Патогенетическая роль дезадаптации к холоду в развитии донозологических состояний в условиях Севера

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

патогенетическая роль дезадаптации к холоду в развитии донозологических состояний в условиях Севера

14.00.16 - патологическая физиология

ГЕРАСИМОВА Людмила Ивановна

Санкт-Петербург - 2008

Работа выполнена в ГОУ ВПО Петрозаводский государственный университет

Научный консультант: доктор медицинских наук, профессор Лупандин Юрий Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Власов Тимур Дмитриевич

доктор медицинских наук, профессор Зайчик Альберт Михайлович

доктор медицинских наук, профессор Коваленко Людмила Васильевна

Ведущая организация: Российский Университет дружбы народов

Защита состоится на заседании диссертационного Совета Д.208.090.03 при Санкт-Петербургском государственном медицинском университете им. акад. И. П. Павлова (197022, г. Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, 6/8, зал заседаний Учёного совета).

С диссертацией можно ознакомиться в медицинской библиотеке Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. акад. И. П. Павлова.

Автореферат разослан 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, доктор медицинских наук, профессор В. Ф. Митрейкин

Общая характеристика диссертации

Актуальность проблемы. Проблема сохранения здоровья человека, проживающего в условиях Севера, остаётся актуальной, что связано с активным освоением территорий, увеличением миграционных процессов на территории России, повышением доли пожилого населения, в том числе в Северо-Западном Регионе. Сложный комплекс внешних воздействий высоких широт, включая суровые природно-климатические факторы, большой спектр антропогенных влияний, предъявляет высокие требования к организму (Авцын А. П. и др., 1985; Казначеев В. П., 1980; Кривощеков С. Г., 2006; Панин Л. Е., 1979; Хаснулин В. И., 1998; Хаснулин В. И. и др., 2005; Hassi J. et al., 2001). Негативные тенденции в изменении показателей здоровья населения и состояния среды обитания человека ставят эту проблему в разряд наиболее приоритетных задач государственной политики (Онищенко Г. Г., 2003; Онищенко Г. Г., Самошкин В. П., 2000). В условиях высоких широт многие заболевания характеризуются ранним началом, неспецифичностью симптомов, большей распространенностью нарушения функционального состояний организма, чем в других климатических зонах (Потапов А. И. и др., 2005; Совершаева С. Л., 1996; Хаснулин В. И. и др., 2005). Значительное место в заболеваемости занимают болезни системного перенапряжения, снижается порог вредного воздействия на организм производственно-экологических факторов, и уменьшаются функциональные возможности организма к восстановлению нарушений гомеостаза (Афанасьева Р. Ф., Бурмистрова О. В., 2006; Потапов А. И. и др., 2005; Campbel D. A., Kay S. P., 1998; Hassi J. et al, 2003).

Республика Карелия, регион Северо-Запада РФ, отличается дискомфортностью климато-географических условий, которая сравнима с регионами Крайнего Севера, что вызывает напряжение адаптационных систем, затрудняет компенсацию и увеличивает показатели общей смертности, в том числе людей трудоспособного возраста (Доршакова Н. В., 1997; Хаснулин В. И. и др., 2005). Представляется целесообразным рассмотреть особенности функционирования организма в условиях Севера с точки зрения адекватности температурной адаптации. Как известно, приспособление к длительному действию холода затрагивает практически все процессы жизнедеятельности организма, которые координируются в рамках единой программы сохранения температурного гомеостаза. Основу управления процессом адаптации к холоду составляют системные изменения нейро-гормональной регуляции и обмена веществ, где ведущее значение имеют повышение роли адренергических механизмов и изменение тиреоидного статуса организма (Бойко Е. Р., 2005; Зайчик А. Ш., Чурилов Л. П., 2000; Панин Л. Е., 1979; Leppдluoto J. et al., 2005).

Проявления отрицательного влияния холода в различных системах организма объединяют в понятие холод-ассоциированные симптомы (ХАС, Hassi J. et al, 2003), включающие в себя боли (дискомфорт), нарушения чувствительности и изменения цвета открытых частей тела, а также признаки функциональной недостаточности физиологических систем организма (Campbell D. A., Kay S. P., 1998). Феномен Рейно считается одним из специфичных проявлений непереносимости холода (Алекперов Р. Т., 2005; Гусева Н. Г., 2005; Block J. A., Sequeira W., 2001; Maricq H. R. et al, 1997). Многими авторами отмечено, что феномен Рейно имеет общие патогенетические механизмы с холод-индуцированной вазоконстрикцией, основу которых составляет усиление адренореактивности сосудов (Алекперов Р. Т., 2005; Гусева Н. Г., 2005; Bailey S. R., 2005; Kanagy N. L., 2005), что затрудняет дифференциальную диагностику ранних проявлений феномена Рейно и усиленной холод-индуцированной вазоконстрикции, в возникновении которой, как и феномена Рейно, помимо указанных факторов, играют роль нарушения эндотелий-зависимой и эндотелий-независимой вазодилатации (Васина Е. Ю., 2006; Меншутина М. А., Васина Е. Ю., 2003; Петрищев Н. Н. и др., 2004; Cooke J. P., Marshall J. M., 2005). Исследованиями в области определения факторов риска для населения высоких широт показано, что распространенность феномена Рейно составляет от 0,5 до 20 % (Табеева Р. Т., 2002; Generini S. et al, 1996; Suter L. G. et al, 2005), наблюдается зависимость его частоты от широты местности (Block J. A., Sequeira W., 2001; Maricq H. R. et al., 1997), установлена возможность участия механизмов развития феномена Рейно в формировании соматических заболеваний человека (Табеева Р. Т., 2002; Generini S. et al., 1996). Указанные факты, а также общность происхождения холод-индуцированной вазоконстрикции и феномена Рейно на основе усиления активности адренергических механизмов (Bailey S. R. et al, 2005; Kanagy N. L., 2005) позволяют расценивать ХАС в качестве признаков напряжённой адаптации к холоду и факторов риска нарушения здоровья населения, проживающего в условиях Севера (Hassi J. et al., 1998, 2003).

