здоровой популяции был выбран адекватный метод идентификации «группового профиля» или «усредненного портрета» по показателю вегетативной интеграции сердечно-сосудистой системы и внешнего дыхания (ПВИ = ЧСС/ЧДД), что, по нашему мнению, является с физиологической точки зрения во многом определяющим. Известно, что даже у лиц здоровой популяции абсолютные значения ведущих вегетативных показателей (ЧСС, ЧДД) могут иметь существенные различия уже в состоянии относительного покоя. При этом сила корреляции между ними изменяется в гораздо меньшей степени и соответствует общему значению их интеграции, характерной для каждого индивидуума. В специально проведенных исследованиях было показано, что уровень их взаимосвязи объективно отражает реакцию организма как в состоянии относительного покоя, так и в состоянии напряжения, что в целом может характеризовать индивидуально-типологические особенности вегетативной интеграции дыхательного и сердечного компонентов общей деятельности организма в обеспечении О2 [18, 19]. В связи с этим согласно цели настоящего исследования также вполне правомерным на первом этапе было подтвердить выделение двух экспериментальных групп по вышеуказанному показателю из всей популяции здоровых лиц, проживающих в относительно комфортных условиях средних широт. Анализ результатов проведенного исследования установил межгрупповое различие по данному параметру, которое было статистически значимым (р < 0,001). Кроме того, дополнительно был определен уровень отличий по исходным показателям - ЧСС и ЧДД, который также показал их статистически значимое различие между указанными группами. По мнению большинства исследователей, выявление различий в уровневых показателях может рассматриваться как объективная основа, позволяющая сформулировать гипотезу для дальнейших исследований [17, 23-25]. Таким образом, анализ полученных данных показал, что по данному признаку (ЧСС/ЧДД) существует высокий уровень наличия субпопуляций в общей выборке обследуемых. В связи с этим установление статистически значимого межгруппового различия соответствующего признака стал основой для выделения типологий испытуемых, в частности «дыхательного типа» (ДТ1) и «сердечного типа» (СТ1). Для подтверждения данной концепции и за ее методическую основу была принята теория функциональных систем [4, 18, 19], основным постулатом которой является положение о том, что ведущим системообразующим фактором служит полезный для организма и системы в целом приспособительный результат. При этом абсолютное значение отдельного физиологического показателя приобретает достоверную системно-физиологическую информативность только в соотношении с другими физиологическими показателями конкретной функциональной системы (ФУС), в частности функциональной системы обеспечения организма кислородом. Для данной ФУС многосвязного (мультипараметрического) регулирования характерен соответствующий принцип саморегуляции - отклонение от оптимального уровня конечного результата (потребление кислорода - VО2) под влиянием факторов окружающей среды есть стимул к направленному перераспределению регулируемых параметров подсистем (внешнего дыхания, сердечнососудистой системы, крови). При этом учитывается, что в соотношении значений выбранных физиологических показателей выражается конфигурация более высокого уровня функционального состояния организма - организма как единого целого, его «вегетативный портрет» [8, 19]. Последнее было подтверждено при комплексной (системно-количественной) оценке показателей дыха 36 Ekologiya cheloveka (Human Ecology) 2021, 12, pp. 30-40 Original Articles ния, гемодинамики и крови функциональной системы обеспечения организма кислородом у лиц здоровой популяции, мужчин 25-35 лет в условиях средних широт. Так, уже на уровне не только первичных показателей, но и их производных (МОД/О2, МОК/О2, СКГ/О2) были выявлены статистически значимые межгрупповые различия по всем показателям. При этом если в первой группе (ДД) в сравнительном аспекте отмечалось преимущественное увеличение показателей внешнего дыхания, в частности по основному показателю МОК/О2 на 19,5 %, то во второй (СД) - со стороны сердечно-сосудистой системы, соотношение МОК/О2 повышалось на 8,3 %. Параметры красной крови по уровню статистической значимости как в первой, так и во второй группе занимали промежуточное положение. Таким образом, полученные данные позволяют дополнительно оценить коэффициент полезного действия (КПД) каждого эффектора, обеспечивающего газовый обмен в организме уже в состоянии относительного покоя у лиц здоровой популяции в конкретных условиях окружающей среды, в частности в условиях средних широт. Это не только может служить существенным показателем типологической характеристики гомеостатического регулирования кислородтранспортной функции организма в норме, но и быть основой для прогноза соответствующей адаптивной направленности