IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Параметры кардиореспираторной системы являются наиболее чуткими индикаторами физиологического состояния организма. Важную роль в функционировании этой системы играют экологические и климатогеографические условия Севера, являющиеся дискомфортными для проживания и трудовой деятельности человека. В этих условиях у организма возникают дополнительные сложности с адаптацией. Например, развитие дезадаптивных реакций, снижение резервных гомеостатических механизмов и, как следствие, рост заболеваемости. Такие факторы, как продолжительное воздействие низких температур, длительный период «биологической темноты», короткий световой день, высокая активность магнитных полей и космических излучений, специфический аэродинамический режим оказывают негативное влияние на морфофункциональное развитие организма в целом и сердечно-сосудистой и дыхательной систем в частности.

Наиболее серьёзные проблемы с адаптацией возникают у людей, работающих вахтовым методом и у мигрантов Севера. Это выражается в распространенности хронических заболеваний среди вахтовиков, прибывших работать на Север из других регионов страны (в 2 раза чаще, чем у коренного населения северных регионов).

При исследованиях индекса функциональных изменений, проведенных Р.В. Банниковой на мужчинах-мигрантах в г. Архангельск, были установлены следующие данные: у 11,5% обследованных наблюдался удовлетворительный уровень адаптации; 62,5% имели напряжение механизма адаптации; у 23,3% был выявлен неудовлетворительный уровень адаптации; у 2,7% был выявлен срыв адаптации.

В данной статье будут рассмотрены механизмы адаптации дыхательной и сердечно-сосудистой систем человека к условиям Севера.

Адаптация дыхательной системы к условиям Севера сопровождается изменениями функции внешнего дыхания. Большинство исследований (Г.С. Шишкин, А.П. Авцын, Н.В. Устюжанина, А.Г. Марачев, В.Г. Евдокимов) показали увеличение минутного объема дыхания (МОД) у северян в состоянии покоя. В условиях высоких широт увеличению МОД у северян способствует развитие метаболического ацидоза. По мнению Н.А. Агаджаняна, характерная для Севера «полярная одышка» объясняется не только метаболическим ацидозом, но и понижением аэроионизации воздуха.

Относительно величины жизненной емкости легких (ЖЕЛ) у северян данные очень разноречивы. В ходе исследований О.П. Бартош и А.Я. Соколова было выявлено, что величина ЖЕЛ у мужчин-северян на 7–30 % больше нормы (норма ЖЕЛ для взрослого мужчины - 4,8 л). Однако исследования В.Ю. Куликовой, Л.Б. Кима, А.Г. Марачева опровергают изложенные выше результаты - показатели ЖЕЛ у жителей Севера оказались меньше относительно должных. Так, установлено, что у человека, прожившего на Севере не менее 5 лет, величина ЖЕЛ меньше на 3 % по сравнению с человеком, проживающим в Москве. При северном стаже более 10 лет величина ЖЕЛ достоверно ниже, чем у жителей Центрального региона на 8,2 %, что указывает на структурную перестройку легочной паренхимы. Противоречие ученых, по мнению А.П. Гудкова связаны с тем, что исследования проводились в различных климатогеографических условиях Севера России. Также в ходе исследований упомянутых выше авторов было выяснено, что у северян уменьшен относительно нормы показатель максимальной вентиляции легких (МВЛ).

Особой защитной адаптацией северян является значительное увеличение функциональной остаточной емкости легких (ФОЕЛ) и остаточного объема легких (ООЛ). Об этом свидетельствуют результаты исследований большой выборки жителей Северо-Востока России (О.В. Гришин). Предполагается, что эту особенность нужно рассматривать как реакцию организма, направленную на защиту ткани легких от переохлаждения путем разведения вдыхаемого холодного воздуха в увеличенном объеме теплого альвеолярного, а также для экономии энергии в условиях охлаждения. О.В. Гришиным были выявлены рамки этой реакции: при нормальных ЖЕЛ, резервном объеме выдоха и емкости вдоха, увеличение ФОЕЛ и ООЛ происходит не более чем на 120 % от должных значений (50% и 30% от общей емкости легких соответственно.

Следует отметить, что состояние дыхательной системы у северян влияет на энергообмен в пользу его повышения. По мнению В.Г. Евдокимова, повышенный энергообмен в холодный период года достигается двумя механизмами: за счет повышения эффективности дыхания и за счет повышения уровня вентиляции легких.

При длительном пребывании на Севере у человека помимо физиологических развивается ряд характерных морфологических адаптаций. Исследованиями А.Г. Марачева удалось установить, что у северян по сравнению с жителями Москвы респираторная поверхность больше в том же объеме паренхимы легких. Также было установлено, что у жителей Севера альвеолярная поверхность легких увеличена на 16 %, что закономерно сопровождается приростом и их капиллярной поверхности. Общая капиллярная поверхность легких у северян по сравнению с москвичами увеличена в среднем на 24 %, а объем капилляров – на 39 %. Это можно расценить как адаптивные реакции, которые усиливают газообмен.

Таким образом, можно сделать вывод, что новый уровень функционирования респираторной системы у людей в условиях Севера достигается за счет более напряженной работы и постоянного использования структурных и функциональных резервов дыхания.