Функциональное состояние двигательной системы и её основного эффекторного органа, скелетной мускулатуры, играет важную роль как в реакциях срочной, так и долговременной адаптации к холоду. В экспериментальных исследованиях показано вовлечение и характер участия двигательной системы в поддержании температурного гомеостаза организма (Лупандин Ю. В. и др. 1995; Haman F., 2006; Kleinebeckel D., Klussmann F. W., 1990; Meigal A., 2002). Вместе с тем, в литературе нет данных, интегративно характеризующих морфо-функциональное состояние двигательной системы человека при долговременной адаптации к холоду и особенности её функционирования с точки зрения адекватности процесса приспособления к холоду. Учитывая то, что электронейромиография (ЭНМГ) является одним из наиболее информативных современных методов оценки функционального состояния двигательной системы (Гехт Б. М. и др., 1997, Команцев В. Н., Заболотных В. А., 2001; Зенков Л. Р., Ронкин М. А., 2004), исследование интерференционной электромиограммы (ИЭМГ) позволяет объективно оценить состояние нервно-мышечной системы и дополнить другие методы диагностики (Fuglsang-Frederiksen A., 1989; Kurca E., Drobnэ M., 2000).

Проблема донозологических состояний или «предболезни» давно находится в сфере внимания клинической медицины. При этом в последнее время большое значение придаётся выявлению изменений в организме, соответствующих начальному звену патогенеза болезни (Баевский Р. М., 2003, 2006). В этой связи современная научная концепция оценки и прогнозирования функциональных состояний организма представляет интерес, поскольку позволяет выявлять донозологические состояния организма и проводить своевременную профилактическую работу с целью сохранения здоровья населения, проживающего в неблагоприятных климато-географических условиях.

Цель исследования: установить значение температурной адаптации в формировании здоровья человека в условиях Севера, а также изучить механизмы развития дезадаптации к холоду и их проявления с целью диагностики донозологических состояний человека в условиях Севера.

Задачи исследования:

· Исследовать адекватность процесса приспособления к холоду на основе анализа частоты холод-ассоциированных симптомов.

· Оценить функциональное состояние вегетативной нервной системы и параметры лёгочной вентиляции в зависимости от степени адаптации субъектов к условиям Европейского Севера.

· Исследовать проводящие свойства сенсорных и моторных волокон периферических нервов в группах с различной адаптированностью к условиям Европейского Севера.

· Установить турн-амплитудные хаарктеристики ИЭМГ изометрического сокращения, характеризующие «неврогенный» тип нарушений функции скелетных мышц.

· Установить онтогенетические особенности двигательной системы на основе турн-амплитудного анализа ИЭМГ при дозированном изометрическом сокращении, а также при проведении функционального теста с мышечным утомлением.

· Установить электронейромиграфические признаки, характеризующие работоспособность и функциональное состояние двигательной системы, при сочетанном влиянии холода и вредного производственного фактора (производственная вибрация).

Положения, выносимые на защиту:

· Холод-ассоциированные симптомы характеризуют состояние «предболезни», связанного с неадекватным обеспечением процесса долговременной адаптации к холоду; усиленная холод-индуцированная вазоконстрикция является признаком повышения участия адренергических механизмов регуляции функций организма и напряжённой адаптации к холоду.

· Отрицательный эффект адаптации к холоду, формирующийся в двигательной системе человека, характеризуется снижением функциональных возможностей скелетной мускулатуры вследствие нарушения проводящих свойств периферических нервов.

· Формирующийся с возрастом «неврогенный» тип ИЭМГ обусловлен потенцирующим влиянием средовых факторов, в частности, условиями охлаждения, что способствует возрастному снижению функции двигательной системы у постоянных жителей Севера, а также служит фактором, предрасполагающим к развитию и прогрессированию патологии опорно-двигательной системы в регионах с холодным климатом.

Научная новизна. В проведенном исследовании впервые проведен системный анализ состояния организма человека в условиях Севера и показана роль механизмов, лежащих в основе температурной адаптации, в формировании здоровья человека на Севере, а также предпосылки развития дезадаптации к холоду и возникновения донозологических состояний. Впервые изучена роль ХАС в качестве признаков дезадаптации организма к условиям холода и показана связь их возникновения с состоянием функциональной системы температурной адаптации. Установлено, что субъективные признаки дезадаптации к холоду (ХАС) коррелируют с «предпатологическими» изменениями функционирования сердечно-сосудистой системы, состояния лёгочной вентиляции и электрофизиологическими свойствами двигательной системы.

С помощью современных электрофизиологических методов даны количественные характеристики функционального состояния и резервов двигательной системы человека в условиях длительного действия холода, как проявления пластичности двигательной системы. На основе количественного анализа ИЭМГ установлены особенности функционального состояния периферического отдела двигательной системы в различные периоды онтогенеза. Показано взаимодействие механизмов долговременной адаптации к холоду и некоторых индивидуальных факторов (возраст, производственные вредности) на уровне скелетных мышц. Впервые выявлен отрицательный эффект адаптации к холоду в форме нарушения миелинизации в периферической нервной системе и показано его потенциальная роль в снижении работоспособности двигательной системы у лиц, длительно проживающих в условиях Севера, а также в развитии и прогрессировании заболеваний двигательной системы.

