Экологическая физиология

Исследования рижского биоклиматолога Н. С. Темниковой свидетельствуют о том, что чем более резко изменяется давление воздуха, тем чаще у детей регистрируются обострения сердечно-сосудистых заболеваний. Статистика подтверждает, что в дни с низким атмосферным давлением бывает вдвое больше гипертонических кризов, чем в дни с нормальными его величинами. Особенно плохо переносится сочетание пониженного давления с высокой влажностью.

Здоровый детский организм, в котором рефлекторные процессы протекают нормально, реагирует на смену погоды безболезненно. При этом непроизвольно углубляется и делается более частым дыхание, что приводит к повышенному потреблению кислорода и усилению кровообращения. У детей с ослабленным организмом, или страдающих хроническими заболеваниями, приспособление к изменяющимся условиям окружающей среды затруднено, что создает большую нагрузку на организм.

Плохо действует смена погоды на детей, больных легочным туберкулезом. Особенно тяжело реагируют на резкую смену погоды дети с расстройствами функций вегетативной нервной системы. Выявлено, что в неблагоприятные метеодни у них преобладает симпатония, которая приводит к избыточной вегетативной реактивности, что, возможно, обусловлено повышением уровня катехоламинов (адреналина накануне, норадреналина в неблагополучные дни).

Установлена прямая зависимость силы болезненных метеотропных реакций от быстроты наступления фронта и от величины диапазона изменений температуры, влажности и ветра. Значительное снижение температуры воздуха приводит также к разладу терморегуляции, особенно у детей незакаленных и мало бывающих на воздухе, что сопровождается простудными заболеваниями, частыми в тех случаях, когда похолодание сочетается с усилением ветра.

Интересно отметить, что степень проявления метеотропной реакции на изменение погоды не всегда находится в соответствии с тяжестью заболевания. По-видимому, происходящие при этом сдвиги в реактивности нервной системы при различных ее типах сказываются по-разному. Вопросы действия погоды но детский организм до сих пор изучены довольно мало. Определенно можно утверждать, что изменение погоды или отдельных ее составляющих элементов может усиливать уже имеющиеся болезни.

В настоящее время разработан целый комплекс средств для улучшения функциональных возможностей и повышения адаптационных резервов детского организма.

Режим дня, правильное питание, закаливание - непременные условия повышения адаптационных возможностей ребенка.

Регулярные занятия физической культурой, утренняя зарядка, бег трусцой, плавание усиливают кровоснабжение мозга, обеспечивая при этом наиболее оптимальное функционирование обоих полушарий.

Чередование высоких и умеренных температур при приеме водных процедур улучшает функциональные способности вегетативной нервной системы, тренирует систему терморегуляции.

Благоприятный психологический климат в семье и школе ослабляет психоэмоциональное напряжение ребенка и является условием его успешной адаптации. Для снятия нервных нагрузок используют художественные образы, цветные изображения. Эффективно воздействие окружающей природы: шума дождя, шелеста листвы, плеска воды, пения птиц, звука ветра, сочетающихся с видом зеленых или заснеженных деревьев, плещущихся волн в озере, реке, море, ручье, с горными, зимними или летними пейзажами. В последние годы медицина начала возрождать такое направление нелекарственной терапии, как лечение запахами. Вдыхание запахов эфирных масел, валерианы, ромашки, мелиссы, герани, хмеля или хвои используют для достижения успокаивающего, снотворного эффекта.

5.2 Биологические ритмы растущего организма

Биологическим ритмам подвержены все без исключения процессы, происходящие в растущем организме. С одной стороны, они являются одним из важных механизмов приспособления ребенка к окружающей среде, а с другой, - служат универсальным критерием функционального состояния детского организма. Ритмическая структура организма генетически запрограммирована. Биоритмы, как известно, имеют разную продолжительность. В возрастной физиологии наиболее изучены циркадианные ритмы, имеющие длительность периода от 20 до 28 часов. Они синхронизированы с вращением Земли вокруг своей оси, сменой дня и ночи. Прежде всего это ритмы «сон-бодрствование», а также суточные колебания различных физиологических параметров (температуры тела, артериального давления). Эти ритмы наиболее устойчивы и сохраняются в течение жизни организма.

При резком изменении ритмов внешней среды происходит рассогласование циркадианных ритмов отдельных функций организма и возникает десинхроноз. Среди факторов, приводящих к десинхронозу, называют смену временных поясов (трансмеридианные перелеты, переезды на значительные расстояния в широтном направлении); устойчивое рассогласование по фазе с местными датчиками ритма «сон-бодрствование» (учеба во II и III смены), частичное или полное исключение географических датчиков времени (условия Арктики, Антарктики); воздействие различных стрессоров, среди которых могут быть патогенные микробы, болевые или физические раздражители, психическое или усиленное умственное напряжение.

Перестройка биоритмов обнаруживается также и под влиянием неблагоприятных условий, первично не связанных с трансформацией ритмов и приводящих к развитию десинхроноз а лишь вторично. Такой эффект имеет, например, утомление.

Учебная деятельность оказывает существенное влияние на систему циркадианных ритмов ребенка. В. А. Доскин (1989) изучал их на школьниках 10-11 лет. Так, акрофаза циркадианного ритма температуры тела в дни отдыха приходилась на интервал 12.30-16.30, акрофаза частоты сердечных сокращений (ЧСС) выявлялась большую часть года в 12.30, акрофаза диастолического давления (ДД) - в 16.30, акрофаза систолического (СД) - в 20 ч. Циркадианный ритм умственной работоспособности в дни отдыха детей имел четкую во все сезоны года акрофазу в 10.30.

Под влиянием учебной деятельности фазы циркадианных ритмов и их соотношения у отдельных функций менялись. Учеба приводила к инверсии циркадианного ритма ЧСС в часы занятий со смещением его акрофазы на 20 часов. Акрофаза циркадианного ритма систолического давления на протяжении учебного года становилась преобладающей в 12.30. Акрофаза ДД утратила свою относительную стабильность в разные сезоны года, - она приходилась на различные часы дня, а в сентябре отмечался двухфазный характер дневной кривой этой функции. Акрофаза циркадианного ритма умственной работоспособности у школьников от начала к концу года сместилась по шкале времени влево и приходилась в сентябре на 16.30, в январе - на 10.30, в апреле - на 8.30.

