Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ИЗМЕНЕНИЕ ГЕМОДИНАМИКИ У СТУДЕНТОВ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО РЕГИОНА В ТЕЧЕНИЕ УЧЕБНОГО ГОДА

Чеснокова В.Н. 1 Грибанов А.В. 1
1 ФГАОУ ВПО Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, Архангельск
Изучены компенсаторно-приспособительные реакции церебральной гемодинамики у 70 юношей, проживающих в условиях северного региона, методом реоэнцефалографии. Выявлено напряжение адаптивных механизмов системной гемодинамики в зимний период года. Отмечены негативные изменения в системе мозгового кровообращения в весенне-летний сезон – снижение объемного кровообращения, скоростных показателей и венозного оттока на фоне повышения сосудистого периферического сопротивления.
мозговое кровообращение
студенты
системная гемодинамика
сезоны года
1. Грибанов А.В., Преминин И.А., Преминина О.С. Состояние церебральной гемодинамики у мальчиков 11–13 лет, употребляющих летучие вещества // Вестник Поморского университета. – 2005. – № 2. – С. 33-37.
2. Гудков А.Б., Сарычев А.С., Лабутин Н.Ю. Реакция кардиореспираторной системы нефтяников на экспедиционный режим труда // Экология человека. – 2005. – № 8. – С. 43-48.
3. Евдокимов В.Г. Роль температурного фактора в формировании адаптивных изменений у человека на Севере // Биол. аспекты экологии человека: мат. Всерос. конф. с междунар. уч. – 2004. – Т.1. – С. 170-173.
4. Иванов В.Д., Попова О.Н., Небученных А.А. Характеристика показателей деятельности кардиореспираторной системы у военнослужащих учебного центра военно-морского флота России // Экология человека. – 2008. – № 6. – С. 51-55.
5. Копосова Т.С., Чикова С.Н. Психофизиологический статус и адаптивные возможности студентов приполярного региона // Вестник Поморского университета. – 2006. – № 2. – С. 62-69.
6. Кузнецова О.В., Сонькин В.Д. Автономная регуляция респираторно-гемодинамической системы у детей 8-11 лет с разной барорефлекторной чувствительностью // Физиология человека. – 2008. – Т. 34, № 5. – С. 106-115.
7. Малкин В.Б. Острая гипоксия // Экологическая физиология человека. Адаптация человека к различным климато-географическим условиям. - М., 1979. - С.333-405.
8. Сороко С.И. Особенности формирования системной деятельности головного мозга и вегетативных функций у детей в условиях Европейского Севера // Рос. физиол. журнал им. И.М. Сеченова. – 2006. – Т. 92. – № 8. – С. 905-921.
9. Физиология центральной нервной системы: учебное пособие / В.В. Смирнов, В.В. Свешников, В.Н. Яковлев, В.А. Правдивцев. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 368 с.
10. Чеснокова В.Н., Мосягин И.Г. Сезонные особенности регуляции сердца у юношей призывного возраста в приполярном регионе России // Военно-медицинский журнал. – 2009. – № 2. – С. 40-44.
11. Чугунова А.Н. Влияние управляемого длительного снижения частоты сердцебиений на основные параметры гемодинамики // Физиол. журнал. – 1980. – Т. 26. – № 6. – С. 835-837.
12. Юлдашев P.P., Чонкоева А.А., Войтенко Ю.Л., Балыкин М.В. Функциональные изменения в организме при действии повторной нормобарической гипоксии // Адаптация организма к природным и экосоциальным усло¬виям среды: Тез. докл. Ч. 1. – Бишкек, 1998. – С. 170-172.
Введение

Экстремальность условий внешней среды на Севере определяется не только суровыми климатическими условиями (низкая температура, ветер, высокая влажность), но и необычной светопериодикой. Дискомфортные условия проживания оказывают значительное влияние на скорость морфофункционального созревания организма и, несмотря  на жесткость генетической программы индивидуального развития, способны вызвать существенную дестабилизацию функций основных физиологических систем как у детей [8], так и у взрослых [5].  Поэтому контроль состояния здоровья в любом возрасте является необходимым условием при проживании в дискомфортных условиях среды обитания. Особенно это касается студенческой молодежи, особой социальной группы, кадрового потенциала северного региона, на которую оказывают воздействие сочетанные дискомфортные факторы среды Севера - природно-климатические и профессионально обусловленные. Вместе с тем, хроническое перенапряжение жизненно важных систем и, в частности, психической сферы может привести к переутомлению и появлению различных функциональных расстройств, в том числе и в состоянии сосудистой системы головного мозга,  что в дальнейшем способно трансформироваться в заболевания сердечно-сосудистой системы [1].

