Адаптационные механизмы кислородтранспортной системы в условиях европейского Севера

Размещено на http://www.allbest.ru/

АДАПТАЦИОННЫЕ МЕХАНИЗМЫ КИСЛОРОДТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ В УСЛОВИЯХ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА

ADAPTIVE MECHANISMS OF CARDIORESPIRATORY SYSTEM IN THE CONDITIONS OF THE EUROPEAN NORTH

Зябишева В.Н.

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова, Архангельск, Россия.

Zyabsheva V.N.

Northern (Arctic) Federal University named after M. V. Lomonosov, Arkhangelsk, Russia.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Изменения показателей деятельности сердечно - сосудистой системы у мигрантов Севера имеют фазный характер и зависят от срока нахождения человека на Севере. заболевание вахтовик север адаптация

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

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

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

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

Список литературы

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

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

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

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

Размещено на Allbest.ru