Иными словами, указанные изменения акрофазы ритма умственной работоспособности, т.е. ее увеличивающееся смещение влево при противоположном сдвиге акрофазы ритма ЧСС вправо, наряду с нарушением стабильности фазы циркадиан-ных ритмов остальных функций сердечно-сосудистой системы, позволяют констатировать десинхронизирующее влияние учебной деятельности школьников на систему циркадианных ритмов их организма.

Исследователи предполагают, что признаки десинхроноза у учащихся были обусловлены не только объемом учебной нагрузки, но и нерациональной учебно-воспитательной работой (гиподинамия, неправильно составленное расписание уроков, нарушение режима дня).

При изучении основных видов (учебной и трудовой) деятельности детей, установлено, что степень и характер изменений биоритмов во многом обусловлены утомлением.

У таких учащихся было отмечено достоверно большее снижение индекса колеблемости ЧСС, уменьшение этого показателя для СД и увеличение для ДД, что приводило к резкому снижению индекса для пульсового давления. Следовательно, учебное утомление сопровождалось неблагоприятной перестройкой регуляции гемодинамики, проявлялось выраженным извращением фазовой структуры циркадианных ритмов ЧСС, нарушением регуляции сосудистого тонуса и тонуса прекапилляров.

Помимо учебной нагрузки на циркадианные ритмы у детей большое влияние оказывают телевидение и радио, работа культурно-бытовых учреждений, искусственное удлинение светового дня, которые расширяют границы бодрствования. Частые изменения привычной временной среды, связанные с трансмеридианными перемещениями школьников во время каникул, спортивных соревнований и экскурсий, также влияют на циркадианные ритмы.

У подростков разница во времени в 1 час практически не вызывает неблагоприятных изменений в состоянии организма. Сдвиги на 2 часа приводят к появлению расстройства сна, нарушению аппетита, быстрой утомляемости и ухудшению самочувствия. Увеличение временного сдвига на 3 часа характеризуется достоверным ростом жалоб подростков на нарушение сна. Частота остальных расстройств статистически не отличается от аналогичных цифр, зарегистрированных при 2-х часовой разнице.

Более длительные временные сдвиги обуславливают прогрессирование субъективных расстройств. При 3-4 ч сдвигах впервые обнаруживаются отклонения периода околосуточного ритма от 24 ч., что свидетельствует о существенных изменениях в циркадианной системе. Более выраженные 5 ч сдвиги приводят к существенной деформации биоритмических характеристик.

Выраженное десинхронизирующее влияние оказывает и процесс реадаптации подростков к месту постоянного жительства после обратного перелета. На 1-е сутки после возвращения наблюдается снижение работоспособности, ухудшение самочувствия. Реадаптация сопровождается повышением температуры тела во вторую половину дня, что свидетельствует о выраженных эрготропных реакциях. Это, по всей видимости, служит основной причиной расстройства сна, затрудняя засыпание подростков из-за относительно высокого уровня бодрствования. Небольшой временной сдвиг (1-2 ч) переносится легко и процесс реадаптации составляет 1-2 суток. Когда же сдвиг превышает 3 часа, процесс реадаптации более длителен. Но через 5 дней отрицательных изменений уже не обнаруживают. Таким образом было установлено, что допустимым является одночасовой сдвиг.

Определение устойчивости растущего организма к перестройке ритмов и границ их допустимых перестроек используют в профессиональном отборе. При этом анализируют взаимообусловленность различных ритмов, выявляют слабые и сильные звенья системы временной организации подростка.

В настоящее время разрабатываются системы мероприятий по биоритмологической оптимизации основных видов деятельности детей и подростков. Они направлены в первую очередь на защиту самого важного звена временной организации растущего организма - ее циркадианной системы. Для повышения уровня работоспособности, увеличения сопротивляемости утомлению, а также для сохранения активного бодрствования главным биоритмологическим принципом рациональной организации деятельности ребенка является совмещение ритмов работоспособности и физиологических функций между собой и с часами работы.

Актуальным является изучение адаптационной динамики биологических ритмов в критические периоды биологического и социального развития организма детей и подростков. Здесь усилия сосредоточены на поиске хронобиологических средств профилактики заболеваний. Проводятся исследования по выявлению связи ритмических процессов с конституцией организма в зависимости от состояния здоровья, биологического возраста, физического развития и различных социальных факторов. В последнее время встает вопрос изучения возможностей управления биологическими ритмами детского организма и связанной с этим коррекции начальных стадий десинхроноза, вызванного влиянием различных факторов окружающей среды.

5.3 Адаптация детского организма к различным климато-географическим регионам

Адаптация детского организма к условиям высоких широт.

Климатические условия Севера - одни из самых тяжелых для проживания и адаптации детского организма. Дискомфортные температурные, световые условия, недостаточность ультрафиолета, сильные ветры, резкие перепады давления существенным образом сказываются на функциональном состоянии растущего организма. Среди этого многообразия факторов, воздействующих на ребенка в районе высоких широт, наибольшее внимание уделяется холоду, как основному экстремальному фактору.

У детей относительная поверхность тела больше, чем у взрослых, и соответственно потери тепла у них относительно более выражены. Поэтому дети быстрее охлаждаются и гораздо чувствительнее к температурным колебаниям. Это вызывает напряжение систем терморегуляции, и, как следствие, повышение основного обмена.