Теоретическая и научно-практическая значимость. Проведенное исследование развивает положения адаптационной медицины в части изучения факторов, влияющих на здоровье человека в условиях Севера, и общих закономерностей развития дезадаптационных реакций. В рамках настоящего исследования проведен системный анализ состояния здоровья человека в условиях Севера с точки зрения адекватности процесса долговременной адаптации к холоду. Показано значение ХАС в качестве признаков неадекватности процесса долговременной адаптации к холоду и факторов риска развития патологии в различных системах организма в условиях Севера. Сопоставлены субъективные признаки дезадаптации к холоду (ХАС) и результаты комплексного функционального исследования. В частности, с помощью методов функциональной диагностики установлены признаки, свидетельствующие о дезадаптации к холоду: повышение участия адренергических механизмов регуляции функций у мигрантов по сравнению с постоянными жителями Севера, а также у лиц с ХАС в форме феномена Рейно; установлены субклинические нарушения вентиляции у мигрантов по сравнению с постоянными жителями Севера, а также у лиц с ХАС в форме холодовой одышки.

Доказан отрицательный эффект адаптации к холоду в форме неврогенного снижения функции мышечной системы и установлены особенности электронейромиографических характеристик двигательной системы в зависимости от адаптированности к холоду, а также при сочетании средовых условий длительного охлаждения и возрастных изменений, а также вредных производственных факторов (производственная вибрация).

Анализ взаимодействия функционального состояния двигательной системы (механизмы долговременной адаптации к холоду) и вегетативного обеспечения функций организма (факторы срочной адаптации к холоду, компенсаторные механизмы) имеет теоретическое значение для изучения иерархии и взаимодействия разных функций организма, и могут найти свое приложение в теории систем.

Научно-практическое значение диссертации заключается в усовершенствовании методики ЭМГ в части развития неинвазивных способов регистрации сигналов, и количественного (турн-амплитудного) анализа ИЭМГ. Сопоставлены результаты разработанной методики турн-амплитудного анализа ИЭМГ при дозированном изометрическом сокращении и широко применяемого метода стимуляционной ЭНМГ. Расширено использование количественного анализа ИЭМГ для оценки работоспособности и функциональных резервов двигательной системы человека при различных функциональных состояниях, в том числе связанных с длительным влиянием Севера.

С помощью комплексного применения ЭНМГ-методов исследования, включая турн-амплитудный анализ ИЭМГ, выделены электромиографические синдромы, характеризующие возрастные изменения двигательной системы у жителей Севера, состояния, связанные с мышечным перенапряжением, в процессе утомления и восстановления, а также при патологии двигательной системы вследствие длительного влияния производственной вибрации.

Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены и обсуждены на Российских и международных научных симпозиумах: III Международном конгрессе по патофизиологии (Lahti, 1998); II и III Российском конгрессе по патофизиологии (Москва, 2000, 2004); XXXIII Международном конгрессе по физиологическим наукам (Санкт-Петербург, 1997); VIII Мировом Конгрессе Общества по адаптивной медицине (Москва, 2006); на пленумах Российского и Московского научного общества патофизиологов (Москва, 2006, 2007); XVII Мировом Конгрессе по неврологии (London, 2001), XVIII и XIX съездах ВФО им. И. П. Павлова (Казань, 2001; Екатеринбург, 2004), IV и V Съездах физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 2002; Томск, 2004); Всероссийском Форуме «Здоровье нации - основа процветания России»» (Москва, 2005); XI Национальном конгрессе «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2006); международных конференциях Environmental Ergonomics (Dortmund, 2000), Problems with Cold Work (Solna, 1998); Симпозиуме «Патофизиология и современная медицина» (Москва, 2004); конференции «Механизмы типовых патологических процессов» (Санкт-Петербург, 2003), II, III, IV международных конференциях по физиологии мышц и мышечной деятельности (Москва, 2003, 2005, 2007), I Всероссийской с международным участием конференция «Управление движением» (Великие Луки, 2006); Российской конференции «Организм и окружающая среда: жизнеобеспечение и защита человека в экстремальных условиях» (Москва, 2000); Международной конференции «Проблемы экологии человека» (Архангельск, 2000, 2004); 10^ой Всероссийской конференции по физиологии труда (Москва, 2001); «Актуальные проблемы экологической физиологии человека на Севере»; XI Международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2003); 6^ой научно-практической конференции «Методы исследования регионарного кровообращения и микроциркуляции в клинике и эксперименте» (Санкт-Петербург, 2007).

Реализация результатов исследования. Диссертационная работа выполнена в рамках целевых программ научных исследований (№№ гос. регистрации 0120.0603111 (Исследование базовых механизмов терморегуляционной мышечной активности в построении движения и двигательном контроле у человека), 0120.0502699 (Изучение нейрофизиологических механизмов движения человека при действии факторов, лимитирующих функциональные возможности двигательной системы)). Исследования были поддержаны грантами РФФИ 307-2003-04, РГНФ «Русский Север» 01-06-49004 а/с, Программой Росбразования «Университеты России» УР 11.01.245. Автор была награждена Медалью РАН для молодых ученых в 1999 за цикл работ в области физиологии «Двигательный контроль и работоспособность человека в экстремальных температурных условиях». Теоретические положения диссертации включены в учебные программы по дисциплинам «Патофизиология» и «Нормальная физиология» на медицинском факультете ПетрГУ, автором разработан и внедрен в образовательный процесс электронный учебный ресурс «Стресс и адаптация». Результаты работы используются в лечебно-диагностической практике Республиканской больницы, Детской республиканской больницы.

Объём и структура диссертации. Текст диссертации изложен на 289 страницах, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственного исследования, обсуждения результатов, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Список литературы включает 430 источников, в том числе 185 - отечественных и 245 - зарубежных. Диссертация содержит 28 таблиц и 48 рисунков.

Содержание диссертации

Материалы и методы исследования

дезадаптация холод легочный вентиляция

В исследовании приняли участие 603 испытуемых (322 м, 281 ж). Из них практически здоровые лица составили 471 (252 м, 219 ж): 157 детей (78 м, 79 ж), 302 лиц молодого возраста (169 м, 133 ж), 12 лиц старшего возраста (5 м, 7 ж); 17 лиц, перенесших дифтерийную полинейропатию (6 м, 11 ж); 20 лиц с вибрационной болезнью (20 м); 95 лиц с терапевтической патологией (44 м, 51 ж). Среди испытуемых молодого возраста 245 были резидентами Северо-Западного региона России (134 м, 111 ж); 38 - мигрантами из южных регионов России (16 м, 22 ж); 19 - мигрантами из стран Ближнего и Среднего Востока (19 м). Срок пребывания в Республике Карелия у мигрантов составлял 3--4 года, у резидентов -- 16 лет.

