Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

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)

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 (А_1, с) и медленного (А_2, 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).

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)

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.