Удовлетворение потребности в энергии, восстановление температурного гомеостаза обеспечивается у детей за счет расщепления АТФ, т.е. используется наиболее лабильный путь освобождения энергии. Однако использование АТФ для обогрева организма - слишком дорогое средство. Длительное повторное охлаждение сопровождается нарастанием свободного (нефосфорилирующего) окисления. Поток электронов в дыхательной цепи митохондрий оказывается несвязанным ресинтезом АДФ в АТФ. Возникающий вследствие этого дефицит АТФ и КФ сочетается с выделением энергии в виде тепла, необходимого для сохранения температуры и жизни ребенка. Дефицит макроэргов и увеличение потенциала фосфорилирования ведет к адаптации генетического аппарата клетки, увеличению биосинтеза нуклеиновых кислот и белков и к нарастанию мощности системы митохондрий на единицу массы ткани. Последнее, по мнению Ф.З. Меерсона, обеспечивает долговременную адаптацию к холоду.

Следует отметить, что изменения в клетке соответствуют сдвигам, которые возникают при адаптации к гипоксии или физической нагрузке.

В процессе приспособления к холоду одним из мощных ней-рогуморальных регуляторов является повышение активности симпатоадреналовой системы. Под влиянием катехоламинов ткани усиленно потребляют кислород, а происходящее разобщение дыхания и фосфорилирования ведет к увеличенному образованию тепла.

Особенно чувствителен детский организм к дефициту солнечной радиации я неравномерному распределению ее з течение года. У детей развивается недостаточность витамина С в нарушается фосфорно-кальциевый обмен, ведущий к изменению нервно-мышечной возбудимости и повреждению скелета, особенно у детей до 1 года.

Необычный световой режим в период полярного дня приводит к нарушению соотношения процессов возбуждения и торможения в ЦНС с соответствующими изменениями соматических реакций. Извращаются биологические ритмы. Математический анализ ЭКГ показал, что у детей с измененным циркадианным ритмом во все сезоны года отчетливо выражены медленные волны сердечного ритма, которые в полярную ночь дополняются усилением проявления дыхательных волн. То есть выявленные подкорковые влияния на регуляцию циркадиан-ного ритма в полярную ночь сопровождаются напряжением парасимпатической регуляции.

Значительное снижение двигательной активности в зимний период сказывается на детях з виде интенсивного увеличения массы тела.

Функция дыхания у детей в районе высоких широт осложнена, поскольку слизистая оболочка верхних дыхательных путей в зимнее время года почти постоянно подвергается раздражающему воздействию холодного и сухого воздуха. В крупных городах это дополняется загрязнением атмосферы. В сильные морозы дети мало бывают на улице, но поражение дыхательных путей у них отмечается очень часто. Это связано с привычкой дышать ртом, более частым, чем у взрослых дыханием и большим охлаждением слизистых оболочек.

Реакция (рН) носовой слизи у детей на Севере несколько смещена в щелочную сторону, составляя в среднем 7,9-8,0 при рН 7,2-7,8 у детей умеренной зоны. Повышение щелочности слизи соответствует характерному набуханию слизистой оболочки. Это следует, видимо, связывать с изменением тонуса кровеносных сосудов носа. Подтверждением последнего служат данные о более высокой температуре слизистой оболочки нижней раковины (27,0°С) у детей Заполярья. Температура слизистой оболочки средней носовой раковины (28,8°С) тоже несколько выше у детей на Севере, но температура глотки не отличается от соответствующего показателя детей умеренной зоны. Не удалось отметить какой-либо разницы в температуре слизистой оболочки носовых раковин и глотки в зависимости от продолжительности жизни детей в высоких широтах.

Параметры внешнего дыхания у детей на Севере также подвергаются ряду изменений под влиянием неблагоприятных экологических факторов. Большинство авторов пишут о синдроме «полярной одышки», но не дают ему единого объяснения. Действительно, в сильный ветер (скорость более 10 м/с) затрудняется дыхание, особенно трудно осуществлять выдох. Изменения дыхания связывают с угнетающим действием полярной ночи и недостатка ультрафиолетовой радиации на дыхательный центр, вегетативные функции организма, с гиповитаминозом, застоем крови в печени. По мнению И. С. Кандрора, эти сдвиги не имеют приспособительного значения. Напротив, некоторые исследователи рассматривают изменения функции внешнего дыхания как адаптационные изменения в «борьбе за кислород». Они выражаются в сезонных повышениях минутного объема дыхания (МОД), увеличении кислородной емкости крови и замедлении скорости кровотока. Коэффициент использования кислорода (КИО₂) при этом снижен. Последнее свидетельствует о меньшей эффективности дыхания, снижении его экономичности.

Увеличение МОД, особенно значительное в период полярной ночи (на 20-30%), отражает, по-видимому, повышенные потребности организма ребенка в кислороде в условиях Севера. МОД хорошо отражает функциональную недостаточность аппарата внешнего дыхания и системы кровообращения. При первых же признаках дыхательной недостаточности МОД увеличивается как за счет углубления, так и за счет учащения дыхания. В детском возрасте возрастание МОД чаще идет за счет увеличения частоты дыхания, при этом нарастает удельный вес «мертвого» пространства и снижается вентиляция альвеол. Гипервентиляция при поверхностном дыхании неблагоприятна.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) соответствует уровню физического развития человека и в нормальных условиях является довольно стабильной величиной. У детей на Севере величина ЖЕЛ отчетливо превышала показатели по умеренной зоне. В возрасте от 10 до 13 лет ЖЕЛ нарастала у мальчиков с 2000 до 2800 см³ и у девочек с 1800 до 2600 см³, что соответствовало высокому уровню и гармоничности физического развития детей. В период полярной ночи объем ЖЕЛ снижался на 5-10%. Отмечались также умеренные (в пределах физиологических величин) колебания уровня МОД, максимальной вентиляции легких, КИО. Длительность проживания детей в Заполярье существенно не отразилась на функции внешнего дыхания.

А. П. Авцын, совместно с сотрудниками, выявил отчетливые морфологические изменения в легких, которые проявлялись в увеличении альвеолярной поверхности, расширении и некотором укорочении капиллярных сегментов, повышении кровенаполнения легких. Авторы указывают на приспособительный характер морфологической перестройки легких, напоминающий адаптацию к гипоксии в горах.

