Сравнение результатов донозологических исследований участников эксперимента «Марс-500» в Сыктывкаре и Екатеринбурге

Донозологические исследования испытателей-волонтеров в масштабном наземном эксперименте «Марс-500» в ряде городов России (Москва, Воронеж, Екатеринбург, Сыктывкар, Магадан) и мира (Минск, Алматы, Прага, Берлин, Торонто) проводятся для сравнения с данными экипажа испытателей, находящихся в гермокамере макета «марсианского» корабля в Москве [1–4 и др.]. Выбор разных регионов и городов обусловлен не только наличием исследовательской базы, но и особенностями в этих пунктах климатических условий и экологической обстановки, могущими повлиять на организм испытателей-волонтеров в длительном медико-экологическом эксперименте. Такие исследования важны как для космической медицины, так и для практического здравоохранения, которое занимается вопросами диагностики здоровья и профилактики заболеваний населения [5,6].

В связи с этим представляется интересным сравнить данные донозологических исследований в группах испытателей, проживающих в регионах страны с разными климатическими и экологическими условиями. Из литературы известно, что климатические особенности проживания в разных географических регионах оказывают влияние на физиологические функции человека, и это влияние обнаруживается как при трансширотных перемещениях людей [7], так и сопоставлении физиологического статуса у постоянных жителей разных регионов [4,8–10]. Интересно было по единой методике сопоставить результаты исследований групп испытателей в Сыктывкаре (Север) и Екатеринбурге (Средний Урал).

Разница в географическом положении сравниваемых городов составляет по широте около 5º и по долготе – около 10º. Сыктывкар находится на широте 61º40´ и долготе 50º51´, а Екатеринбург – на широте 56º48´ и долготе 60º38´. Этим определяются некоторые различия между ними по климатическим параметрам. Соответственно в этих пунктах продолжительность солнечного сияния в год составляет около 1500 и около 1900 час., среднегодовая температура воздуха – 0,4 и 2,7ºС, среднегодовая скорость ветра – 4,1 и 3,1 м/с, снежный покров держится в среднем 182 и 165 дней. Имеется разница в атмосферном давлении и световом ре- довые концентрации не превышали санитарных нормативов. По состоянию атмосферного воздуха Екатеринбург в 2010 г. продолжал входить в список городов России с наибольшим уровнем загрязнения. Из вышесказанного следует, что в обоих сравниваемых регионах природные и экологические условия проживания далеки от комфортных.

Целью настоящей работы явилось сравнение результатов донозологических исследований у испытателей двух городов России (Сыктывкар и