Анкетирование с целью выявления ХАС проведено с участием 403 человек, в том числе: 197 резидентов Северо-Западного региона России (71 м, 126 ж); 72 мигранта из южных регионов России (28 м, 44 ж); 19 мигрантов из стран Ближнего и Среднего Востока (19 м); 20 лиц с вибрационной болезнью (20 м); 95 лиц с терапевтической патологией (44 м, 51 ж).

ЭНМГ-исследования, анализ вызванного кожного вегетативного потенциала (ВКВП) и спирометрические тесты проведены в лаборатории (Т_возд 22 -- 24єС, 50 -- 60%; скорость движения воздуха менее 0.1 м/с) после 30-минутного нахождения испытуемого в помещении для стабилизации температуры кожи. Для контроля теплового состояния измеряли центральную температуру (Т_ц) сублингвально или ректально и средневзвешенную температуру кожи (СВТК) по Раманатану Н. Л. (Ramanathan N. L., 1964).

Биометрические исследования. Для измерения силы максимального произвольного сокращения (maximal voluntary contraction -- MVC) m. biceps brachii стоящий испытуемый осуществлял максимальное давление на динамометр, укрепленный на нижней поверхности неподвижной балки. Рука находилась в положении локтевого сгибания (плечо расположено вдоль грудной клетки, суставной угол 90є). Динамометрию проводили перед каждым сеансом ЭМГ. MVC мышц предплечья определяли при давлении кистью на динамометр, укрепленный на нижней поверхности неподвижной балки. При этом локтевой сустав был фиксирован в лонгете для избежания вовлечения мышц плеча.

Методика дозирования усилия и утомления. Дозирование статического усилия (изометрическое сокращение) m. biceps brachii создавали грузами весом 4, 6, 8 и 10 кг, подвешенными на манжете, укрепленной на предплечье, 2 -- 3 см проксимальнее лучезапястного сустава, в течение 3 -- 5 с. Испытуемых в положении стоя просили удерживать руку в положении локтевого сгибания (плечо расположено вдоль грудной клетки, суставной угол 90є). Утомление m. biceps brachii было вызвано динамической работой до отказа. Стоящий испытуемый должен был совершать движения в локтевом суставе типа «сгибание -- разгибание» с грузом, составляющим 30% от MVC.

Дозирование статического усилия мышц предплечья (m. flexor carpi radialis, m. flexor carpi radialis) создавали грузами весом 4, 6, 8 и 10 кг, подвешенными на манжете, укрепленной на кисти, в течение 3 -- 5 с. Испытуемых в положении сидя инструктировали поддерживать нагруженную кисть на одном уровне с предплечьем, при этом рука находилась в положении локтевого сгибания, локтевой сустав фиксирован на подлокотнике. Утомление мышц предплечья вызывали движениями в лучезапястном суставе типа «сгибание -- разгибание» с грузом, составляющим 30% от MVC.

Методики электронейромиографического исследования. Измерение параметров скорости распространения возбуждения (СРВ) выполнено с использованием электронейромиографа «Neurostar MS92B» (Великобритания) по общепринятой методике (Зенков Л. Р., Ронкин М. А., 2004; Van Dijk J. G., 2000). ЭМГ-обследование при дозированной нагрузке и во время тестов на утомление, анализ потенциалов двигательных единиц (ПДЕ) были проведены с помощью электромиографа «Mikromed» MG-440 (Венгрия). Использованы биполярные накожные электроды («Mikromed», Венгрия, прямоугольные полюса 12*6 мм, типы SE-1, FE-1, FE-2, расстояние между полюсами 14 мм). Электроды фиксировали на предварительно обезжиренной коже, между кожей и электродами помещали электродный гель (EG-1, Микромед, Венгрия) для снижения электрического сопротивления тканей. Заземляющий электрод укрепляли на запястье.

ЭМГ регистрировали в мышцах предплечья (m. flexor carpi radialis, m. flexor carpi ulnaris), плеча (m. biceps brachii) при дозированной нагрузке на соответствующий сустав, голени (m. gastrocnemius) при подъеме испытуемого 8 -- 10 раз на носки. Обработка данных ЭНМГ выполнена с помощью программного обеспечения «МБН-Нейромио-граф» (МБН, Москва, РФ). Исследованы амплитуда ИЭМГ (RMS, мкв) и количество «поворотов» (турнов) ЭМГ (турн - колебание потенциала ЭМГ амплитудой более 100 мкВ). На основании индивидуальных данных для установления вида функциональной зависимости параметров ИЭМГ от выполняемой нагрузки, а также числа турнов от амплитуды ЭМГ (метод Виллисона) использовали регрессионный анализ с линейной моделью регрессии: вычисляли коэффициенты регрессии и корреляции, строили кривые регрессии. Нами также исследовано изменение отношения количества турнов ЭМГ к средней амплитуде ЭМГ за 1 секунду (функциональная зависимость вида y_(x) = n/x, где x -- значение средней амплитуды ЭМГ за 1 секунду, n -- количество турнов ЭМГ при данной амплитуде) для выявления максимального отношения количества турнов ЭМГ к средней амплитуде ЭМГ за 1 секунду и интервала средней амплитуды ЭМГ (анализ peak ratio).

Для регистрации ПДЕ m. triceps brachii электроды располагали на 1 -- 2 см проксимальнее локтевого отростка. Для остальных мышц эффективные точки также располагались вблизи суставов. Для идентификации ПДЕ использовано программное обеспечение «МБН -- Нейро-миограф» (программа MUP -- motor unit potential) (МБН, Москва, РФ). Автоматический анализ ПДЕ включал определение длительности (мс), амплитуды (мкВ), количество фаз, время нарастания основного пика, площадь (интеграл) потенциала (мкВ*с).

