Эколого-физиологическое обоснование формирования функциональных резервов у населения Республики Саха (Якутия)

Медицинский институт Якутского государственного университета им. М.К. Аммосова, Республика Саха (Якутия)

Территория Республики Саха (Якутия) находится в зоне экстремальных природно-климатических факторов. Из-за низких среднегодовых температур, застойного воздушного режима республика характеризуется очень высоким потенциалом загрязнения атмосферы, в связи с этим возникает высокая ранимость и хрупкость северных экосистем.

Коренное население, проживающее на территории Якутии в течение нескольких столетий и приспособившееся к сложнейшим природным условиям, связанным с воздействием холода, недостатка кислорода и света в зимнее время и авитаминозов, вынуждено в очень короткий срок приспособиться к еще более тяжелым условиям, возникшим из-за активного промышленного освоения территории Якутии.

Население Республики Саха (Якутия) подвержено воздействию ряда неблагоприятных факторов как природного (климатические гелиогеофизические и геохимические условия), так и антропогенного характера (Н.А. Агаджанян, П.Г. Петрова 1996; В.И. Хаснулин и др., 2004). Вследствие этого отме-58

чается нарастание экологически обусловленной заболеваемости, приводящей к патологии важнейших функциональных систем. Резервы компенсаторноадаптационных возможностей организма человека в условиях антропобиосферы начали заметно снижаться и манифестироваться увеличением показателей общей заболеваемости, инвалидизации и смертности, уменьшением средней продолжительности жизни.

Адаптация человека к природно-климатическим факторам характеризуется напряжением регуляторных механизмов и проявляется, в частности, изменениями структуры биологических ритмов различных функциональных систем организма. Закономерные, регулярно повторяющиеся изменения условий среды (сезонные колебания уровня освещенности, температуры и влажности воздуха, геомагнитного поля и др.) обусловливают способность организма к «предупредительному реагированию». В условиях высоких широт сезонные изменения окружающей среды оказывают значительное влияние на динамику физиологических, биохимических и иммунологических процессов. Тем самым осуществляется модулирующее влияние сезонных изменений условий среды на функциональное состояние, уровень физической работоспособности, состояние адаптационных возможностей и резистентности организма (А.П. Голиков, П.П. Голиков, 1973; Н.А. Агаджанян и др., 1998, 2005; А.Н. Разумов, И.Е. Оранский, 2004; И.В. Радыш и др., 2005; F. Halberg et al., 2003, 2005; др.).

Одним из основных климатических факторов, определяющих экстремальность условий в Якутии, является температура окружающей среды. Как показали многочисленные исследования, влиянию низких температур, в первую очередь, подвергаются органы дыхания, так как дыхательные пути и альвеолы имеют наибольшую поверхность контакта с окружающей средой.

Нами было проведено исследование функциональных резервов организма коренного и приезжего населения Республики Саха (Якутия) с целью выявления их адаптационных возможностей. Было обследовано 240 студентов обоих полов в возрасте от 16 до 34 лет (табл. 1).

Все обследуемые были разделены на 2 группы:

• •    коренные жители (якуты),

• •    пришлые жители (европеоиды, в основном русские, проживающие в Якутии 1- 2 поколения).

Таблица 1

Общая характеристика, объем и методы исследований

Серии исследований и обследуемый контингент	Методы исследований
Исследование коренных жителей Республики Саха (Якутия), Взрослые N=200	1. Компьютерная спирометрия 2.    Ритмокардиометрия 3.    Исследование параметров кислотноосновного состояния крови
Исследование пришлых жителей Республики Саха (Якутия) N=40

Таблица 2

Функциональное состояние легких у коренного и пришлого населения Республики Саха (Якутия) (М±т)