Исходя из этого, целью исследования явилось изучение сезонных изменений церебрального кровообращения у студентов, проживающих в условиях северного региона.

Материалы и методы исследования

В исследовании приняли участие 70 молодых людей (возраст - 19,26±0,18 лет) практически здоровых на момент исследования, родившихся и  проживающих в г. Архангельске и Архангельской области, обучающихся в  высшем учебном заведении (Поморский государственный университет).  С помощью медицинского диагностического автоматизированного комбинированного комплекса «Сфера-4» проводили определение гемодинамических показателей. Синхронно с реографией проводилась регистрация ЭКГ во II стандартном отведении. На основании интегральной реограммы по методике       М.И. Тищенко были исследованы характеристики центральной гемодинамики. Реоэнцефалограмму регистрировали в фронтомастоидальных отведениях, характеризующих кровоток в бассейне внутренних сонных артерий. Использовали две пары кольцевых электродов, которые накладывались на симметричные участки правой (Fmd) и левой (Fms) стороны головы с автоматическим определением гемодинамических показателей. Поскольку для автоматизированной обработки реограмм обязательным условием являлась параллельная синхронная запись электрокардиограммы, то на предплечья и правую голень накладывались электроды. Артериальное давление измеряли сфигмоманометром по среднему значению трех измерений после 15-минутного отдыха. Фиксировалось систолическое артериальное давление (АДс) и диастолическое артериальное давление (АДд). Рассчитывалось пульсовое артериальное давление как АДп=АДс-АДд; среднединамическое давление (АДср) по формуле Хикема (АДср=АДд+АДп/3). Все молодые люди выполняли физическую нагрузку (20 приседаний за 30 секунд) и на основании измерения артериального давления и частоты сердечных сокращений (ЧСС) пальпаторно до и после физической нагрузки рассчитывались индекс хронотропного резерва сердца, как ИХР=ЧССн/ЧССп*100, %, где ЧССн - частота сердечных сокращений после нагрузки, уд-1, ЧССп - частота сердечных сокращений в покое, уд-1 и индекс инотропного резерва сердца, как ИИР=АДс2/АДс1*100, %, где АДс1 - систолическое артериальное давление в покое, мм рт. ст., АДс2 - систолическое артериальное давление после нагрузки, мм рт. ст. Проведено четыре серии исследований на одном и том же контингенте испытуемых - в осенний (октябрь), зимний (декабрь), весенний (апрель) и летний (июнь) периоды года. Все исследования проводились врачем в специализированном кабинете функциональной диагностики.

Полученные нами данные по критерию Shapiro-Wilk не подчинялись закону нормального распределения, поэтому все показатели представлены в виде медианы (Md) и 25 - го; 75 - го перцентилей. Статистическая обработка материала проведена с помощью пакета прикладных программ SPSS 15.0. При статистической обработке материала использовали критерий Уилкоксона для связанных трех и более выборок в случае скошенного распределения. Критический уровень значимости (р) был равен 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

Анализ сезонной динамики реографического индекса (РИ) указывает, что максимальная интенсивность кровенаполнения сосудов головного мозга у молодых людей наблюдалась в зимний период года как с правой (Р<0,01), так и с левой стороны  (Р<0,05) относительно других сезонов (табл. 1). В динамике от зимы к весне данный показатель снижался (Fmd, Р<0,001; Fms, Р<0,05), достигая к лету минимальных сезонных значений (Fmd, Р<0,001; Fms, Р<0,05). К осеннему периоду года величины РИ вновь нарастали, причем более активно данный процесс был выражен с правой стороны (Fmd, Р<0,05). Значения РИ с правой стороны в динамике от лета к осени увеличивались на 14 %, тогда как значения Fms осенью были аналогичны летним значениям. Данная тенденция (значения Fmd выше, чем Fms) была отмечена также и в зимний период, тогда как весной и летом величины Fms выше, чем Fmd.

