МНОГОМЕСЯЧНАЯ ДИНАМИКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ У ЖИТЕЛЕЙ СЕВЕРА

MULTI-MONTH DYNAMICS OF THE FUNCTIONAL INDICES IN THE RESIDENTS OF THE NORTH

Iuriy Solonin

doctor of Medical Sciences, professor, chief researcher Institute of Physiology,

Russia, Syktyvkar

Alexander Markov

candidate of Biological Sciences, researcher Institute of Physiology,

Russia, Syktyvkar

Evgenij Bojko

doctor of Medical Sciences, professor, director Institute of Physiology,

Russia, Syktyvkar

АННОТАЦИЯ

Для изучения динамики функционального состояния и здоровья северян проведено многомесячное обследование группы мужчин жителей г. Сыктывкара. Использована методика донозологических исследований, разработанная в Институте медико-биологических проблем РАН. Обследованная группа северян характеризуется низкими силовым и жизненным индексами, повышенным индексом массы тела, замедленной психомоторикой и сниженным уровнем соматического здоровья. При многомесячном мониторинге у большинства практически здоровых северян выявлены донозологические состояния организма.

ABSTRACT

A multi-month survey was conducted to assess the dynamics of the functional status and health in the group of male residents of the North living in the town Syktyvkar. In the course of the survey the methods of prenosological diagnostics developed in the Institute of Medical and Biological Problems of the Russian Academy of Sciences. The subjects of the study had low power index and life index, increased body mass index, slowed psychomotor reactions and decreased somatic health level. During our multi-month monitoring we found prenosological conditions in the majority of our subjects.

Ключевые слова: север; северяне; многомесячный мониторинг; функциональные показатели; здоровье; донозологические состояния.

Keywords: North; residents of the North; multi-month monitoring; functional indices; health; prenosological conditions.

С целью изучения динамики функционального состояния и здоровья северян проведено многомесячное исследование группы мужчин на Севере России в г. Сыктывкаре (61º40´N, 50º51´E).

Работа выполнена по методике донозологических исследований, разработанной в Институте медико-биологических проблем РАН [2; 6], с применением аппаратно-программного комплекса «Экосан-2007» и анкеты для испытателей.

Методика и материал исследований

В исследовании использовали аппаратно-программный комплекс «Экосан-2007» (Медицинские компьютерные системы, г. Зеленоград), включающий в себя аппаратно-программные комплексы «Кардивар» (анализ вариабельности сердечного ритма – ВСР), «КардиоВизор-06» (дисперсионное картирование электрокардиограммы – ДК ЭКГ) [4], СКУС (психофизиология). Анализ ВСР проводили в соответствии с рекомендациями группы Российских экспертов [3]. Вычисляли частоту сердечных сокращений (ЧСС), стресс-индекс (SI), показатель активности регуляторных систем (ПАРС), а также основные показатели временного (SDNN, RMSSD, pNN50) и спектрального (TP, HF, LF, VLF, ULF, HF, %, LF, %, VLF, %, LF/HF, IC) анализа ВСР. Электрокардиограмму регистрировали в положении сидя, в одном из стандартных отведений. Для оценки вегетативного статуса организма рассчитывали также вегетативный индекс Кердо (ВИК).

С помощью системы скрининга сердца «КардиоВизор-06» регистрировали индекс ДК ЭКГ «Миокард» в течение одной минуты два раза.

С помощью пульта психофизиологической диагностики FirstSync компьютерной системы контроля стресса СКУС определялись простую зрительно-моторную реакцию (ПЗМР, мс), сложную зрительно-моторную реакцию (СЗМР, мс).

Показатели систолического (САД) и диастолического артериального давления (ДАД) и ЧСС определяли с помощью автоматического тонометра UA-767 (A&D Company Ltd., Japan). Рассчитывали показатели: пульсовое давление (ПД), среднединамическое давление по Хикему (СДД), двойное произведение по Робинсону (ДП), ударный объем крови по Старру (УО), минутный объем кровообращения (МОК), общее периферическое сопротивление сосудов по Пуазейлю (ОПСС), индекс функциональных изменений (ИФИ) а также силовой индекс (СИ, сила/масса тела), жизненный индекс (ЖИ, ЖЕЛ/масса тела), индекс массы тела (ИМТ), кардиореспираторный индекс Скибинской (ИС), кардиореспираторный индекс Самко (КРИС), уровень физического здоровья (УФЗ) по Апанасенко [1].