компенсаторно-приспособительных реакций в координатах «недостаточность функции - компенсация функции» при воздействии климатических факторов северного региона. В настоящее время является общепризнанным, что комплекс экологических факторов того или иного региона, воздействуя на организм человека, ведет к последовательным (по стадиям) изменениям в регуляторных и гомеостатических системах, которые непосредственно могут предшествовать возникновению патологии и определять ее характер и специфику. При этом уровень напряженности физиологических функций, мощность ответных реакций и время, затрачиваемое на прохождение отдельных фаз, в определенной мере эквивалентно «физиологической стоимости» или «цене адаптационного процесса» [1, 12]. В связи с этим для оценки устоявшихся компенсаторно-приспособительных реакций организма вахтовиков и проведения сравнительного анализа с исходными данными, с нашей точки зрения, вполне обоснованным является выбранный стаж работы в условиях Арктики 2-2,5 года. По данным большинства исследователей, вышеуказанные сроки соответствуют окончанию первой фазы - фазы адаптивного напряжения и проявления устоявшихся морфофункциональных приспособлений в организме к условиям северного региона [1, 2, 12, 21]. Отсюда с учетом поставленной цели и разработанного алгоритма исследования на втором этапе были получены первичные показатели и их производные ФУС обеспечения организма O2 у мужчин этих же групп (ДД и СД), но уже после 2-2,5 года работы в условиях Арктики при экспедиционно-вахтовой организации труда (соответственно ДТ2 и СТ2). При сравнении у вахтового контингента показателей с исходными данными были определены статистически значимые различия по всем показателям. При этом необходимо констатировать, что эти изменения были напрямую связаны с сохранением типологической направленности в формировании компенсаторно-приспособительных реакций у лиц каждой группы после 2-2,5 года работы в условиях Арктики. Так, анализ результатов проведенного исследования позволил прежде всего установить статистически значимые межгрупповые различия по типовому признаку ЧСС/ЧДД (р < 0,001). Сопоставление по данному параметру между двумя выборками с учетом U-критерия Манна - Уитни также подтвердило это отличие. Дополнительно была выявлена межгрупповая раз-нонаправленность изменения соотношения ЧСС/ЧДД у вахтовиков после 2-2,5 года работы в условиях северного региона. Если по сравнению с исходными данными в группе ДТ2 отмечалось статистически значимое уменьшение данного показателя, то в группе СТ2 - увеличение. Последнее уже на данном этапе анализа полученных результатов подтверждает типологическую направленность компенсаторно-приспособительных реакций организма при адаптации к специфическим условиям экспедиционно-вахтовой организации труда в условиях Арктики. Также подтверждением вышеизложенного явился различный уровень отличий от исходных показателей по ЧСС и частоте дыхания в минуту в каждой группе. Если в первой группе увеличение преимущественно шло по ЧДД (на 9,15 %), то во второй - по ЧСС (на 9,5 %). Таким образом, анализ полученных результатов показывает, что по данному признаку (ЧСС/ЧДД) сохраняется достаточно высокий уровень вариабельности вегетативной интеграции дыхательного и сердечного компонентов в общей деятельности организма в обеспечении его кислородом как в условиях относительно благоприятной среды обитания (средние широты), так и при экспедиционно-вахтовой организации труда в условиях Арктики. В связи с этим установление статистически значимого различия распределения данного признака еще раз подтвердило необходимость выделения типологий испытуемых, в частности «дыхательного» и «сердечного» типов среди лиц здоровой популяции при напряженной трудовой деятельности в условиях северного региона, и на этой основе разработки соответствующих профилактических мероприятий. Дополнительное обоснование данному концептуальному положению было дано по результатам комплексной (системно-количественной) оценки показателей дыхания, гемодинамики и крови ФУС обеспечения организма кислородом у вахтовиков со стажем работы 2-2,5 года. Так, уже на уровне других первичных показателей и их производных ФУС были сохранены статистически значимые межгрупповые 37 Оригинальные статьи Экология человека 2021, № 12, с. 30-40 различия практически по всем показателям. При этом если в первой группе отмечалось преимущественное увеличение показателей внешнего дыхания, то во второй - со стороны сердечно-сосудистой системы. В частности, по сравнению с исходными данными в группе ДТ2 отмечалось более высокое увеличение МОД - на 20,6 %, а в группе СТ2 МОК - на 19,6 %. По данным средней концентрации гемоглобина увеличение по каждой группе было практически однозначным, соответственно на 1,5 и 1,8 %. Таким образом, при более высокой интенсивности функционирования кислородтранспортных систем в обеспечении организма