Показатели	Пол	Обследуемые группы
		Коренные	Пришлые
ФЖЕЛ л		5,12±0,1	5,59±0,25
МОС 25 л/с		9,47±0,28	9,03±0,37
МОС 50 л/с		6,75±0,2	6,77±0,39
МОС 75 л/с		3,62±0,13	4,08±0,34
ПОС л/с		9,5±0,57	10,82±0,42
Инд. Тиффно, %	М	87,6±0,8	87,5±2,2
ФЖЕЛ %		109,14±2,09	113,86±3,99
МОС 25 %		118,7±3,45	110,53±4,97
МОС 50 %		122,9±3,55	118,73±6,86
МОС 75 %		122,6±4,71	125,93±10,48
ПОС %		98,55±1,65	106,31±5,16
ФЖЕЛ л		3,44±0,1	3,79±0,14
МОС 25 л/с		6,59±0,19	6,6±0,53
МОС 50 л/с		4,86±0,17	5,5±0,39
МОС 75 л/с		2,42±0,11	3,56±0,29
ПОС л/с		7,3±0,19	7,53±0,49
Инд. Тиффно, %	Ж	84,5±1,21	85,83±4,4
ФЖЕЛ %		97,34±2,42	104,2±4,34
МОС 25 %		105,63±3,45	104,3±9,48
МОС 50 %		101,41±3,9	109,44±8,55
МОС 75 %		87,87±4,56	115,0±8,75
ПОС %		108,3±3,18	108,77±8,26

Изучение состояния дыхательной системы у студентов, проведенное в Якутии, показало следующие результаты (рис.1): выявленные нами значения ФЖЕЛ (форсированная жизненная емкость легких) у юношей превышают среднеевропейские возрастные нормы на 8 8 – 14% (р<0,05). У девушек они соответствуют должным величинам. У коренного населения (5,12±0,1 л у юношей и 3,44±0,1 л у девушек) они несколько ниже, чем у пришлого (5,59±0,25 л и 3,79± ±0,14 л соответственно) (табл. 2).

Отмечены также низкие скоростные показатели (ПОС) у юношей – коренных жителей (9,5±0,57 л/с) по сравнению с пришлыми (10,82±0,42 л/с). У девушек эти показатели не имеют статистически значимых различий и превышают среднеевропейские нормы. У мужчин проходимость крупных бронхов (МОС25) у коренного населения 9,47±0,28 л/с (118,7±3,45 %) – несколько больше, чем у пришлого 9,03±0,37 л/с (110,53±4,97 %) в абсолютных и относительных значениях соответственно. Данные проходимости средних бронхов (МОС50) у коренного 6,75±0,2 л/с (122,91±3,55 %) и пришлого 6,77±0,39 л/с (122,66±4,71 %) населения не имеют статистически значимых различий. При изучении проходимости мелких бронхов (МОС75) было выявлено более низкое значение этого показателя у коренных жителей (3,62±0,13 л/с) по сравнению с пришлыми (4,08±0,34 л/с). В процентном отношении это составило 118,73±6,86% и 125,93±10,48 % соответственно.

Все показатели бронхиальной проходимости в процентах у жителей республики значительно превышают среднеевропейские должные величины (р<0,05).

У девушек статистически значимых различий при изучении проходимости крупных и средних бронхов не обнаружено. Отмечается значительное снижение проходимости мелких бронхов у коренных жительниц (2,42±0,11 л/с) по сравнению с пришлыми (3,56±0,29 л/с), а также в процентах от должных значений (87,87±4,56 %) (р<0,05).

Значения индекса Тиффно у коренного и пришлого населения не имеют статистически значимых различий как у юношей (87,6±0,8 % и 87,5±2,2 %), так и у девушек (84,5±1,21 % и 85,83±4,4 %) и в целом соответствуют возрастным нормам.

Измерение показателей вентиляции легких выявило следующее: средняя частота дыхания (ЧД) у жителей Якутии составляет 18,05±0,69 у юношей и 18,1±0,92 дыханий в минуту у девушек. Дыхательный объем (ДО) увеличен как у коренного, так и у пришлого населения и составляет в среднем 850 мл у мужчин и 615 мл у женщин.

Изучение состояния дыхательной системы у жителей Якутии показало более низкие значения форсированной жизненной емкости легких и пиковой объемной скорости выдоха у коренного населения по сравнению с пришлым.