Ежемесячно измеряли жизненную емкость легких (ЖЕЛ) сухим спирометром; силу правой и левой кисти; задержку дыхания на вдохе и выдохе; давление на выдохе с помощью сфигмоманометра.

Изучали реакции организма на кратковременную физическую нагрузку (проба Мартине-Кушелевского), ортостатическую пробу.

В ходе экспериментов контролировали температуру воздуха на улице (наружная температура), атмосферное давление, температуру и относительную влажность воздуха в помещении. Ежедневные значения индексов геомагнитной активности (Кр и Ар) за период исследований были любезно предоставлены Т.А. Зенченко (Институт космических исследований РАН).

В начале исследований однократно был измерен процент жира в теле с помощью электронного определителя жира модели OMRON BF 302 (Япония).

Обследовано 17 практически здоровых испытателей-волонтеров, прошедших полное поликлиническое обследование и давших письменное согласие на проведение эксперимента. Исследование одобрено локальным комитетом по биоэтике при Институте физиологии Коми НЦ УрО РАН. В качестве испытателей были служащие МЧС и научные работники из г. Сыктывкара в возрасте от 25 до 45 лет (в среднем 33 года). Их исходные характеристики представлены в таблице 1.

Статистическая обработка полученных результатов. Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью программ Statistica 6.0 и Биостат 4.03. Проводили проверку выборки на нормальность распределения вариант. Результаты исследования в тексте, таблицах и графиках представлены в виде среднего значения показателя и стандартного отклонения (M±SD), в случае асимметричного распределения вместо них использованы медиана (Me) и 25-й и 75-й персентили. Статистическую значимость различий между изучаемыми выборками по анализируемым показателям оценивали с помощью критериев Манна-Уитни (в случае двух выборок), Крускала-Уоллиса (в случае трех и более выборок) с последующим попарным межгрупповым сравнением величин методом Данна. В случае повторных наблюдений одной выборки применяли критерий Фридмана с последующим попарным межгрупповым сравнением величин критерием Ньюмена-Кейлса. Для выявления взаимосвязей между изучаемыми показателями вычисляли коэффициент ранговой корреляции Спирмена. Различия и коэффициенты корреляции считали значимыми при p<0,05.

Результаты исследований

Из данных табл. 1 следует, что большинство испытателей-северян оказались ростом «средний» или «выше среднего». По массе тела и индексу массы тела большинство из них превышает норматив, что нередко встречается у северян. По силе и силовому индексу основная масса испытателей имеет низкие показатели, а по жизненной емкости легких и жизненному индексу показатели ниже средних, что ранее было отмечено у северян, проживающих на более высоких широтах [8].

Результаты пробы с задержкой дыхания оказались в целом хорошими, а индекс Скибинской и КРИС у большинства был нормальным, что позволяет говорить о достаточном кардиореспираторном резерве у отобранного контингента северян.

По времени ПЗМР у половины волонтеров выявляются замедленные процессы в ЦНС, что характерно и для северян более высоких широт [7; 8].

Таблица 1.

Общие характеристики 17 испытателей-северян

Значения артериального давления и ЧСС у большинства волонтеров были в пределах оптимальных и нормальных величин. Значения ВИК у многих испытателей имеет отрицательные значения, что говорит о парасимпатической направленности влияния на кровообращение. Величины ИФИ у большинства мужчин-северян указывают на удовлетворительную адаптацию, а у некоторых из них имеет место напряжение механизмов адаптации.

Значения параметров физического здоровья по Апанасенко свидетельствуют о низком уровне соматического здоровья у волонтеров-сыктывкарцев, что подтверждает полученные ранее данные у северян на 65º с.ш. [8].

По показателю «Миокард» у части волонтеров выявляются некоторые отклонения от нормы, возможно говорящие об изменении обменно-энергетических процессов в миокарде, у большинства этот показатель был в норме. По значениям индекса централизации можно говорить о наличии напряжения у ряда испытателей при этом стресс-индекс только у отдельных лиц выходил за пределы нормы.

По показателю ПАРС у большинства северян его значения превышают норму, что свидетельствует о наличии лиц с донозологическим и даже преморбидным состоянием (рис. 1).