Таблица 1

Показатели	Зима (декабрь)		Весна (март)		Лето (июнь)		Средне-
	Северяне n = 16	Уральцы n = 10	Северяне n = 16	Уральцы n = 10	Северяне n = 16	Уральцы n = 10	широтные нормативы
Температура воздуха, ºС	-17,0 ((-31)-0)	-14,0 ((-30)-0)	-5,0 ((-20)-7)	-5,0 ((-18)-4)	16,0 (4-30)	18,0 (5-29)	-
Световой день на 21 число месяца, часы	5,30	6,75	12,30	12,23	19,60	17,85	-
Атмосферное давление, мм рт.ст.	754 (722-766)	741 (715-750)	750 (720-770) 739 (709-758) 750 (743-758) 731 (719-739)				-
Масса тела, кг	79,6 ± 3,30	77,6 ± 2,88	80,6 ± 3,00	77,8 ± 2,98	79,9 ± 2,90	78,9 ± 2,86	-
Индекс массы тела, кг/м²	25,9 ± 0,88	24,7 ± 1,21	26,3 ± 0,80	24,9 ± 1,24	26,1 ± 0,77	25,3 ± 0,77	20-25
САД, мм рт.ст.	123 ± 2,9	117 ± 3,4	120 ± 2,2	123 ± 2,4	120 ± 1,7	118 ± 2,6	100-140
ДАД, мм рт.ст.	78 ± 1,1	76 ± 1,9	74 ± 1,7	77 ± 3,0	75 ± 1,3	74 ± 2,8	60-90
ЧСС, уд/мин	74 ± 1,6	74 ± 2,9	74 ± 1,8	74 ± 1,8	75 ± 2,1	69 ± 4,1	55-75
ИФИ, баллы	2,49 ± 0,07	2,36 ± 0,09	2,43 ± 0,05	2,45 ± 0,08	2,44 ± 0,05	2,30 ± 0,10	до 2,59
Индекс «Миокард», %	13,5 ± 0,84	13,9 ± 0,41	12,9 ± 0,94	14,3 ± 0,91	14,6 ± 1,40	14,3 ± 0,53	до 15
ПАРС, баллы	3,63 ± 0,52	4,90 ± 0,86	3,29 ± 0,47	3,60 ± 0,67	3,41 ± 0,42	4,44 ± 0,67	1-3
Индекс централизации, усл.ед.	4,20 ± 1,12	3,10 ± 0,65	3,31 ± 0,86	2,30 ± 0,64	2,71 ± 0,47	2,54 ± 0,51	до 2,5
Аритмии, %	0	0	0	0,16 ± 0,16	0	0,28 ± 0,28	до 4
Стресс-индекс, усл.ед.	126 ± 15,1	111 ± 32,4	139 ± 16,3	89 ± 15,6*	141 ± 17,3	79 ± 21,1*	80-150
SDNN, мс	40,9 ± 3,1	55,3 ± 9,2	38,4 ± 2,7	54,6 ± 8,3	38,9 ± 2,8	65,1 ± 12,5	40-80
pNN50, %	10,3 ± 3,1	17,4 ± 4,7	16,8 ± 8,9	18,0 ± 5,3	10,7 ± 3,0	27,2 ± 7,2*
RMSSD, мс	28,8 ± 3,3	39,4 ± 7,4	27,1 ± 2,4	43,4 ± 8,6	28,6 ± 3,1	53,1 ± 13,3	20-50
Суммарная мощность спектра TP, мс²	1562 ± 241	3407 ± 1150	1344 ± 195	3234 ± 1092	1282 ± 191	4782 ± 1936	800-1500
Мощность HF,%	30,5 ± 4,4	30,1 ± 4,6	29,4 ± 2,4	37,8 ± 4,6	32,0 ± 3,1	32,2 ± 3,7	10-30
Мощность LF,%	42,9 ± 3,7	54,8 ± 4,5	47,0 ± 3,5	46,6 ± 5,4	45,7 ± 2,7	51,4 ± 4,6	15-45
Мощность VLF,%	26,5 ± 3,3	15,0 ± 3,0*	23,5 ± 3,0	15,6 ± 3,3	22,2 ± 3,1	16,4 ± 3,0	20-60
Индекс вегетативного баланса (LF/HF)	2,60 ± 0,73	2,44 ± 0,47	2,30 ± 0,70	1,78 ± 0,56	1,74 ± 0,25	1,97 ± 0,46	-
Самочувствие, баллы	4,3 ± 0,51	3,4 ± 0,50	4,4 ± 0,49	4,2 ± 0,55	4,0 ± 0,41	3,7 ± 0,37	до 2
Сумма баллов по анкете на 1 человека	10,0	12,3	9,4	11,6	8,7	11,4	-

Сравнение функциональных показателей у испытателей в двух регионах в разные сезоны года (M ± m)

Примечание. Здесь и в табл. 2 звездочками показаны статистически значимые различия между группами сравнения (P<0,05).

жиме, особенно в контрастные сезоны года (табл. 1). Экологическая обстановка в сравниваемых городах также различна. По официальным данным, в 2010 г. в Сыктывкаре среднегодовая концентрация формальдегида в атмосферном воздухе составила 2,7 предельно-допустимой концентрации (ПДК), бен-з(а)пирена 1,6. В 2010 г. в Екатеринбурге среднегодовые концентрации составили по формальдегиду 6,9 ПДК, по диоксиду азота – 1,8, по бенз(а)пире-ну – 1,5, по аммиаку – 1,1 ПДК. По остальным определяемым веществам в обоих городах среднего-

Екатеринбург) для установления в каждом из пунктов возможного влияния климатических и экологических факторов на организм и роли фактора сезонности.