Анализ частоты холод-ассоциированных симптомов. Участники исследования были опрошены путем интервью с помощью анкеты, содержащей вопросы о различных аспектах влияния холода на организм человека (оценка холодовой экспозиции, восприятие холодового фактора, влияние холода на самочувствие и повседневную активность, течение хронических заболеваний в холодный период года, ХАС). Для последующей статистической обработки использовали данные анкетирования при условии наличия более 70% ответов на вопрос. Анализ включал исследование структуры ответов (определение % положительных и % отрицательных ответов) с последующим сравнением ответов, полученных от респондентов в разных группах в зависимости от задач исследования, с использованием непараметрических критериев оценки. Для диагностики усиленной холод-индуцированной вазоконстрикции применялись критерии определения начальных признаков феномена Рейно, впервые описанных E. Allen и G. Brown (1932): симметричность эпизодов вазоспазма; отсутсвие заболеваний периферических сосудов (на основании анамнестических данных); отсутствие гангрены, дигитальных рубчиков или повреждения тканей пальцев рук. Усиленную холод-индуцированную вазоконстрикцию определяли по характерному анамнестическому описанию эпизода побеления пальцев с последующими цианозом, гиперемией, отеком и/или нарушением чувствительности (Гусева Н. Г., 2005; Maricq H. R. et al, 1996; Wigley F. M., Flavahan N. A., 1996). Влияние различных факторов на частоту ХАС и самочувствие оценено с помощью дисперсионного анализа. Взаимосвязь проявлений неблагоприятного действия холода установлена с помощью непараметрического корреляционного анализа с вычислением коэффициента корреляции Спирмена. Достоверными считали результаты при уровне значимости p менее 0.05.

Оценка функции внешнего дыхания. Внешнее дыхание оценивали с помощью компьютерного спирометра пневмотахометрического типа «Спиро-спектр» («Нейрософт», Иваново) согласно общепринятым правилам и методическим указаниям производителей данного оборудования (Сахно Ю. Ф. и др., 2005). С помощью программы теста «Спокойное дыхание / ЖЕЛ» оценивали статические объемы: жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ), резервный объем вдоха (Ровд), дыхательный объём (ДО). Исследование проходимости дыхательных путей проведено с использованием программы «Экспресс-тест». Для статистического анализа брали абсолютные значения исследованных параметров, а также значения, нормализованные к должным величинам (% от должной величины).

Анализ вызванных кожных вегетативных потенциалов. Состояние вегетативной нервной системы оценивали с помощью прибора «ВНС-спектр» («Нейрософт» Иваново) при проведении кожно-симпатического теста с регистрацией вызванного кожного вегетативного потенциала (ВКВП) ладоней обеих рук в ответ на однократную зрительную стимуляцию (серия из 5-8 стимулов длительностью 20 мс). Анализировали внешний вид кривых, латентные периоды и амплитуды фаз в соответствии с принятыми рекомендациями (Михайленко А. А. и др.,1997; Одинак М. М. и др., 1999). У испытуемых определяли артериальное давление с помощью полуавтоматического тонометра и частоту сердечных сокращений. Для оценки уровня функционирования системы кровообращения и определения её адаптационного потенциала вычисляли индекс функциональных изменений (ИФИ, Баевский Р. М., Берсенева А. П., 1997).

ИФИ=0,011*ЧСС+0,014*АДС+0,008*АДД+0,014*В+0,009*МТ-0,009*Р-0,27,

где ЧСС - пульс в покое (уд/мин), АДС и АДД - систолическое и диастолическое артериальное давление в покое (мм рт.ст.), В - возраст (лет), МТ - масса тела (кг), Р - рост (см).

Значение ИФИ до 2,1 расценивалось как удовлетворительная адаптация, от 2,1 до 3,3 - напряжение механизмов адаптации, от 3,3 до 3,5 - неудовлетворительная адаптация, более 3,5 - срыв адаптации.

Статистическая обработка. Анализ результатов выполнен с использованием методов вариационной статистики (Гланц C., 1999). Проводили оценку распределения, вычисляли следующие статистики: среднее значение, стандартное отклонение, стандартная ошибка. Для сравнения совокупностей использованы параметрические (t-тест Стьюдента) и непараметрические методы оценки (критерий знаков, Колмогорова-Смирнова). Влияние факторов оценивали с помощью дисперсионного анализа (ANOVA), корреляционного (параметрического и непараметрического) и регрессионного анализов. Достоверными считали результаты при уровне значимости p менее 0.05. Обработка и анализ результатов проводились с помощью пакетов программ статистической обработки SPSS и «Statistica for Windows» 5.0, 6.0.

Холод-ассоциированные симптомы как признак снижения устойчивости к холоду

В группе практически здоровых лиц среднее число ХАС составляло 1,95±0,13 во время действия холода, 1,45±0,10 сразу после действия холода. Количество и частота отдельных ХАС зависит от степени приспособленности организма человека к условиям холодного климата. В частности, напряженный процесс приспособления к условиям Севера, что имеет место у мигрантов из более южных регионов (p<0,05), характеризуется более частым появлением ХАС (рис. 1). У лиц с хроническими заболеваниями среднее число ХАС на холоде составляло 3,17±0,14 (p<0,001 по сравнению с группой практически здоровых лиц), после действия холода - 1,70±0,10 (p<0,05 по сравнению с группой практически здоровых лиц). У женщин во всех группах среднее количество ХАС было больше, чем у мужчин (p<0,05). Усиленная холод-индуцированная вазоконстрикция, как начальное прявление феномена Рейно, выявлена у 16% опрошенных, чаще у женщин (p<0,05) и у мигрантов из более южных регионов(p<0,05), холодовая крапивница - у 39 %, холодовая парестезия - у 32 %, холодовый ринит - у 22 %, холодовая одышка - у 14% опрошенных.