Доказано, что северяне наиболее подвержены заболеваниям сердечно-сосудистой системы (ССС). Суровые климатические условия, безусловно, являются главным лимитирующим фактором, который, помимо прямого воздействия на ССС, накладывает отпечаток на питание: в северных районах в целом употребляется много мяса, соли, жиров, консервированных продуктов, мало овощей. Такое питание способствует возникновению сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ). Помимо климатических наблюдаются и некоторые этнические особенности. Так, в исследовании В.М. Еськова установлен данный факт: у жителей Тувинской республики артериальная гипертония встречалась гораздо чаще, нежели в среднем по Сибири. То есть можно сделать вполне закономерный вывод, что на состояние организма накладывают свой отпечаток не только климатические и географические, но и этнические особенности, что влияет на специфику возникновения и лечения ССЗ в различных регионах Севера.

Люди, которые живут на Севере с рождения, более адаптированы к местным условиям и легче переносят суровый климат данной территории. Лучше всего это, безусловно, получается у аборигенов, механизмы адаптации которых к условиям Севера передаются на генетическом уровне. Иная ситуация обстоит с мигрантами и людьми, работающими на Севере вахтовым методом – адаптация к местным условиям происходит только после 10 лет проживания на Севере. Но если до переезда у человека наблюдались какие-то заболевания ССС, то велика вероятность того, что они обострятся. Это доказывают исследования ССС у мигрантов В.М. Еськова: у 3,1% мужчин и 3,5% женщин были выявлены осложнения заболеваний ССС. Таким образом, проживание в экстремальных условиях Севера в отсутствии генетически закрепленных механизмов адаптации к климатическим природным факторам приводит к развитию скрытой или явной патологии.

Изменения показателей деятельности сердечно – сосудистой системы у мигрантов Севера имеют фазный характер и зависят от срока нахождения человека на Севере.

Анализ гемодинамики ССС показал, что у мигрантов, по сравнению с коренным населением, в первые 2 месяца после миграции на Север наблюдается возрастание таких показателей, как минутный объем крови (МОК), частота сердечных сокращений (ЧСС) и среднее динамическое давление (СДД). На 3-4 месяц после миграции ЧСС приходит в норму, однако увеличивается систолический объем крови (СОК). Это связано с тем, что при включении механизмов адаптации ССС к климатическим условиям Севера происходит мобилизация кровообращения, которая поначалу достигается возрастанием ЧСС, а позже – увеличением СОК, что является более экономичным механизмом по сравнению с увеличением ЧСС. Уменьшение ЧСС также имеет физиологический смысл – он заключается сохранении хронотропного резерва, при этом сердечно-сосудистой системе представляется больший диапазон ответных реакций на нагрузку.

Также были исследованы такие показатели кардиогемодинамики, как индекс напряжения миокарда (ИНМ) и коэффициент эффективности миокарда (КЭМ), которые определяются сердечным выбросом, на величину которого оказывает существенное влияние сократительная функция миокарда.

ИНМ у мигрантов был наиболее высоким в первый месяц после переезда на Север. В последующие месяцы наблюдается снижение величины ИНМ, что может рассматриваться как «врабатываемость» организма новоселов и функционирование их сердечно-сосудистой системы в более щадящем режиме. Величина КЭМ новоселов начала возрастать через 2 месяца после переезда на Север, что указывает на начало более эффективной работы миокарда по обеспечению кровоснабжения органов и тканей. Таким образом, установлено, что ССС у мигрантов начинает эффективно функционировать только через 4-5 месяцев после переезда на Север.

Механизмы адаптации параметров кардиореспираторной системы к условиям Севера являются проявлением защитных реакций. В случае с дыхательной системой адаптации направлены на ограничение контакта дыхательных путей с холодным воздухом и снижение теплопотерь. Адаптации сердечно-сосудистой системы направлены на эффективную ее работу, чтобы в полной мере обеспечить организм должным количеством кислорода в условиях низких температур. В целом отмечается, что при продолжительном пребывании человека на Севере кардиореспираторная система адаптируется практически полностью, но в зависимости от индивидуальных особенностей человека могут развиться заболевания или патологии.

Список литературы

1. Попова О.Н., Гудков А.Б. Морфофункциональные особенности дыхательной системы у северян. // Экология человека. — Архангельск, 2009.02. — С. 53-56.

2. Гудков А.Б., Попова О.Н., Небученных А.А. Новосёлы на Европейском Севере. Физиолого-гигиенические аспекты: монография. — Архангельск, Изд-во СГМУ, 2012. — 285 с.

3. Евдокимов В.Г. Функциональное состояние сердечно-сосудистой и дыхательной систем человека на Севере: Дис. ... д-ра биол. наук. — Сыктывкар, 2004. — 287 c.

4. Гора Е.П. Экология человека. М.: «Дрофа», 2008. — 400 с.

1Научный руководитель: Чуб Игорь Сергеевич – кандидат биологических наук, доцент кафедры физиологии и морфологии человека САФУ имени М.В. Ломоносова.

Код для цитирования: Скопировать