Материал и методы

Для медико-физиологического мониторинга отобраны практически здоровые лица, прошедшие полное поликлиническое обследование и давшие письменное согласие на участие в эксперименте «Марс-500». В Сыктывкаре обследованы 16 мужчин

(в дальнейшем «северяне») в возрасте 25–45 лет (в среднем 32,4±1,4 года) с ростом 164–188 см (в среднем 175±1,6 см) и массой тела 57–114 кг (в среднем 79,6±3,3 кг). В Екатеринбурге обследовано 10 мужчин (в дальнейшем «уральцы») в возрасте 27–38 лет (32,0±1,3 года), с ростом 167–187 см (177,7±2,3 см) и массой тела 63–93 кг (77,6±2,9 кг). В обоих городах волонтеры представляли профессии служащих и научных работников. Работа выполнена под руководством головной организации проекта «Марс-500» – Института медико-биологических проблем РАН (Москва) по единой методике [11], аналогичной той, которая применялась в основном эксперименте в гермокамере макета «марсианского» корабля (научный руководитель программы медико-экологических исследований – д.м.н., проф. Р.М.Баевский).

В исследовании нами использован аппаратнопрограммный комплекс «Экосан-2007», созданный фирмой «Медицинские компьютерные системы» (г.Зеленоград). Этот комплекс реализует методологию донозологического контроля за уровнем здоровья человека и позволяет оценивать состояние сердечно-сосудистой системы и ее регуляторных механизмов, измерять психофизиологические показатели. Система прибора «Кардиовизор» дает возможность на основе нового метода донозологиче-ской диагностики – дисперсионного картирования ЭКГ – выявлять ранние изменения уровня функционирования миокарда и оценивать показатель «Миокард». Система прибора «Кардиовар» позволяет анализировать вариабельность сердечного ритма по таким показателям, как: стандартное отклонение кардиоинтервалов (SDNN), доля числа пар кардиоинтервалов с длительностью более 50 мс (pNN50), квадратный корень из суммы разностей последовательного ряда кардиоинтервалов (RMSSD), суммарная мощность спектра во всех частотных диапазонах (TP), доли спектров высокочастотного (HF,%), низкочастотного (LF,%) и сверхнизкочастотного компонентов (VLF,%), выявлять аритмии, рассчитывать такие параметры, как «показатель активности регуляторных систем» (ПАРС), «индекс централизации» (ИЦ), «стресс-индекс» или индекс напряжения регуляторных систем. Система прибора СКУС предназначена для измерения времени простой (ПЗМР) и сложной (СЗМР) зрительно-моторных реакций.

Данные о наружной температуре и атмосферном давлении брали на сайте Института космических исследований РАН (. В настоящей работе анализируются результаты, полученные в месяцы, характеризующие только три сезона года (декабрь – зима 2010 г., март – весна и июнь – лето 2011 г.). Зрительно-моторные реакции были измерены в июне и сентябре 2010 г.

Полученные данные подвергнуты статистической обработке с помощью программ Microsoft Excel и Biostat (версия 4.03). Сравнение данных двух выборок и оценку сезонных различий (в связанных выборках) осуществляли с использованием критерия Манна-Уитни. Различия считали статистически значимыми при P<0,05.

Результаты и обсуждение

Основные результаты представлены в табл. 1. В дни исследований зимой и летом средняя температура наружного воздуха в Сыктывкаре несколько ниже, чем в Екатеринбурге. Длительность светового дня в Сыктывкаре была меньше зимой, а в Екатеринбурге заметно меньше летом. Во все сезоны года атмосферное давление существенно выше в Сыктывкаре, чем в Екатеринбурге, что означает более высокое парциальное давление кислорода в атмосфере Сыктывкара.

Переходя к анализу функциональных показателей, следует отметить, что в отобранных группах преобладали «нормо- и симпатикотоники». Среднее значение ВИК по месяцам колебалось у «северян» от -3 до -6, у «уральцев» – от -2 до -11. У «северян» по сравнению с «уральцами» зимой статистически значимо выше значения VLF,% (повышение уровня активности энергометаболического звена регуляции), весной – выше «стресс-индекс», летом – выше «стресс-индекс», но ниже pNN50. Это свидетельствует о преобладании активности центральных механизмов регуляции над автономными и симпатического звена регуляции над парасимпатическим.