Рисунок 1. Динамика «показателя активности регуляторных систем» или уровня здоровья по Р.М. Баевскому у трех испытателей (зона нормы – до 3 баллов, – донозологическое состояние – выше 3 баллов)

При выполнении физической нагрузки у наших волонтеров выявляется инерционность реакции артериального давления и ЧСС, а при выполнении ортопробы – заметное повышение диастолического давления после вставания, т. е. преобладает гиперкинетический тип реагирования, что говорит об ослабленных механизмах регуляции гемодинамики у мужчин-северян.

По данным анкетирования у большинства испытателей было неплохое самочувствие, нормальное психологическое состояние, отклонения в питании или сне, стрессы на работе (в основном у служащих МЧС) отмечали лишь отдельные лица.

Переходя к анализу данных многомесячного мониторинга, прежде всего, следует подчеркнуть, что хотя г. Сыктывкар находится в зоне так называемого «ближнего Севера», здесь наблюдаются резко выраженные сезонные изменения светового климата (табл. 2) и ряда метеорологических параметров (температура и влажность атмосферного воздуха). Для климата Сыктывкара характерны сравнительно длинная зима и короткое лето [5]. Преобладание холодного арктического воздуха зимой и теплого континентального летом создает контраст температуры в годовом ходе. Средняя годовая температура воздуха составляет 0,4ºС, снежный покров лежит около половины года, в среднем 182 дня. Среднегодовая скорость ветра составляет 4,1 м/с. Для Сыктывкара типично большое число пасмурных дней в году (в среднем 194) и дней с осадками (в среднем 201).

Таблица 2.

Годовая динамика светового режима в г. Сыктывкаре

Примечания: А – месяцы; Б – длительность светового дня на 21 число каждого месяца, в часах; В – среднемесячная сумма освещенности, в килолюксах 10³

Основные усредненные для группы испытателей результаты многомесячного наблюдения представлены в табл. 3 и 4. При анализе динамики показателей обращают на себя внимание два факта: первый – относительная стабильность большинства показателей в годовом цикле, второй – отсутствие видимой связи изменений показателей состояния организма с закономерными сезонными колебаниями климатических параметров (рис. 2.). Это может объясняться по крайней мере двумя обстоятельствами. Во-первых, отобранная группа людей по характеру своей деятельности большую часть времени на работе и в быту находится в условиях комфортного микроклимата и искусственного освещения, т. е. ограждена от прямых влияний внешней среды, и подвержена гиподинамии и гипокинезии. Во-вторых, организм человека как сложная живая система обладает способностью демпфировать влияние внешних факторов и стремится поддерживать постоянство внутренней среды (всем известный гомеостаз).

Рисунок 2. Индекс ДК ЭКГ «Миокард» у добровольцев-северян в течение длительного мониторинга (M±SD) (серым фоном выделены границы норматива)

В попытке отыскать возможные связи физиологических показателей с факторами внешней среды и взаимосвязи между показателями состояния организма нами предпринят корреляционный анализ. В связи с тем, что многие показатели имеют характер распределения, отличающийся от нормального, применена ранговая корреляция (по Спирмену). Корреляционный анализ велся в двух направлениях: рассчитывались коэффициенты межиндивидуальной корреляции у 17 лиц с учетом многократного измерения показателей у каждого волонтера в годовой динамике (при n=205) и коэффициенты групповой (усредненные данные для 17 лиц) корреляции в динамике 11 месяцев (при n=11). При этом выявлены статистически значимые связи между целым рядом измеренных показателей.

При анализе межиндивидуальных корреляций приведены только те примеры, где коэффициенты корреляции были не ниже 0,3 (p<0,01 при n=205), и когда можно было говорить об «умеренной» степени взаимосвязи, о «значительной» корреляции при коэффициенте выше 0,5, о «сильной» связи при коэффициенте выше 0,7.

Температура воздуха на улице влияет на температуру воздуха в помещении (0,670), на влажность воздуха в помещении (0,864), на температуру тела (0,419) и температуру кожи (0,356). С температурой воздуха в помещении связаны его влажность (0,557), температура тела (0,432), температура кожи (0,412), градиент температур «ядро-оболочка» (-0,300). С влажностью воздуха в помещении коррелируют температура тела (0,374) и температура кожи (0,364).