Увеличение величин амплитудно-частотного показателя (АЧП), характеризующего величину объемного кровотока исследуемой области за единицу времени, в период от октября к декабрю (Р<0,05) с линейным снижением к лету (Р<0,05), указывает на повышение резистентности сосудов головного мозга в холодный период года.

Значения восходящей части реографической волны (А), информирующие о периоде полного раскрытия сосудов и о состоянии сосудистого русла (напряжение артерий и их способность к растяжению), увеличиваются к зиме (Fmd, Fms,  Р<0,01) и лету (Fmd, Fms,  Р<0,01), что свидетельствует о повышении сосудистого тонуса в этом регионе в данные сезоны года [6].

Таблица 1

Показатели церебральной гемодинамики у юношей в динамике сезонов года, Md (25-й; 75-й перцентиль)

Сезоны

 

Показ-ли

Отведения

Осень

Зима

Весна

Лето

РИ, Ом

Fmd

  • 0,73(0,58;0,81)

0,73(0,58;0,81)▪º

0,70(0,61;0,81)▪^

  • 0,63(0,50;0,79)º^

РИ, Ом

Fms

  • 0,69(0,54;0,92)*

0,77(0,65;0,94)*▪ º

0,73(0,61;0,89)▪^

  • 0,69(0,54;0,82)º^

АЧП, 1/с

Fmd

0,61(0,47-0,86)*

0,77(0,56-0,93)*º

0,69(0,59-0,86)

0,60(0,49-0,75)º

АЧА, 1/с

Fms

0,62(0,52-0,81)*

0,77(0,55-0,93)*º

0,70(0,59-0,80)

0,62(0,53-0,78)º

А, с

Fmd

0,09(0,08-0,14)*•

0,10(0,08-0,26)*

0,09(0,08-0,22)

0,14(0,08-0,24)•

А, с

Fms

0,09(0,08-0,11)*•

0,10(0,09-0,23)*

0,11(0,09-0,25)

0,10(0,09-0,29)•

А1, с

Fmd

0,05(0,05-0,05)*

0,05(0,05-0,05)*▪º

0,05(0,05-0,05)▪

0,05(0,05-0,05)º

А1, с

Fms

0,05(0,04-0,05)*

0,05(0,05-0,05)*▪º

0,05(0,04-0,05)▪

0,05(0,05-0,05)º

А2, с

Fmd

0,04(0,03-0,10)*•

0,05(0,04-0,21)*

0,05(0,04-0,18)

0,10(0,04-0,19)•

А2 , с

Fms

0,04(0,04-0,06)*•

0,05(0,04-0,18)*

0,06(0,04-0,21)

0,05(0,04-0,25)•

ДИК, %

Fmd

62,50(54,20-77,80)▫

61,80(48,10-77,00)▪

76,50(62,80-85,70)▪▫

70,90(53,50-81,00)

ДИК, %

Fms

67,95(59,70-80,50)

69,95(58,88-77,25)

76,45(61,55-83,83)

70,80(54,95-77,95)

ДИА, %

Fmd

58,30(49,80-71,20)▫

56,50(45,30-70,20)▪

69,20(58,70-79,30)▪▫

62,20(47,10-75,20)

ДИА, %

Fms

63,60(56,95-75,85)

66,90(57,63-72,73)

71,90(58,88-79,00)

64,25(50,70-72,93)

Vs, мл

Fmd

0,90(0,70-1,38)*

1,25(0,90-1,90)*▪º

0,90(0,70-1,38)▪

0,85(0,73-1,20)º

Vs, мл

Fms

0,85(0,70-1,20)

1,20(0,90-1,65)▪º

0,80(0,80-1,35)▪

0,80(0,70-1,08)º

Vm, мл

Fmd

57,50(44,75-86,75)*

77,00(58,50-14, 75)*▪º

59,00(47,75-83,50)▪

57,50(44,00-85,00)º

Vm, мл

Fms

54,00(47,00-82,75)