Сравнительный анализ проходимости трахеобронхиального дерева выявил снижение проходимости мелких бронхов у жителей коренной национальности, 59

A) 140

МОС75

ФЖЕЛ

МОС25 МОС50

ПОС

Коренные      Пришлые

Рис.1. Показатели форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ), пиковой объемной скорости (ПОС) и проходимости бронхов (МОС25, МОС50, МОС 75) у коренного и пришлого населения Республики Саха (Якутия). Обозначения: А) - юноши, Б) - девушки

более выраженное у девушек. Аналогичное снижение проходимости мелких бронхов было обнаружено у коренного населения Севера – эвенков (Агаджанян Н.А., Ермакова Н.В., 1997 г.). Вероятно, это адаптивные морфофункциональные изменения, защищающие легочную ткань от переохлаждения, а также уменьшающие теплоотдачу через дыхательные пути.

О напряжении системы дыхания, наличии морфофункциональных перестроек в системе дыхания и легочного кровообращения как у приезжего, так и у коренного населения Севера сообщают и другие авторы (Марачев А.Г., 1980; Совершаева С.Л., 1982; Куликов В.Ю., Ким Л.Б., 1987).

Сравнительный анализ среднегрупповых показателей ритмокардиограммы (табл. 3) среди юношей выявил несколько большие значения амплитуды моды (Амо = 45,77±1,64 %) и более низкий вариационный размах (^Х = 0,33±0,05 сек) у ко-

ренного населения по сравнению с пришлым (40,31±2,26 % и 0,39±0,06 сек). Сходная картина наблюдалась и у девушек (табл. 3). Индекс напряжения (ИН) в целом по респуб-

Таблица 3

лике составил 177,5 у.е. у юношей и 148 у.е. у девушек. Его значения выше у коренного населения

Регуляция сердечной деятельности у коренного и пришлого населения Республики Саха (Якутия) (М+m)

Показатели	Пол	Обследуемые группы
		Коренные	Пришлые
ЧСС	М	73,93+1,05	75,34+1,15
АДс		115,78+1,1	121,33+3,88
АДд		74,92+0,92	80,33+2,51
АДп		41,17+0,75	41 +1,83
АДср		95,2+0,95	107,83+6,3
Амо %		45,77+1,64	40,31+2,26
ЛХ сек.		0,33+0,05	0,39+0,06
ИВР ед.		255,1+25,43	145,94+27,63
ВПР ед.		7,39+0,64	5,14+0,78
ИН ед.		193,31+23,57	108,95+21,14
ЧСС	Ж	75,83+0,9	76,71+1,52
АДс		107,56+2,06	115 +1,66
АДд		68,41+1,34	73,33+2,35
АДп		38,9+1,35	41,66+1,66
АДср		87,48+1,42	94,16+1,9
Амо %		45,42+1,79	36,23+2,55
ЛХ сек.		0,27+0,05	0,27+0,03
ИВР ед.		227,5+16,88	152,01+22,8
ВПР ед.		6,82+0,44	5,15+0,55

(193 у.е. – у юношей, 160 у.е. – у девушек) по сравнению с пришлым (109 и 99 у.е. соответственно ).

Анализ индекса вегетативного равновесия (ИВР) и вегетативного показателя реагирования (ВПР) выявил аналогичные отличия. Так, величина ИВР у юношей – коренных жителей – равнялась 255,1±25,43 у.е., а у девушек – 227,5±16,88 у.е. (р<0,05). У пришлых жителей отмечались более низкие значения индекса (145,94±27,63 у.е. – у юношей и 152,01±22,8 у.е. – у девушек). Показатель ВПР составил 7,39±0,64 у.е. у юношей и 6,82±0,44 у.е. у девушек коренной национальности.

У некоренных жителей республики он ниже и равнялся 5,14±0,78 у.е. и 5,15±0,55 у.е. (у юношей и девушек соответственно).

Частота сердечных сокращений (ЧСС) у коренного населения составила 73,93±1,05 ударов в минуту у юношей и 75,83±0,9 у девушек, у некоренных жителей – 75,34±1,15 и 76,71±1,52 соответственно.

Измерение артериального давления показало увеличение как систолического, так и диастолического давления у пришлого населения по сравнению с коренным. Среднее артериальное давление (АДср.) у юношей пришлых жителей 107,83±6,3 мм рт. ст., у коренных жителей 95,2±0,95 мм рт. ст. У девушек в целом отмечалось более низкое артериальное давление по сравнению с юношами. АД ср. у представительниц некоренного населения равнялось 94,16± 1,9 мм рт. ст., у коренных жительниц – 87,48± 1,42 мм рт. ст.