У пациентов с установленным медицинским диагнозом количество ХАС было больше, чем у лиц, находившихся на обследовании (r=0,32, p<0,001). Количество и распределение отдельных симптомов зависели от вида имеющейся у респондента патологии (рис. 2). Наибольшее количество ХАС наблюдалось у лиц, имеющих заболевания системы кровообращения, дыхания и опорно-двигательного аппарата (p<0,01).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Распределение отдельных ХАС зависело от состояния здоровья. Так, в группе практически здоровых лиц преобладали симптомы, возникающие от прямого действия холода на периферические ткани, например, холод-индуцированная вазоконстрикция (феномен Рейно I - II степени) и крапивница (0,22, p<0,05), нарушения чувствительности (0,20, p<0,05), а также болевые ощущения в мышцах, суставах. В группе пациентов с хроническими соматическими заболеваниями чаще наблюдались ХАС, возникающие на основе рефлекторных механизмов регуляции, например, затруднения дыхания, боли в груди и аритмии (p<0,05), что может отражать формирование патологической системы, связанной с дезадаптацией к холоду.

Наличие ХАС является фактором, ограничивающим манипуляции и работоспособность рук при работе в холодных условиях (p<0,001). При этом выделяются категории лиц с наибольшей чувствительностью к холоду: мигранты в начальном периоде акклиматизации (p<0,01), лица с хроническими заболеваниями (p<0,01), в особенности, имеющие патологию опорно-двигательного аппарата, сердечно-сосудистой системы, дыхательной системы.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследован показатель, описывающий уровень холодового дискомфорта в различных группах. Показана его связь с ХАС (p<0,01): более отрицательное отношение к холоду ассоциировалось с болевыми ощущениями (p<0,05), ринитом (p<0,05), усиленной холод-индуцированной вазоконстрикцией (p<0,01), затруднением дыхания и одышкой (p<0,05), аритмией (p<0,01), а также с возникающими в период отогревания парестезиями (p<0,001), 05), усиленной холод-индуцированной вазоконстрикцией (p<0,05), болями в мышцах (p<0,01) и суставах (p<0,01). Низкая переносимость холодового воздействии наблюдалась у мигрантов (p<0,05), и у лиц с хроническими заболеваниями, что является характеристикой холодовой перцепции и свидетельствует о формировании у лиц, наиболее подверженных действию холода, поведенческой реакции избегания влияния неблагоприятного фактора.

Функциональное состояние лёгочной вентиляции и вегетативной нервной системы при высокой чувствительности к холоду

Уровень адаптационных возможностей, рассчитанный на основании ИФИ, в исследованной группе в целом соответствовал верхней границе нормальных значений (2,01±0,07). Вместе с тем в группе мужчин уровень ИФИ был выше (p<0,05), что находится на границе значений между удовлетворительной адаптацией и напряжением механизмов адаптации (Баевский Р. М., Берсенева А. П., 1997).

Напряжение адаптационных систем организма в условиях Севера, определяемое на основании ИФИ, коррелирует с наличием усиленной холод-индуцированной вазоконстрикции (p<0,05) и изменениями параметров ВКВП, характеризующих недостаток участия холинергических механизмов (p<0,05) и, повышение адренергической регуляции. Отмечено снижение латентного периода ВКВП, по сравнению с нормативными данными, что косвенно свидетельствует о симпатикотонии в исследованной группе в целом (Одинак М. М. и др., 1999).

Усиленная холод-индуцированная вазоконстрикция сопровождается снижением параметров 1-й фазы ВКВП А₁ и S₁ (p<0,05) и увеличением параметров 2-й фазы ВКВП А₂ и S₂ (p<0,01), (рис. 3).

Донозологические изменения функциональных показателей системы внешнего дыхания коррелируют с ХАС в форме холодовой одышки (p<0,05) и усиленной холод-индуцированной вазоконстрикции (p<0,05), а также с фактором миграция из южных регионов (p<0,05). У мигрантов из южных регионов установлены донозологические изменения лёгочной вентиляции (рис. 4), которые усугублялись при наличии ХАС в форме холодовой одышки, что является отрицательным эффектом адаптации к холоду со стороны дыхательной системы (рис. 5).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3. Параметры вызванного кожного вегетативного потенциала у постоянных жителей Севера и мигрантов при наличии и отсутствии феномена Рейно (ФР). 100% -- параметры группы «СЗ - ФР-». Достоверность отличий: * -- в зависимости от миграции.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4. Сравнительная характеристика лёгочной вентиляции у постоянных жителей Севера и мигрантов. 100% -- показатели легочной вентиляции у мужчин постоянных жителей Севера. Достоверность отличий: # -- в зависимости от пола; * -- в зависимости от миграции.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 5. Параметры лёгочной вентиляции у постоянных жителей Севера и мигрантов с холодовой одышкой и без. 100% -- показатели легочной вентиляции у постоянных жителей Севера. Достоверность отличий: # -- в зависимости от пола; * -- в зависимости от наличия холодовой одышки.

Влияние адаптации к условиям Севера на проводящие свойства периферических нервов

При исследовании распространения возбуждения по периферическим нервам в группах постоянных жителей Европейского Севера (срок пребывания 18,94±1,22 лет) и мигрантов (срок пребывания 3,71±0,36 года) установлено снижение проводящих свойств сенсорных и моторных волокон, что наиболее сильно проявляется у мигрантов в начальном периоде приспособления к холодному климату (табл. 1, 2).