Повышенные энергетические затраты и флюктуация содержания кислорода в атмосфере Заполярья создают определенные трудности в обеспечении кислородом. Эти трудности усугубляются в сухую погоду. В средней климатической зоне человек находится в помещении около 70% времени, а в городах па Крайнем Севере более 90%. Особенно много времени проводят дети в помещении в холодный период года. Расчеты показали, что в воздухе закрытого помещения весовое содержание кислорода меньше, чем в атмосферном, на 10-15% зимой и на 0,5-5% - летом. Уменьшение весового содержания кислорода у большинства детей вызывает ухудшение самочувствия, вялость, апатию, головную боль, сонливость, капризничание и другие проявления гипоксии.

Адаптация организма к северным условиям проявляется также некоторым увеличением МОК и сердечного индекса. Тенденция к такому гиперкинетическому типу кровообращения позволяет транспортировать большее количество кислорода. Поскольку при этом несколько замедляется скорость кровотока в капиллярах, то создаются условия для большего поглощения кислорода и возрастает коэффициент его утилизации тканями. Понижение скорости кровотока в зоне микроциркуляции приводит к накоплению в этом участке углекислоты и недоокисленных продуктов метаболизма, в присутствии которых уменьшается сродство гемоглобина к кислороду, что способствует более легкой отдаче кислорода тканям.

Изменение крутизны кривой диссоциации оксигемоглобина следует рассматривать как приспособительную реакцию организма в борьбе за кислород. При большей крутизне кривой диссоциации НСО₂ обеспечивается лучшее снабжение тканей кислородом, т.к. при том же СО₂, имеющемся в тканях, отдача О₂ происходит легче.

Сердечно-сосудистая система находится в тесной связи с деятельностью аппарата внешнего дыхания, обеспечивая транспорт кислорода, питательных веществ и выведение метаболитов. Повышение на Севере основного обмена, нарастание энергетических затрат организма, снижение концентрации кислорода в атмосфере - все это вызывает соответствующие изменения всех параметров кровообращения.

Частота сердечных сокращений (ЧСС) у детей в Заполярье несколько больше, чем в умеренных широтах. У школьников 7-13 лет была выявлена синусовая тахикардия - пульс превышает 110 ударов в минуту, что на 3-5 ударов больше соответствующих возрастно-половых нормативов.

Климат Севера оказывает гипертензивное влияние на сосудистый тонус школьников. Диастолическое давление имеет отчетливую тенденцию к умеренному нарастанию от младшего к среднему школьному возрасту в обеих половых группах. Его средние цифры оказались на 2-7 мм рт.ст. выше, чем у детей соответствующих возрастов в Москве. Систолическое давление отчетливо нарастает с увеличением возраста детей, у девочек оно больше, чем у мальчиков. В целом, оно на 2-8 мм рт. ст. ниже, чем в Москве. Пульсовое давление с увеличением возраста детей умеренно нарастает, у девочек оно несколько больше, но существенно не отличается от показателей средних широт.

Минутный объем сердца (МОС) у детей 7 лет в Заполярье высок и составляет почти 3 л/мин (на 3-12% больше), что указывает на высокий уровень их метаболизма и напряжение процессов гемодинамики.

Периферическое сопротивление, обусловленное тонусом гладких мышц прекапилляров, способствует также, вместе с сердечным выбросом, поддержанию постоянства среднего динамического давления. Относительную величину периферического сопротивления, отнесенную к поверхности тела, называют периферическим сопротивлением (УПС). У здорового человека в условиях основного обмена эта величина довольно постоянна. У детей Заполярья происходит отчетливое нарастание УПСФ (фактического), что совпадает с разной динамикой величины МОС в сравниваемых группах.

Сезонные колебания гемодинамических показателей отражают адаптивную реакцию организма на комплекс сезонных изменений в природе и отмечаются многими исследователями в различных климатических зонах. Однако эти работы выполнены в основном на взрослых. У детей сезонные биоритмы изучены мало.

В сезонной динамике наибольшую контрастность основные параметры кровообращения имели в весенний и осенний периоды года. В мае у девочек и мальчиков отмечены самые низкие цифры ЧСС и всех показателей артериального давления. На низких величинах находилось пульсовое давление, и, соответственно, уменьшенными оказались МОС и сердечный индекс, т.е. интенсивность кровоснабжения тканей и органов была менее значительной, чем в другие периоды года. Удельное периферическое сопротивление кровеносных сосудов несколько повышено, но в большей степени, чем это должно было бы быть в ответ на уменьшение МОС. Выявленные сдвиги являются, несомненно, адаптационными и развились в ответ на резкие изменения гелио-, геофизических и метеорологических условий в весенний период, когда резко возрастает инсоляция, длительность дня, температура воздуха, физическая активность детей (после долгих месяцев гипокинезии), О напряжении деятельности сердечно-сосудистой системы в это время свидетельствует также увеличение частоты неблагоприятных типов ее саморегуляции.

Указанное изменение параметров гемодинамики является, очевидно, общей закономерностью, свойственной детям в весенний период года.

Уменьшение кровоснабжения желудочно-кишечного тракта, вызванное перераспределением крови к кожным сосудам при повышении температуры тела, ведет к снижению секреторной, всасывательной и моторной функции органов пищеварения, понижению аппетита.

Система крови отвечает на перегревание организма значительными изменениями. Тучные клетки и базофильные лейкоциты реагируют у неадаптированных детей на повышение температуры крови быстрой дегрануляцией, секретируя в кровь гепарин и гистамин.

Таким образом, у неадаптированных детей во многих системах происходят значительные функциональные сдвиги, которые обеспечивают им успешную адаптацию к условиям аридной зоны. Исследователями установлено, что эти дети по физическому и функциональному развитию часто превосходят детей коренных жителей.