75,50(53,25-98,75)▪º

55,00(47,00-75,75)▪

55,00(46,25-69,50)º

В, сек

Fmd

0,75(0,65-0,83)*

0,68(0,63-0,79)*

0,80(0,67-0,87)^

0,71(0,61-0,83)^

В, cек

Fms

0,77(0,70-0,84)*•

0,72(0,63-0,88)*

0,78(0,66-0,92)^

0,73(0,60-0,78)•^

Примечание: * - достоверность осенью и зимой; ▪ - между зимой и весной; º - между зимой и летом;  ▫ - осенью и весной; ^ - между весной и летом; • - между осенью и летом.

Время восходящей части волны подразделяют на две составляющие -  время быстрого (А1, с) и медленного (А2, с) кровенаполнения. Можно отметить, что в осенний период увеличение времени восходящей волны наблюдается преимущественно за счет вклада А1 (быстрой компоненты) (Р<0,05), что указывает на большую зависимость мозгового кровоснабжения от сердечной деятельности. В зимний сезон их влияние равнозначно (что является нормой), а к весенне-летнему периоду увеличивается доля А2 (медленной компоненты) (Р<0,05), что указывает на повышение периферического сосудистого сопротивления и снижение эластичности стенок сосудов. Вместе с тем, зимой (Р<0,05) и летом (Р<0,001) отмечено снижение упруго-эластических свойств, более выраженное с правой стороны, в артериях крупного (А/С),  среднего и мелкого калибра (А2/С) относительно осени.

О повышении периферического сосудистого сопротивления и снижении эластичности сосудистой стенки весной относительно осени и зимы, больше выраженное с правой стороны, свидетельствуют высокие показатели дикротического (ДИК) (Р<0,01) и диастолического (ДИА) (Р<0,01) индексов. Для апреля характерно также нарастание величин В (Р<0,05), тогда как зимой данный показатель имеет минимальные значения (Р<0,05). Высокий тонус сосудов весной способствовал  снижению систолического (Vs) (Р<0,05) и минутного (Vm) (Р<0,05) объемов кровообращения, максимальные значения которых наблюдаются в зимний период (Р<0,05). К летнему сезону процесс снижения показателей Vs и Vm продолжался и достиг минимальных сезонных величин как с Fmd (Р<0,05), так и с Fms (Р<0,05). Кроме того, данные изменения сопровождались низкими сезонными величинами значений скоростных показателей - средней скорости быстрого кровенаполнения (Vmax) относительно зимы (Р<0,05) и весны (Р<0,01)  и средней скорости медленного кровенаполнения (Vmin) относительно осени (Р<0,01) и зимы (Р<0,05) (рис. 1). Несмотря на снижение скоростных показателей мозгового кровотока, летом наблюдалось снижение В (Р<0,05), свидетельствующее об улучшении процессов кровообращения в венах, возможно, связанное с положительной динамикой показателя ДИА (уменьшение напряжения сократительных элементов вен и венул), тогда как весной его величины были максимальны относительно осени (Р<0,001), зимы (Р<0,001) и лета (Р<0,01).

pic 

Рис. 1. Скоростные показатели кровенаполнения сосудов головного мозга у юношей в динамике сезонов года