В целом параметры СРВ находились в пределах нормальных значений, приближаясь к нижней границе: СРВ по моторным волокнам составляла в срединном нерве 57,67±4,46 м/с, в локтевом нерве - 56,67±5,69 м/с, СРВ по сенсорным волокнам составляла в срединном нерве 63,20±5,00 м/с, в локтевом нерве - 59,91±5,60 м/с. Однако у мигрантов из более южных регионов наблюдалось увеличение латентностей М-ответов, а также более низкие значения СРВ (демиелинизирующий тип поражения нерва), в ряде случаев достигавших достоверных отличий от соответствующих параметров, полученных у постоянных жителей Европейского Севера (см. табл. 1). Одновременно выявлено снижение амплитудных характеристик М-ответов и увеличение их длительностей (аксональный тип поражения нерва). Аналогичные результаты получены при исследовании СРВ по сенсорным волокнам мигрантов из регионов с более теплым климатом (см. табл. 2).

Выявлены различия параметров СРВ в зависимости от пола (p<0.05). Оптимальные проводящие свойства характерны для женщин - постоянных жительниц Европейского Севера, в то время как у мужчин, особенно мигрантов из южных регионов, наблюдались изменения, свидетельствующие о меньшей приспособленности элементов периферической нервной системы к условиям длительного холодового воздействия.

С помощью дисперсионного анализа и критериев непараметрической корреляции установлено влияние ХАС на проводящие свойства нервов. Так, более низкие значения СРВ по моторным и сенсорным волокнам коррелировали с большим числом ХАС (p<0,05), а также с отдельными симптомами: с усиленной холод-индуцированной вазоконстрикцией (p<0,05), болями (p<0,05), парестезиями (p<0,01). При наличии усиленной холод-индуцированной

Таблица 1 Проводящие свойства моторных волокон периферических нервов (m±se) в группах с различной степенью адаптации к условиям Европейского Севера

Примечание: достоверность отличий * -- между группами «Северо-Запад -- неСЗ»; # -- в зависимости от пола.

Таблица 2 Проводящие свойства сенсорных волокон периферических нервов (m±se) в группах с различной степенью адаптации к условиям Европейского Севера

Примечание: достоверность отличий * -- между группами «Северо-Запад -- неСЗ»; # -- в зависимости от пола.

Вазоконстрикции, болей и парестезий наблюдались более низкие значения амплитуды и длительности М-ответов при исследовании моторной проводимости (p<0,05), а также снижение амплитуды и длительности ПДН при исследовании сенсорной проводимости (p<0,05), аналогично данным Чердынцева М. Г. (2005).

Таким образом, высокая чувствительность к холоду, которая проявляется в форме ХАС, сопровождается донозологическими изменениями проводящих свойств периферических нервов по смешанному типу (сочетание признаков миелинопатии и аксонопатии), что может играть важную роль в снижении функциональных свойств двигательной системы при длительном влиянии холодного климата, а также являться признаком развития дезадаптации к холоду (отрицательный эффект адаптации к холоду) в связи с уменьшением «термогенных» свойств скелетных мышц.

Электромиографические характеристики нервно-мышечного статуса в разных возрастных группах в условиях Европейского севера

Исследование параметров ИЭМГ при дифтерийной полиневропатии показало, что характеристики ЭМГ при дозированном уровне изометрического сокращения соответствует «неврогенному» типу и коррелируют с функциональными свойствами исследованных мышц, а также объективно отражают состояние нервно-мышечной иннервации. У больных с дифтерийной полиневропатией выявлено снижение СРВ по двигательным волокнам локтевого нерва, значения которой составляли менее 50 м/с. Особенно выраженные нарушения проведения были у группы больных с моторным дефицитом, для которых значения СРВ достигали 45 м/с (в среднем 47,991,18 м/с, p<0,001 по сравнению со здоровыми). Параметры ПДЕ, приведенные в табл. 3, соответствовали стадиям денервационно-реиннервационному процесса (Гехт Б. М. и др., 1997). Неврогенное нарушение функции скелетных мышц коррелировало со снижением амплитуды и турнов ИЭМГ при дозированном изометрическом сокращении и зависело от степени двигательных расстройств (Fuglsang-Frederiksen A., 1989; табл. 4). При повторных исследованиях выявлено, что параметры ИЭМГ при дозированной нагрузке адекватно отражают обратимость «неврогенных» расстройств при данной патологии. Выраженные нарушения функции нервной системы при дифтерийных поражениях сохраняются на протяжении года и более. В последующем происходит постепенное уменьшение клинических проявлений и приближение к нормальным количественных характеристик ИЭМГ. Электромиографическими феноменами восстановительного процесса являются увеличение количества турнов ЭМГ и нормализация амплитудных параметров ИЭМГ (рис. 6).

Таблица 3 Характеристики потенциалов двигательных единиц m. triceps brachii у больных с дифтерийной полиневропатией

Примечание: достоверность отличия от соответствующих параметров у здоровых испытуемых * -- р <0,05; ** -- р <0,01; *** -- р <0,001.

Таблица 4 Средние значения (Х±m) коэффициентов регрессии зависимостей «RMS -- нагрузка» и «количество турнов ЭМГ -- нагрузка» m. flexor carpi radialis у больных с дифтерийной полиневропатией и здоровых испытуемых