О2 у вахтовиков обеих групп со стажем работы 2-2,5 года установлено неодинаковое «долевое участие» респираторного, циркуляторного и гематологического компонентов в формировании адаптационного потенциала организма к условиям производственной деятельности в Арктике. При этом были выявлены статистически значимые межгрупповые различия по всем показателям. В частности, у лиц второй группы (СТ2) по сравнению с первой (ДТ2) установлены более высокий уровень соотношений МОК/02, МОК/МОД, ЧСС/ ЧДД и более низкий УО/ЧСС, что может говорить о более высокой активации сердечно-сосудистой системы в обеспечении организма кислородом. В свою очередь, подтверждением типовой направленности компенсаторно-приспособительных реакций является установленная обратная закономерность у лиц первой группы с определением статистически значимых различий по показателям МОД/О2, МОК/МОД и ЧСС/ ЧДД, которые характеризуют более выраженную активацию у них внешнего дыхания. Это играет достаточно существенную роль в прогностической оценке функциональной активности сердечной деятельности и внешнего дыхания у вахтового контингента при производственной деятельности в условиях Арктики. Также необходимым условием достоверного представления деятельности ФУС обеспечения организма О2 является установление значений синтетического критерия напряжения всей совокупности эффекторов - ИПЭ. Как в первой группе (ДТ2), так и во второй (СТ2) по сравнению с исходными данными было определено увеличение данного показателя. Вместе с тем необходимо учитывать, что повышение ИПЭ, а также отношений объема О2 к производительности кровообращения (МОС/О2) и дыхания (МОД/О2), в меньшей степени СКГ/О2, по сравнению с исходными данными указывает на адекватное снижение эффективности как кислородтранспортных систем, так и всей ФУС, что в полной мере связано с более высоким уровнем напряжения организма в экологических условиях северного региона. При этом отношение минутных объёмов внешнего дыхания и кровообращения достаточно четко показывает приспособительные возможности этих подсистем. В данной ситуации более выраженное повышение у вахтовиков группы СТ2 в сравнительном аспекте с группой ДТ2 показателя МОК/МОД говорит о боль шем напряжении у них сердечно-сосудистой системы, а снижение МОД/МОК у ДТ2 - о значительном напряжении дыхательной системы. В целом такое длительно продолжающееся и неконтролируемое состояние может приводить к срыву адаптационных возможностей организма и направленному формированию соответствующей патологии. Так, известно, что в условиях несоответствия повышенных обменных потребностей организма и сократительных возможностей миокарда дополнительное уменьшение коэффициента УО/ЧСС выступает как значимый показатель относительной недостаточности сердца. При этом малообъемная одышка, соответствующая снижению коэффициента ОВ/ЧДД, является рутинным клиническим выражением относительной недостаточности дыхательной системы [16]. Заключение Установленные типологические особенности межсистемной адаптивной компенсации при производственной деятельности в условиях Арктики характеризуют различную («долевую») выраженность функциональной активности внешнего дыхания, сердечно-сосудистой системы и крови в достижении общего полезного приспособительного результата всей функциональной системы. В практическом плане полученные данные являются основой для выделения индивидуально-типологических критериев донозоло-гической диагностики дизрегуляторных отклонений при напряженной производственной деятельности и направленной разработки мер профилактики и реабилитации. В связи с этим полученные данные настоящего исследования с одной стороны расширяют наши представления о физиологической норме и адаптационном потенциале лиц здоровой популяции, а с другой являются отправной базой для более глубокой оценки вариабельности механизмов в обеспечении организма О2 и функциональной направленности компенсаторно-приспособительных реакций организма при воздействии неблагоприятных факторов окружающей среды, в частности в циркумполярных условиях северных регионов. Авторство Колпаков В. В. разработал концепцию и дизайн исследования, принял участие в написании всех разделов статьи, утвердил окончательный ее вариант; Томилова Е. А. приняла участие в написании первого варианта статьи, участвовала в редактировании текста статьи, формулировании выводов; Беспалова Т. В. осуществила анализ полученных данных, приняла участие в формулировании выводов; Рыбцова Т. Н. приняла участие в сборе первичных данных и анализе полученных результатов.

About the authors

V. V. Kolpakov

yumen State Medical University

Tyumen

E. A. Tomilova

yumen State Medical University

Email: tomilovaea@mail.ru
Tyumen

T. V. Bespalova

KHMAO YUGRA «Khanty-Mansiisk State Medical Academy

Khanty-Mansiisk, Russia

T. N. Rybtsova

yumen State Medical University

Tyumen

References

Supplementary files