Таблица 4

Некоторые показатели газового состава крови у коренных и пришлых жителей в разные сезоны года (M+m)

Показатели	Пришлые жители		Коренные жители
	Зима	Лето	Зима	Лето
PH (ед)	7,39+0,002*	7,38+0,003	7,37+0,003	7,38+0,003
pO2 (мм рт. ст)	71,88+1,9**	80,04+1,9	71,65+1,23*	74,78+1,65
рСО2 (мм РТ .ст)	40,53+0,37**	41,29+0,47	40,36+0,57**	42,45+0,52
Hb (гр %)	14,41+0,19**	14,64+2,4	14,68+0,2***	14,84+0,14
SatO2 (%)	93,7+0,38***	95,95+0,25	93,42+0,33***	95,33+0,24
SB (мэкв/л)	24,16+0,17*	23,68+0,22	23,74+0,29	23,88+0,17
BE (мэкв/л)	-0,45+0,14*	-0,69+0,29	-1,06+0,29*	-0,3+0,22

Примечание: при сравнении показателей по сезонам- *-р<0.05; **-р<0.01; ***-р<0,001.

Сравнительный анализ показателей регуляции деятельности сердца выявил увеличение индекса напряжения, индекса вегетативного равновесия, вегетативного показателя реагирования, амплитуды моды и более низкий вариационный размах у коренного населения республики по сравнению с пришлым, что говорит о преобладании симпатикотонии.

Анализ проведенных исследований показал, что все показатели газового и кислотно-основного состояния крови обследуемых соответствовали принятым по России данным, за исключением рО2, который оказался сниженным (табл. 4). Показатели SatО2 приближаются к нижней границе нормы. Вне зависимости от сезона у всех обследуемых наблюдалось снижение рН в кислую сторону, особенно зимой, по-видимому, это связано с хронической гиповентиляцией при вдыхании холодного воздуха. При этом парциальное напряжение углекислого газа в капиллярах крови приближалось к высшей границе нормы, наблюдалась тенденция к снижению уровня буферных оснований, что говорит о компенсированном газовом ацидозе.

Сравнительный анализ показал, что напряжение кислорода и насыщение капиллярной крови кислородом у обследуемых в зимнее время года имеют тенденцию к снижению, что согласуется с данными других авторов (Л.Б. Ким, 1983; Г.Н. Окунева и др., 1987; Л.А. Малышева, 2004). Нами установлено, что значения напряжения углекислого газа в капиллярной крови у обследуемых ниже зимой, а уровень СО2 в атмосферном воздухе – летом. При этом выявлена обратная корреляционная связь между значением напряжения СО2 в капиллярной крови и уровнем СО2 в атмосферном воздухе: коэффициент парной корреляции составил r=-0,4. Зимой (декабрь), когда уровень СО2 в атмосферном воздухе высокий, у обследуемых в капиллярной крови напряжение СО2 более низкое, чем летом (июнь), когда содержание диоксида углерода в атмосферном воздухе падает (рис. 2). Как известно, углекислый газ оказывает прямое и рефлекторное возбуждающее действие на дыхатель- ный центр, вызывая учащение и углубление дыхания, что способствует вымыванию СО2 из крови зимой (Н.А. Агаджанян, А.И. Елфимов, 1986).

Рис. 2. Зависимость рСО2 в капиллярной крови у обследуемых от уровня рСО2 в атмосферном воздухе в различные сезоны года

Проведенные исследования свидетельствуют о наличии тесной зависимости между параметрами атмосферного воздуха, в частности, содержанием в нем СО2, и напряжением данного газа в капиллярной крови. При этом у обследуемых была выявлена обратная корреляционная зависимость между парциальным давлением СО2 в атмосферном воздухе и его напряжением в крови.

Таким образом, проведенные комплексные исследования, включающие оценку газового состава атмосферного воздуха, функциональных резервов кардиореспираторной системы показали существование тесной зависимости между условиями среды обитания и уровнем функциональных резервов организма. Установленные различия в особенностях функционального состояния системы дыхания и кровообращения у коренного и пришлого населения Якутии свидетельствуют об особенностях морфофункциональной характеристики организма коренных жителей, детерминированной специфическими условиями среды обитания.