При сравнении данных у «северян» и «уральцев» нельзя не отметить, что во все сезоны года прослеживаются следующие четкие тенденции: у «северян» по сравнению с «уральцами» выше значения ИМТ, ИЦ, «стресс-индекса», VLF,%, балла самочувствия, но ниже значения ПАРС, SDNN, pNN50, RMSSD, TP. Сумма баллов по анкетам в целом была выше у «уральцев», и аритмии встречались только весной и летом у отдельных лиц из группы «уральцев».

Из литературы известно [8,9], что северяне отличаются замедленными сенсо-моторными реакциями. И в группе испытателей-сыктывкарцев примерно у половины лиц время ПЗМР превышало среднеширотный норматив (табл. 2). Но у «уральцев», проживающих южнее на 5º, состояние психомоторики оказалось гораздо хуже. Время зрительно-моторных реакций (как простой, так и сложной)

Таблица 2

Зрительно-моторные реакции у испытателей в двух регионах в разные сезоны года (M ± m)

Показатели	Лето (июнь)		Осень (сентябрь)		Среднеширотные нормативы
	Северяне n = 16	Уральцы n = 12	Северяне n = 16	Уральцы n = 12

ПЗМР, мс 200±6 258±19* 206±6 254±21*    до 200

СЗМР, мс 244±5 300±7* 233±9 281±11*    до 300

было статистически значимо как летом, так и осенью, больше у «уральцев», чем у «северян». Скорее всего, этот факт можно объяснить повышенным содержанием в атмосфере Екатеринбурга поллютантов с нейротоксическим действием (формальдегид, диоксид азота, аммиак). Ранее показано, что контакт с нейротропными ядами в более значительной степени, чем контакт с гепатотропными ядами, замедляет зрительно-моторные реакции у работающих [12].

В связи с проживанием обследуемых групп в зонах с некомфортной природной и экологической средой у многих испытателей по большинству показателей наблюдались отклонения от среднеширотных нормативов (табл. 3). Доля испытателей с отклонениями от нормы по таким показателям, как

Таблица 3

Процент испытателей с отклонениями некоторых показателей от среднеширотных нормативов

Показатели	Зима		Весна		Лето
	Северяне	Уральцы	Северяне	Уральцы	Северяне	Уральцы
Индекс массы тела	50,0	30,0	52,9	30,0	47,0	44,4
САД	6,2	0	0	0	0	0
ЧСС	37,5	20,0	47,0	30,0	41,2	33,3
ВИК с минусом	62,5	66,7	52,9	66,7	58,8	66,7
Индекс централизации	43,7	50,0	41,2	20,0	47,0	22,2
Наличие аритмий	0	0	0	10,0	0	11,1
Стресс-индекс	37,5	20,0	35,3	10,0	41,2	11,1
TP	62,5	100,0	64,7	60,0	58,8	77,8
RMSSD	31,2	40,0	29,4	30,0	17,6	44,4
SDNN	68,7	50,0	64,7	30,0	58,8	33,3
HF,%	62,5	40,0	58,8	80,0	47,0	77,7
LF,%	43,7	90,0	64,7	50,0	58,8	66,6
VLF,%	37,5	60,0	35,3	80,0	47,0	77,7
ИФИ	43,7	11,1	29,4	33,3	29,4	11,1
Индекс «Миокард»	12,5	10,0	5,9	10,0	11,8	0
ПАРС	43,7	60,0	35,3	40,0	41,2	55,5
Самочувствие	93,7	60,0	94,0	80,0	88,0	100,0

ИМТ, ЧСС, «стресс-индекс», SDNN во все сезоны года была выше среди «северян», чем среди «уральцев». Она также выше у «северян» по САД зимой, по TP – весной, по ИЦ – весной и летом, по HF,% – зимой, по LF,% – весной, по ИФИ – зимой и летом, по индексу «Миокард» – зимой и летом, по самочувствию – зимой и весной. Среди «уральцев» доля испытателей с отклонениями от нормы была во все сезоны года выше по ВИК, RMSSD, ПАРС, VLF,%, а также по ПЗМР и СЗМР – летом и осенью, по ИЦ – зимой, по TP – зимой и летом, по HF,% – весной и летом, по LF,% – зимой и летом, по ИФИ – весной, по индексу «Миокард» – весной, по самочувствию – летом. В целом отклонения от нормы встречались с одинаковой частотой у «северян» и «уральцев», но у «северян» по сравнению с «уральцами» в сумме по всем показателям степень отклонения была выше на 41,5%.