При исследовании влияния жаркого климата на функциональное состояние организма жителей пустынь изучают, в первую очередь, терморегуляцию организма, показателем которой является температура тела. Было показано, что у детей коренного населения в возрасте 4-6, 7-8, 12-14 лет температура находится в пределах 36,4-36,6С. Относительно высокие (хотя и не выходящие из указанных пределов) величины температуры тела наблюдаются у детей более младшего возраста.

Данные о химической терморегуляции были получены при исследовании газообмена и величин энергетических затрат. Результаты исследования убеждают в том, что среднегодовой уровень основного обмена у детей коренного населения, в возрасте 12-14 лет не отличается от стандартов более, чем на 5%. В то же время у детей младшего возраста основной обмен оказался значительно пониженным, по сравнению с теми же стандартами. У девочек это понижение было выражено вдвое сильнее, чем у мальчиков. Такого рода снижение уровня основного обмена особенно характерно для детей в возрасте 4-6 и 7-8 лет. У подростков 12-14 лет наблюдалось незначительное понижение среднегодового уровня основного обмена, причинами которого являются высокая температура окружающей среды, угнетающая окислительные процессы в тканях внутренних органов, низкая калорийность питания и слабое развитие мышечной системы.

Водный обмен у жителей пустынь адаптирован к большим объемам испаряемой жидкости. У детей местного населения он в полтора раза выше, чем у детей средней полосы, живущих в тех же районах.

Максимальное артериальное давление у детей аридной зоны находится на более низком уровне, чем у жителей средней полосы. Наиболее низкие величины зарегистрированы у детей 4-6 и 7-8 лет, т.е. в том же возрасте, когда происходило снижение величины основного обмена, отмечался повышенный уровень потоотделения, кожной температуры и температуры тела.

Минимальное давление у местных мальчиков в возрасте 12-14 лет было выше, чем у девочек (на 2,2 мм рт. ст.). Учитывая адекватность общего функционирования системы терморегуляции, надо признать, что низкий уровень максимального и минимального давления в аридных условиях не является выражением функциональной слабости сердечно-сосудистой системы.

Оценивая терморегуляционное значение отмеченных возрастных сдвигов физиологических функций нужно отметить, что и по характеристике внешнего дыхания дошкольники и младшие школьники имеют более высокую частоту дыхания, чем это характерно для умеренной климатической зоны.

Адаптация детского организма к условиям тропиков.

Попадая в тропики, ребенок подвергается действию высокой температуры и влажности. Афферентное звено - терморецепторы в коже - получают раздражение и сообщают об этом по спиноталамическому пути центральному звену. Гипоталамус подключает к работе эфферентное звено.

Деятельность эфферентного звена преследует одну цель - поддержание постоянной температуры тела, но разными путями:

- снижением теплопродукции;

- повышением теплоотдачи.

Снижение теплопродукции достигается за счет активации биохимических реакций с низким КПД (гликолиз, перекисное окисление липидов), что, в свою очередь, влечет за собой понижение основного обмена. У детей 4-6 лет в тропиках основной обмен снижается, по сравнению со стандартными величинами, примерно на 3%, у детей 8-12 лет примерно на 5%. Они меньше двигаются, у них ослаблено внимание. Следует отметить, что данные реакции присущи ребенку только в начальной фазе адаптации. В дальнейшем активность к детям возвращается, но основной обмен продолжает оставаться низким, что является характерной чертой адаптации к тропикам.

Снижение основного обмена связывают с деятельностью щитовидной железы. Активность последней под воздействием высокой температуры угнетается, что обусловливает уменьшение выделения в кровь тиреоидных гормонов - тироксина и трииодтиронина, понижающих энергетический обмен вследствие уменьшения активного транспорта через клеточные мембраны ионов калия и натрия в почках, мышцах, печени, то есть в главных органах теплообразования.

Снижение основного обмена может произойти также вследствие уменьшения аппетита и нежелания принимать жирную пищу. О причинах исчезновения аппетита будет сказано ниже.

Для детского организма намного более выгодно повышение теплоотдачи, чем снижение теплопродукции, так как последнее затрагивает более глубинные биохимические процессы.

Теплоотдача может происходить либо излучением тепла, либо за счет испарения пота с поверхности тела. Конвективное и радиационное излучение тепла при высоких температурах окружающей среды столь мало, что не играет большой роли. Ведущее положение в охлаждении тела при таких условиях занимает потоотделение. Но тут на первый план выступает осложняющий фактор - большая влажность.

С. А. Иосельсон пишет, что при высоких температурах повышение относительной влажности на 50% соответствует подъему температуры еще на 5С. Известно, что высокая влажность препятствует испарению пота с поверхности тела. При 100%-ной влажности испарение будет равно нулю. Но в мире практически нет таких мест, где постоянно поддерживался бы такой уровень количества воды в атмосфере, а значит, испарение пота все-таки возможно, хотя и в меньших количествах. И здесь определяющим фактором становится высокая температура. С повышением температуры увеличивается количество секретируемого пота. Дети-иммигранты начинают потеть при более низких температурах, чем дети-аборигены.

По данным Я. Куно высокая интенсивность потения достигается за счет увеличения количества секретируемого пота имеющимися активными потовыми железами, если ребенок приехал в тропики после двухлетнего возраста, или же за счет вовлечения в работу новых желез, если ребенок младше.

Повышенное потоотделение в тропиках нарушает водно-солевой обмен. Вместе с потом из организма выводится большое количество хлоридов и некоторых других веществ. Вместе с тем, детский организм, как никакой другой, нуждается в минеральных солях. Ему почти в два раза больше нужно железа, кальция, калия, фосфора, чем взрослому. Из-за этого ребенок более, чем взрослый подвержен тепловому истощению вследствие большой потери минеральных веществ.

Постоянное воздействие высокой температуры и влажности приводит к уменьшению количества хлоридов в поте. Повышается уровень температуры окружающей среды, при котором начинается потение, то есть происходит постепенная адаптация ребенка к тропическим условиям.