Примечание: достоверность отличия от коэффициентов регрессии у здоровых испытуемых * -- р <0,05; ** -- р <0,01; *** -- р <0,001.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методика количественного анализа ИЭМГ при дозированном изометрическом сокращении позволяет синдромно охарактеризовать функциональное состояние двигательной системы человека, связанное с длительным влиянием условий Севера (эффекты долговременной адаптации к холоду). Так, турн-амплитудные параметры ИЭМГ изометрического сокращения имеют отчетливую возрастную динамику, которая выражается снижением числа турнов и амплитудных характеристик ЭМГ (рис. 7). Аналогичная тенденция отмечена при анализе ИЭМГ по методу peak ratio. Максимальные значения отношения числа турнов ЭМГ к средней амплитуде ЭМГ за 1 секунду у молодых лиц наблюдались при меньших нагрузках (у детей при нагрузке 2 -- 3 кг, у лиц среднего возраста -- 4 -- 8 кг), а у пожилых при значительно больших усилиях (более 10 кг, p<0,001), что также свидетельствует о снижении турн-амплитудных характеристик ЭМГ с возрастом. Таким образом, качественные характеристики ИЭМГ градуально меняются от «миогенного» типа у детей до «неврогенного» типа у пожилых лиц. Явление возрастного снижения работоспособности -- известный феномен, в основе которого лежат три механизма: прогрессирующее снижение мышечной массы, снижение сократительных свойств мышц и изменение нервно-мышечной иннервации (Klass M., 2006). При этом проблема особенностей нервно-мышечного статуса неоднозначно представлена в литературе. Полученные нами данные соответствуют результатам других исследований. Так, в работе Akataki K. с соавт. (2002) приведены данные о снижении коэффициентов пропорциональности амплитуды ЭМГ к производимому мышечному усилию, где в качестве амплитудной характеристики использована RMS, что аналогично нашим результатам. Показано возникающее в процессе старения снижение функциональных свойств механизмов, обеспечивающих иннервацию скелетных мышц: уменьшение числа б-мотонейронов и ДЕ (De Koning P. et al., 1988; Kawamurra Y. et al., 1991), изменение параметров ПДЕ, соответствующих денервации (Stеlberg E. et al., 1982), прогрессирующее уменьшение способности рекрутирования мотонейронов (Adam A. et al., 2005; Earles D. et al., 2001).

Вместе с тем, некоторые авторы не обнаружили изменений параметров ЭМГ, характеризующих количество ДЕ, в старшей возрастной группе (Merletti R. et al., 2002, 2004; Yerdelen D. et al., 2006) и не выявили значительных изменений количественных показателей ЭМГ, нормализованных к параметрам, описывающим двигательные задачи, в зависимости от возраста (Buchman A. S. et al., 2000; Cannon J. et al., 2001).

Таким образом, с помощью линейного анализа ИЭМГ, проведенного в разных возрастных группах, нами выявлен биологический феномен возрастного снижения нервно-мышечной иннервации, который происходит у лиц, длительно проживающих в условиях Севера.

Функциональная проба с утомлением, вызванным динамической нагрузкой, установила аналогичные тенденции формирования возрастных особенностей ЭМГ, а также выявила снижение компенсаторных возможностей двигательной системы с возрастом (рис. 8). В старшей возрастной группе установлено снижение биометрических показателей: исходные значения MVC составили в группе молодых испытуемых 25,4±1,3 кг, в старшей возрастной группе -- 12,63±2,50 кг (p<0,01), после нагрузки отмечено снижение MVC у молодых в среднем на 44%, у старших испытуемых -- на 27% (p<0,01 по сравнению с испытуемыми молодого возраста), к концу восстановительного периода значение MVC составило у молодых испытуемых 79,5%, у пожилых испытуемых -- 80,2%. В старшей возрастной группе наблюдались более низкие значения турн-амплитудных характеристик ЭМГ при дозированном изометрическом сокращении при утомлении и во все исследуемые периоды восстановления (p<0,01).

Помимо этого установлено снижение параметров peak-ratio (PR, средняя амплитуда ЭМГ и число турнов, соответствующее PR) при утомлении и в процессе восстановления в старшей возрастной группе (p<0,05), что связано с недостаточным компенсаторным рекрутированием, и, в целом, также соответствует «неврогенному» типу ИЭМГ.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 8. Зависимость турнов электромиограммы (А) и средней амплитуды электромиограммы (Б) m. biceps brachii от нагрузки в разные периоды утомления (у). 10', 20', 30', 60' - параметры ИЭМГ, зарегистрированные в соответствующие периоды восстановления.

Электронейромиографические характеристики и работоспособность двигательной системы при длительном воздействии производственной вибрации

Полученные результаты позволяют считать, что в условиях длительного действия холода усиливается нейропатическое влияние производственной вибрации, что связано с усилением одного из патогенетических механизмов двигательных расстройств при вибрационной болезни: снижением чувствительности различных афферентных систем, приводящему к нарушению эффективности обратной связи для различных регуляторных механизмов и, соответственно, перевозбуждению и перенапряжению эффекторов.

Трудовая деятельность исследованной группы проходит в холодных условиях, работающие испытывают контактное холодовое воздействие от металлических инструментов и холодной воды (периодическое смачивание рук. В группе лиц с вибрационной болезнью на основании анализа ХАС обнаружена самая высокая чувствительность к холоду: регистировалась наибольшее значение общего числа ХАС (p<0,01), самая высокая частота феномена Рейно (p<0,001), более высокая частота нарушений чувствительности (p<0,001), возникновение болей (p<0,001) при выполнении манипуляций на холоде, а также более высокие значения оценок снижения работоспособности рук (p<0,001). Поэтому изменения функциональных характеристик нейро-мышечного аппарата расценены как результат сочетанного влияния производственной вибрации и холода.

ЭНМГ-характеристики локтевого и срединного нервов в группе лиц с вибрационной болезнью соответствуют смешанному типу поражения. При анализе ПДЕ m. triceps brachii выявлены признаки денервации. Обнаружены значительные изменения турн-амплитудных параметров ЭМГ мышц предплечья и плеча при дозированном изометрическом сокращении. При этом характер изменения параметров ИЭМГ в исследованной группе определяется эргономическими факторами. Более глубокие изменения турн-амплитудных характеристик ЭМГ выявлены в мышцах правой (рабочей) руки, а также в мышцах-первичных двигателях (m. flexor carpi radialis), где параметры ИЭМГ соответствовали вторичной миопатии (рис. 9). Так, у рабочих-обрубщиков прирост турн-амплитудных параметров ЭМГ при увеличении нагрузки в m. flexor carpi radialis был достоверно больше, чем у здоровых лиц. В частности, среднее значение коэффициента регрессии зависимости «средняя амплитуда-нагрузка» составило17,7±3,8 по сравнению с контрольной группой (13,8±3,9, p<0,05).