Для более полного анализа сезонных изменений в системе кровообращения было проведено исследование системной гемодинамики. Изменение показателей у юношей при переходе из одного сезона в другой можно проследить относительно осеннего периода, где функциональное состояние сердечно-сосудистой системы находится в более стабильном состоянии относительно других периодов года [10]. При адаптации к зимнему сезону года наблюдается снижение ЧСС (Р<0,05), причем данная тенденция сохраняется и в другие периоды года относительно осени (табл. 2). Урежение ЧСС дает возможность сохранять хронотропный резерв сердца, что расширяет диапазон ответных реакций сердечно-сосудистой системы, а также способствует снижению энергетических трат сердцем [2]. Аналогично изменяются значения АДс, достигая минимальных значений в летний период относительно осенне-зимнего времени года (Р<0,01). АДд увеличивается к зимнему периоду на 24 % (Р<0,001), вновь снижаясь к весенне-летнему периоду (Р<0,001). Показатели АДп имеют волновую динамику, снижаясь к зиме на 12 % (Р<0,01), информируя о снижении резистентности сосудов, вновь повышаются к весне (Р<0,001) и снижаются к лету (Р<0,01). Значения АДср имеют обратную тенденцию - наблюдается рост показателей к периоду «полярных сумерек» (Р<0,001) и снижение - к весенне-летнему сезону (Р<0,01; Р<0,001). Поддержание определенного уровня артериального давления способствует обеспечению достаточного кровотока, и увеличение АДд и АДср к зиме свидетельствует об усилении функции кровообращения и напряжении адаптационных механизмов [3]. На возрастание противодействия кровотоку в транспортно-демпферном звене в зимний сезон указывает рост значений периферического сопротивления сосудов (ПСС). Имея максимальные значения в период осенне-зимнего времени года, показатель ПСС начинает снижаться к весеннему сезону и к лету достигает своего минимума (Р<0,05). Увеличение сосудистого тонуса в зимний сезон может вызываться длительным урежением ЧСС, что, возможно, связано с повышением активности симпатической нервной системы [11]. Вместе с тем, к периоду «биологической тьмы» на фоне высоких значений минутного объема крови (МОК) происходит увеличение до максимальных сезонных значений показателей ударного объема крови (УОК) и ударного индекса (УИ) (Р<0,05; Р<0,05), тогда как в весенний период наблюдается снижение этих показателей до минимальных (Р<0,05). Увеличение данных значений в зимний период на фоне возрастания АДср, возможно, свидетельствует о развитии начальной стадии гипоксии, что характерно для жителей Севера [7].

Аналогично происходит изменение насосной функции сердца - индекс минутной работы сердца (ИМРС ) и сердечный индекс (СИ) увеличиваются к зиме до максимальных сезонных величин (Р<0,01), тогда как летом зарегистрированы минимальные значения (Р<0,01). Показатели мощности левого желудочка (МЛЖ ) и индекса ударной работы сердца (ИУРС ) увеличиваются к периоду «полярных сумерек» на 16 % и 20 % (Р<0,001; Р<0,001), вновь снижаясь к весне (Р<0,05; Р<0,01) и лету (Р<0,01; Р<0,01). К зимнему сезону повышаются показатели контрактильности миокарда - объемной скорости изгнания (ОСИ) и периода изгнания (ПИ) (Р<0,05), которые к весне снижаются до минимальных (Р<0,05). По-видимому, увеличение данных показателей зимой является компенсаторной реакцией, направленной на уменьшение степени гипоксии в условиях Севера [12]. Все эти изменения свидетельствуют о функционировании сердечной мышцы с повышенной интенсивностью в период «биологической тьмы» (зимой), так как происходит нарастание вклада как сосудистого, так и сердечного факторов в обеспечение деятельности сердечно-сосудистой системы, что может привести к истощению ее функциональных резервов [2]. Понижение всех вышеперечисленных показателей системной гемодинамики и повышение ЧСС к весеннему сезону косвенно свидетельствуют о развитии утомления у молодых людей. Это подтверждается ростом показателя ИХР, значения которого, имея тенденцию к снижению зимой, в весенний период года повышаются (Р<0,05).

Таблица 2

Показатели системной гемодинамики у юношей в динамике сезонов года, Md (25-й; 75-й перцентиль)

Сезоны

 

Показатели

Осень

Зима

Весна

Лето

ЧСС, уд-1

65,05 (58,38-69,05)*

60,45 (57,0-72,08)#

62,65(56,00-68,48)

61,35(56,5-63,90)

АДс, мм рт. ст.

120,00(115,50-123,00)*

120,00(110,00-130,00)'

124,00(116,50-132,00)

116,50(109,00-129,80)

АДд, мм  рт. ст.

64,50(60,00-72,00)*

80,00(70,00-80,00)# '

67,50(60,00-72,25)

67,50(60,00-70,00)

АДп, мм  рт. ст.