Интенсивному потению в детском организме способствует кровообращение. При повышении температуры и влажности кровь начинает выполнять одну из главных функций переноса тепла от внутренних органов к поверхности тела. Вследствие этого значительно увеличивается кожный кровоток и объем крови, циркулирующей по периферическим сосудам. Возрастает нагрузка на сердце, о чем свидетельствует увеличение сердцебиений у детей с 80 ударов в минуту до 95 при подъеме температуры на 6С. Вместе с этим наблюдается понижение артериального давления. В целом, у детей отмечена более быстрая и интенсивная реакция кровообращения на изменение окружающих условий, чем у взрослых. По прошествии времени, число сердечных сокращений снижается при остающемся неизменно низком артериальном давлении.

Одним из следствий увеличения тока крови по периферическим сосудам и, соответственно, ее оттока от внутренних органов, является угнетение функции желудочно-кишечного тракта. Оно сопровождается уменьшением секреции соляной кислоты и пепсина (которая у детей и так невысока), атонией двигательного аппарата пищеварительного тракта. Вышеперечисленные факторы влекут за собой ухудшение перевариваемости пищи. И. А. Кассирский и Н. М. Плотников указывают на зависимость широкого распространения заболеваний, связанных с пониженной кислотностью в тропиках, от угнетающего действия высокой температуры и влажности. В данном случае адаптации будет способствовать переход на потребление и переваривание пищи в ночное время. Стимуляторами пищеварения могут служить такие приправы, как чеснок, лук, красный перец. Это подтверждается тем, что в тропических условиях у детей повышается потребность в витаминах, остром и кислом.

Существенное место в процессе адаптации принадлежит вегетативной нервной системе, которая является основным регулятором функций внутренних органов. Во многом успех адаптации детского организма к тропикам зависит от того, насколько адекватно реагирует вегетативная нервная система на изменение условий окружающей среды. Исследования доказали, что выраженные адаптивные реакции вегетативной нервной системы протекают в течение порядка 1,5 лет. При этом большая нагрузка ложится на симпатический отдел, по сравнению с парасимпатическим. Таким образом, процесс адаптации детского организма к условиям тропиков происходит постепенно и зависит от состояния вегетативной нервной системы.

Исследователи отмечают, что в различных климато-географических зонах наблюдается единство возрастных изменений, но существуют различия в темпах этих изменений. По правилу Аллена, при продвижении с севера на юг имеет место увеличение линейных размеров тела и органов, что подтверждается морфо-соматически ми показателями жителей тропиков. Для них характерна незначительная жировая прослойка, уменьшение диаметра конечностей с увеличением их в длину. При обследовании детей и подростков наблюдается та же картина: отставание от европейских детей в весе по отношению к длине тела, в скорости изменения пропорций тела; опережение по соотношению поверхности тела. Следует также отметить, что отличие негроидов от европеоидов проявляется уже на сороковой неделе внутриутробной жизни.

Одной из выраженных адаптивных черт детей-аборигенов является снижение уровня основного обмена, которое отмечают большинство исследователей. Прослеживается достоверная зависимость снижения обмена от высоких широт к низким.

Эту зависимость Т. И. Алексеева (1977) объясняет тремя обстоятельствами:

1 - ультрафиолетовая радиация. Она влияет через ингибирование окислительных процессов, происходящих в организме;

2 - уменьшение мышечной массы. Интенсивность уровня основного обмена определяется интенсивностью окислительно-восстановительных реакций в мышцах и печени, а так как мышечная масса у аборигенов снижена, то, соответственно, снижается уровень обмена;

3 - углеводная диета. Проводя исследования рациона питания этнических групп тропиков, было выявлено преобладание в пище углеводов над жирами и животными белками, плюс его относительно низкая калорийность.

Ни один из этих факторов, видимо, не является первостепенным. Именно действуя в комплексе они достигают своего результата - снижения уровня основного обмена, которое влечет за собой понижение теплопродукции и, в итоге, более комфортную жизнь в тропиках.

Системы кровобращения и крови в тропиках имеют ряд приспособительных особенностей.

Кровь детей-аборигенов содержит большое количество гамма-глобулинов, что может быть объяснено двумя причинами. Первая из них - это нахождение в тропических районах большого количества инфекционных паразитов, вызывающих ответную реакцию организма, - повышение иммунитета. Еженедельное введение детям профилактических средств снижает содержание гамма-глобулина, но все равно, их количество в 1/3 превышает количество у взрослого человека, живущего в умеренных широтах.

Второй причиной может являться то, что для тропиков просто характерно высокое содержание гамма-глобулинов. Это доказывает тот факт, что в Каракасе (Венесуэла, Южная Америка), где малярия практически не распространена, уровень гамма-глобулинов остается высоким.

Общая закономерность, характерная для детей тропических областей, это снижение артериального давления. Данный факт связывают с интенсивностью воздействия УФ-радиации. С увеличением воздействия снижается давление. Таким образом, можно сделать вывод, что артериальное давление имеет географическую зональность - общее повышение от экватора к полюсам.

На давление крови также влияет пигментация кожи и эффективность синтеза витамина С, что косвенно тоже зависит от ультрафиолетовой радиации. В цифровых значениях артериальное давление у жителей тропических областей Индии, Америки, Африки примерно на 20 мм рт. ст. ниже нормального давления жителей умеренных широт.

При рассмотрении физиологии детей-аборигенов тропиков нельзя обойти стороной один из самых важных терморегуляционных процессов - потоотделение. Его особенностями в данных условиях является то, что дети-аборигены начинают потеть при более высоких температурах окружающей среды. Пот выделяется мельчайшими каплями, которые, смешиваясь с кожным салом, не стекают, а тут же испаряются, чем достигается более эффективное охлаждение кожи. Степень раздражения, необходимая для начала потения, свидетельствует о меньшей реактивности центра потоотделения, которая зависит от определенного механизма, угнетающего работу центра. Этот механизм полностью формируется у аборигенов к подростковому возрасту.

Большая интенсивность потения у жителей тропиков достигается за счет большого количества активных потовых желез, а не за счет повышения активности имеющихся желез, как это происходит у неадаптированных людей.