При пробе с кратковременной физической нагрузкой (рис. 1) у «северян» было выше исходное и рабочее значение САД зимой и летом, но ниже исходная ЧСС зимой и весной, ниже рабочая ЧСС и ее прирост во все сезоны года. Рабочий прирост ЧСС составил зимой у «северян» 45%, у «уральцев» – 50, весной у «северян» – 40, у «уральцев» – 69, летом у «северян» – 34, у «уральцев» – 60%. Это может говорить об инертности у «северян» механизмов регуляции гемодинамики при кратковременной физической нагрузке.

При ортостатической пробе (рис. 2) у «северян» были выше исходные значения САД и ДАД, но ниже их рабочий прирост во все сезоны года. Так, рабочий прирост ДАД составил зимой у «северян» – 7%, «уральцев» – 10, весной у «северян» – 10, у «уральцев» – 17, летом у «северян» – 7, у «уральцев» – 19%. Все это свидетельствует о повышенном тонусе артерий в покое лежа и о ригидности реакции сосудов на ортопробу у «северян».

В обеих группах при сравнении данных по месяцам ни в одной из групп, ни по одному показателю не выявляется заметных однозначных сезонных сдвигов. Это может быть обусловлено тем, что отобранные волонтеры по характеру своей деятельности большую часть времени на работе и в быту находятся в условиях комфортного микроклимата и искусственного освещения, т.е. мало подвержены прямому влиянию внешней среды. Известно, что сезонность в функциональных сдвигах более четко проявляется у лиц, пребывающих по нескольку часов в день на открытом воздухе [13,14].

Предварительный анализ оценки риска развития донозологических состояний в группах, проведенный А.Г.Черниковой на основе вероятностного подхода [5,15], показал, что вероятность состояния «физиологическая норма» у «северян» составляет 0,679, у «уральцев» – 0,822, вероятность «до-нозологического состояния» – у «северян» 0,316, «уральцев» – 0,175. В целом по усредненным функциональным состояниям за год обследования группа «северян» попадает в зону «донозологических состояний», а группа «уральцев» – в зону «физиологическая норма».

Отмеченные различия между сравниваемыми выборками по целому ряду показателей можно объяснить разнонаправленным влиянием в двух

Рис. 1. Показатели гемодинамики при пробе Мартине-Кушелевского.

□ САД

■ ДАД

Рис. 2. Показатели артериального давления при ортостатической пробе.

регионах климатических и экологических факторов. При сравнении результатов у двух экспериментальных групп климатическое влияние проявилось у «северян» в повышенном «стресс-индексе» (степень преобладания активности центральных механизмов регуляции над автономными), в повышенной степени отклонения показателей от среднеширотной нормы, в несовершенстве механизмов регуляции гемодинамики при кратковременной физической нагрузке и ортопробе, в повышенном риске развития «донозологических состояний». Экологическое влияние у «уральцев» по сравнению с «северянами» проявилось в существенном замедлении зрительно-моторных реакций.

Заключение

Разница по географической широте проживания в 5º в пределах России и обусловленным этим климатическим параметрам, а также по степени загрязнения атмосферного воздуха в городах отражается на физиологическом статусе организма участников эксперимента «Марс-500». У «северян» по сравнению с «уральцами» выше напряжение сердечно-сосудистой системы и ее регуляторных механизмов, больше склонность к возникновению «донозологических состояний». У «уральцев» вредное действие экологического фактора проявляется в замедленных зрительно-моторных реакциях. У многих испытателей в обеих группах в разные месяцы обследования большинство показателей отклоняются от среднеширотных нормативов.