53,5(47,75-60,00)*

40,00(40,00-50,00)# '

56,00(47,75-61,5)

49,5(45,00-58,25)

АДср, мм  рт. ст.

82,17(79,83-90,33)*

93,33(83,33-96,67)#'

86,67(79,42-91,42)

83,67(76,83-88,08)

ПСС, дин*с-1см-5

1995,5(1783,25-2283,75)

2168,5(1812,25-2298,83)'

1534,60(1406,49-1801,53)

1467,04(1322,41-1745,15)

УОК, мл

103,85(90,18-111,58)*

107,5(90,93-131,48)#

94,85(81,88-119,93)

105,8(89,7-125,82)

УИ, мл/мин2

55,01(49,81-61,69)*

59,47(47,96-67,49) #

51,12(45,47-63,05)

57,13(47,94-62,40)

МОК, л/мин

6,75(5,26-7,70)

6,49(5,18-9,47)#

5,94(4,58-8,01)^

6,49(5,06-8,23)

СИ, л/мин*м2

3,28(2,82-3,91)

3,35(2,81-3,85)

3,27(2,69-3,67)

3,12(2,62-3,67)

МЛЖ, Вт

3,51(2,95-4,11)*

4,06(2,95-4,11)# '

3,52(2,97-4,66)

3,63(3,06-4,42)

ИМРС, кг*м/мин/м2)

4,07(3,23-4,81)*

4,39(3,81-5,02)'

3,83(3,25-4,84)

3,74(3,2-4,43)

ИУРС, кг*м/м/м2)

64,27(59,85-72,24)*

77,46(62,8-87,94)#'

64,86(56,42-76,96)

67,29(56,1-75,13)

ОСИ, мл/с

315,75(280,53-368,33)*

333,30(291,63-419,50) #

310,85(275,75-378,43)

328,50(298,25-380,9)

ПИ, с

0,32(0,30-0,34)"

0,33(0,29-0,35)#

0,31(0,28-0,33)

0,32(0,30-0,36)

ИХР, %

52,71(37,50-66,67)

43,65(37,50-65,74)#

54,76(47,98-72,05)

50,00(42,02-68,86)

ИИР, %

11,64(8,33-13,17)

8,71(6,01-11,25)

10,53(7,23-16,18)

11,67(5,93-17,69)

Примечание. Достоверность различий: * между осенью и зимой; # - зимой и весной; ' - зимой и летом; ^ - весной и летом.

К летнему периоду года вновь наблюдается нарастание вклада сердечного компонента в деятельность сердечно-сосудистой системы, значения которого были снижены в весенний период, о чем свидетельствует увеличение МОК (Р<0,05) при минимальных сезонных значениях ПСС (Р<0,05).

Таким образом, у молодых людей, проживающих в условиях северного региона,  наблюдается сезонная изменчивость в системе кровоснабжения головного мозга. К зимнему сезону наблюдалось нарастание негативных тенденций в системе мозгового кровоснабжения в виде  снижения тонуса и упруго-эластических свойств сосудов. К весенне-летнему периоду происходило повышение периферического сосудистого сопротивления, снижался венозный отток, уменьшались скоростные показатели  кровенаполнения сосудов головного мозга, что указывает на снижение эффективности мозгового кровотока. В зимний период года в системной гемодинамике происходит увеличение вклада сердечного и сосудистого компонентов в обеспечение приспособительных реакций сердечно-сосудистой системы, что вызывает напряжение компенсаторно-приспособительных механизмов, способных привести к истощению функциональных ресурсов организма к весеннему периоду года. Возможно, негативные процессы, наблюдающиеся в системной гемодинамике в зимне-весенний сезон, провоцируют снижение эффективности мозгового кровотока в весенне-летний сезон.


Библиографическая ссылка

Чеснокова В.Н., Грибанов А.В. ИЗМЕНЕНИЕ ГЕМОДИНАМИКИ У СТУДЕНТОВ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО РЕГИОНА В ТЕЧЕНИЕ УЧЕБНОГО ГОДА // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 1. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=5139 (дата обращения: 17.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074