Интерес представляет и состав пота. Исследования показали в составе пота низкое содержание хлоридов, витаминов и других элементов. В процентном отношении у японца и филиппинца содержание хлоридов в поте 0,31% и 0,10% соответственно, то есть житель тропических широт примерно в три раза меньше теряет хлора, который является важным электролитом в организме.

Относительно реакций других систем информации меньше. По-видимому, в остальном дети-аборигены тропиков не отличаются от детей умеренных широт. В литературе встречаются данные относительно более быстрого физического и полового развития детей южных широт. Н. М. Воронин подтверждает данное положение, но при условии хорошего, полноценного питания. Однако, как было отмечено выше, не все дети тропической зоны получают таковое. Видимо, в связи с этим, дети, обследованные в Гвинее, Заире и Нигерии были меньше европейских стандартов по весовым и ростовым показателям примерно на 10-20%. Общий же процент новорожденных с низким весом составил 7,5%.

Таким образом, отличительными чертами детей тропических популяций являются: отставание в формировании «широтных» пропорций тела; сниженный уровень основного обмена; пониженное артериальное давление; большое количество гамма-глобулинов в крови; большое количество активных потовых желез; более высокая критическая температура окружающей среды.

Адаптация детей к условиям высокогорья.

На протяжении всей своей жизни человек постоянно попадает в условия измененного кислородного режима, испытывая кратковременные гипоксические состояния в момент рождения, длительного крика, приступов кашля, чрезмерного физического напряжения. Преходящие гипоксические состояния развиваются у детей в связи с перемещением на высоту, но с течением времени организм ребенка способен адаптироваться к этим условиям при помощи изменений в функционировании многих систем.

У детей, попавших в горы, на гипоксию в первую очередь реагирует ЦНС. Процесс торможения претерпевает изменения на высотах 2000-3000 м, а процесс возбуждения - начиная с высоты 4000 м.

У дошкольников на высоте 2000 м изменения ВНД были выражены мало: не выявлено нарушений величин условного, двигательного и мигательного рефлексов и их латентных периодов. Координация движений и работа II сигнальной системы сохранялись на том же уровне, что и при нормальном атмосферном давлении.

У подростков же наблюдались характерные изменения функционального состояния ЦНС. На высоте 2000 м, особенно в первые 2 дня, у большинства обследуемых обоего пола происходили значительные изменения ВНД, выражавшиеся в уменьшении величин условных рефлексов, увеличении их латентных периодов. По мере адаптации (на 10-15 день) сила, подвижность и концентрация основных нервных процессов возрастала. Подъем на большую высоту после 20-ти дневной адаптации не вызывал уже таких значительных сдвигов ВНД, как в первые дни (Колчинская А. З., 1964).

Большую роль в адаптации ребенка к гипоксическим условиям играет система дыхания.

У детей дошкольного возраста МОД и альвеолярная вентиляция увеличиваются на высотах 1000 - 3000 м незначительно. Так, на высоте 1000-2000 м МОД составляет 107-108%, на 3000 м - 112-120% от исходного. Это увеличение МОД происходит преимущественно за счет возрастания частоты дыхательных движений. Дыхательный объем при этом может даже и уменьшаться. Как известно, увеличение МОД за счет учащения дыхания - менее экономичный способ приспособления к недостатку кислорода, т.к. он сопровождается более слабым возрастанием альвеолярной вентиляции, что в свою очередь ведет к ухудшению газообмена между кровью и наружным воздухом. Но в то же время в детском возрасте определенную роль играет фактор, присущий только детскому дыханию. В условиях нормального снабжения 0₂, благодаря частому и поверхностному характеру дыхания, значительной физиологической гипервентиляции и низкому использованию кислорода из каждого литра вдыхаемого воздуха, у детей в альвеолярном и вдыхаемом воздухе содержится большее количество О₂ и меньшее СО₂, чем у взрослых.

Более высокое парциальное давление О₂, в альвеолярном воздухе способствует лучшей диффузии О₂ в кровь, что ведет к более полному насыщению гемоглобина кислородом. Определение респираторных газов в альвеолярном воздухе показало, что при недостатке кислорода во вдыхаемом воздухе у детей также сохраняются более высокие, по сравнению со старшими, относительная (на 1 кг веса и 1 м² поверхности тела) легочная и альвеолярная вентиляция, более высокое РО и более низкое РСО₂, в альвеолярном воздухе. Так, у детей РО альвеолярного воздуха на высоте 2000 м составляет 100 мм рт. ст. При гипоксии сохранение более высокого парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе может играть важную роль, т.к. оно способствует лучшему насыщению артериальной крови кислородом и тем самым уменьшает гипоксемию. Лучшей диффузии кислорода из альвеол в кровь у детей способствует тонкость и нежность альвеолярно-капиллярных мембран.

У подростков на высотах 2000-4000 м недостаток кислорода вызывает усиление дыхания и возрастание МОД, которое обеспечивается увеличением дыхательного объема. На высоте 1000 м величина МОД составляет 100-108%, 2000 м - 100-125%, 3000 м - 90-130%, 4000 м - 140% от исходного. Следовательно, гипоксемия в подростковом возрасте выражена больше, чем у детей дошкольного возраста.

Недостаток кислорода у детей и подростков сказывается на сердечно-сосудистой системе учащением сердечных сокращений и повышением систолического давления. На высоте 2000 м (на второй день пребывания) прирост ЧСС у детей составлял 17,9%±2,7, у подростков 15%+1,8.

К числу приспособительных механизмов у детей дошкольного возраста можно отнести большее, по сравнению с другими возрастами, увеличение кислородной емкости крови за счет возрастания числа эритроцитов и количества гемоглобина (к 6-10 дню пребывания на 2000 м), что является компенсаторным приспособлением, направленным на увеличение доставки кислорода, а тем самым на улучшение артериализации крови в условиях умеренно выраженной гипоксии.

У детей и подростков в первые дни пребывания на высоте возникает несоответствие между потреблением и доставкой кислорода к тканям, которое выражается в увеличении кислородного запроса. Оно объясняется приведенными выше факторами - усилением работы сердца, дополнительным синтезом гемоглобина и образованием эритроцитов, возрастанием глубины и частоты дыхания, что требует увеличения расхода анергии. Высокая активность симпато-адреналовой системы в этот период также приводит к повышению энергетических затрат всеми тканями организма. Следовательно, в ранний период пребывания на высоте 3000-4000 м организм расходует больше энергии, чем в нормальных условиях. Именно поэтому основной обмен повышен, причем чем больше высота, тем выше основной обмен.

Исследования Т.Д. Багдасаровой, проведенные у детей а возрасте 8-16 лет показали, что временная адаптация растущего организма к условиям среднегорья протекает фазно. Начальная фаза для большинства детей характеризуется учащением ритма сердечных сокращений и дыхательных движений, повышением артериального давления, нарастанием легочной вентиляции, повышением общего газообмена, нарастанием содержания гемоглобина, количества эритроцитов и ретикулоцитов крови. Примерно через 2 недели проявляется следующая фаза, в которой сглаживаются первоначальные реакции, но увеличивается глубина дыхания с урежением его и нарастанием жизненной емкости легких. Возрастает утилизация кислорода, повышается кроветворение. К концу месячного пребывания наступает фаза стабилизации функций, близкая к показателям постоянных жителей гор.

Гипоксическое состояние оказывает влияние на все процессы жизнедеятельности коренного населения на протяжении онтогенеза. Уже в последние 3 месяца беременности прирост массы плода в условиях высокогорья начинает отставать, несмотря на выраженное нарастание объема плаценты, поддерживающей необходимые режимы его оксигенации. Новорожденные горцы имеют меньший вес и рост, а темпы роста их впоследствии замедлены в сравнении со стандартами равнинной местности. Половое созревание людей в горах сдвигается к 18-20 годам, а рост тела прекращается лишь к 25-30 годам.

У новорожденных детей в условиях высокогорья имеется повышенное количество эритроцитов, гемоглобина, ретикулоцитов и увеличена функция кроветворения но сравнению с детьми, родившимися на равнине. Однако по мере роста детей эти различия несколько сглаживаются.

Отличительной чертой организма детей высокогорья является высокое кровяное давление в легочных артериях - легочная гипертензия, нарастающая с высотой местности. У этих детей она выражена даже в большей мере, чем у взрослых. «Равнинные» и «высокогорные» дети рождаются с признаками легочной гипертензии, но у детей на равнине в течение 72 часов после рождения давление в малом круге нормализуется, а у детей горцев легочная гипертензия сохраняется, так как в условиях высокогорья мышечный слой легочных артериол фе-тального типа очень чувствителен к действию низкого парциального напряжения кислорода в крови.

В процессе развития у детей, постоянно живущих в горах, происходит увеличение объема легких, аэробной способности, снижение артериального давления, урежение пульса. Проявляется тенденция к пониженной свертываемости крови.

В результате следует отметить, что дети высокогорья имеют относительно высокий уровень приспособленности к недостатку кислорода.

Учитывая напряженность окислительных процессов у приезжих детей, относительно небольшой функциональный резерв органов дыхания и кроветворения, адаптацию детского организма к условиям высокогорья считают сложным и длительным процессом.

ГЛАВА vi. СОЦИАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ АДАПТАЦИИ ДЕТЕЙ

6.1 Влияние антропогенных факторов на функциональное состояние организма ребенка

В последние десятилетия в связи с ростом напряжения экологической обстановки на детский организм ложится дополнительная нагрузка. Это обусловлено тем, что ребенок должен адаптироваться помимо природных, еще и к антропогенным факторам среды. К ним относят все виды загрязнения: физическое (шумовое, электромагнитное, радиационное и т.п.); химическое, связанное с проникновением в воздух, почву и воду химических веществ до уровня, превышающего предельно допустимые концентрации; механическое, связанное с бытовыми и промышленными отходами.

Влияние шума.

Шум, как физическое явление, представляет собой механические колебания упругой среды в диапазоне слышимых частот. Ухо человека может слышать только те колебания, частота которых составляет от 16 до 16 000 колебаний з секунду. Уровень шума измеряется а единицах, выражающих степень звукового давления - децибелах (дБ). Шум в 20-30 дБ практически безвреден для растущего организма и составляет естественный звуковой фон, без которого невозможна жизнь. Шум в 130 дБ вызывает болевые ощущения, а достигнув 150 дБ, становится непереносимым.

Шум оказывает на организм ребенка двоякое действие: специфическое и неспецифическое. Специфическое воздействие проявляется в повреждении органа слуха, точнее, кортиевого органа, что приводит к развитию тугоухости и даже потере слуха.

Неспецифическое воздействие сопровождается функциональными изменениями, происходящими во многих системах организма. Через проводящие пути слуховой сенсорной системы шум действует на различные центры головного мозга ребенка, влияя на высшую нервную деятельность, нарушая равновесие процессов возбуждения и торможения, изменяя рефлекторные реакции. В результате у детей возникает раздражительность, беспокойство, нарушение сна, отвлечение внимания от обычных занятий. Шум вызывает возбуждение вестибулярного аппарата. При этом появляется голов окружение, нарушается координация движений, а при нарастании шума до 130 дБ у детей могут возникать галлюцинации. Шум оказывает вредное влияние на зрительную сенсорную систему. Чем больше его интенсивность, тем хуже ребенок видит и реагирует на происходящее.

При действии шума происходят сдвиги функционального состояния сердечно-сосудистой системы. У детей нарушается нормальное кровообращение. Даже несколько громко сказанных слов могут вызвать спазмы сосудов. Многочисленные исследования показали, что шум оказывает негативное воздействие на деятельность желез внутренней секреции, желудка и кишечника, вызывая в растущем организме патологические изменения,

Электромагнитные излучения.