С возрастом человека (в диапазоне 25–45 лет) связаны длина тела (r = -0,407), диастолическое АД (0,327), пульсовое АД (-0,332), ИФИ (0,407), RMSSD (-0,356), pNN50 (-0,355), SDNN (-0,384), TP (-0,397). С массой тела коррелируют рост (0,539), систолическое АД (0,428), пульсовое АД (0,382), ИФИ (0,584), уровень физического здоровья – УФЗ (-0,461). С индексом массы тела (ИМТ) связаны систолическое АД (0,439), пульсовое АД (0,377), среднединамическое АД (0,364), ИФИ (0,747) и УФЗ (-0,572).

Между показателями центральной гемодинамики также существует корреляция: систолическим и диастолическим АД (0,332), двойным произведением (ДП) и пульсовым АД (0,328). Значение ЧСС связано с ПАРС (0,488). С интегральным показателем нагрузки на сердце – ДП коррелируют: ИФИ (0,578), УФЗ (-0,555), RMSSD (-0,477), стресс-индекс (0,417), индекс централизации (0,408), ПАРС (0,489). Со значением ИФИ связаны среднединамическое АД (0,712), УФЗ (-0,665), RMSSD (-0,454), pNN50 (-0,383), SDNN (-0,350), стресс-индекс (0,427), TP (0,324), ПАРС (0,317). Значение ПАРС также коррелирует с ВИК (0,312).

Кардиореспираторный индекс Скибинской (ИС) связан с УФЗ (0,309), с кардиореспираторным индексом Самко (0,591), с RMSSD (0,312). Значение УФЗ коррелирует с RMSSD (0,370), стресс-индексом (-0,344), с ПАРС (-0,325).

Значения RMSSD связаны со стресс-индексом (-0,674), TP (0,769), индексом централизации (-0,356), ПАРС (-0.387). Значения pNN50 коррелируют со стресс-индексом (-0,545), с TP (0,745), ПАРС (-0,304) и индексом централизации (-0,314). Значения SDNN сильно связаны со стресс-индексом (-0,795) и TP (0,944). Стресс-индекс коррелирует с TP (-0,692) и ПАРС (0,386). Индекс централизации значимо связан с ПАРС (0,616).

Интересно, что индекс «Миокард» не коррелирует ни с одним другим показателем среды или организма. По-видимому, он имеет самостоятельное значение в донозологической диагностике при оценке состояний миокарда и не может быть заменен другими показателями.

При анализе корреляций среднегрупповых данных в годовой динамике принимали во внимание только коэффициенты корреляции величиной 0,56 и выше (при n=11 p=0,05). В этом случае выявляется меньше статистических связей между показателями, но они ценны тем, что могут свидетельствовать о влиянии факторов сезонности, геомагнитной обстановки и микроклимата в помещении на организм.

С максимумом показателя геомагнитной активности Кр связаны время ПЗМР (-0,568), стресс-индекс (0,573). Со средним значением Кр коррелирует диастолическое АД (-0,598), ИФИ (-0,566), жизненный индекс (0,591). С градиентом значений Кр связан балл самочувствия (0,582), жизненный индекс (0,562), стресс-индекс (0,590).

С освещенностью на улице коррелируют систолическое АД (-0,709), ДП (-0,693), ИФИ (-0,907) и жизненный индекс (0,723). С температурой наружного воздуха связаны ИМТ (-0,734), температура кожи (0,912), градиент температур «ядро-оболочка»» (-0,745), систолическое АД (-0,782), диастолическое АД (-0,620), среднединамическое АД (-0,625), жизненный индекс (0,773). Атмосферное давление влияет на систолическое АД (0,593).

С температурой воздуха в помещении связаны температура кожи (0,843) и градиент температур «ядро-оболочка» (-0,716). С влажностью воздуха в помещении коррелируют температура тела (0,690), температура кожи (0,786), градиент температур «ядро-оболочка» (-0,568) и жизненный индекс (0,634).

С ИМТ связано систолическое АД (0,590). С температурой тела коррелирует ПАРС (0,562).

Заключение

Контрольная группа из 17 мужчин-северян, участвующая в многомесячном исследовании, характеризуется повышенными значениями ИМТ и низкими силовым и жизненным индексами, сниженными уровнями соматического здоровья по шкале Апанасенко, замедленной психомоторной реакцией на световой раздражитель. У большинства волонтеров-северян в покое по данным вариабельности сердечного ритма, ИФИ, индекса централизации и ПАРС отмечается напряжение регуляторных механизмов, повышение расходования функциональных резервов и преобладание центрального контура регуляции над автономным. При многомесячном мониторинге функциональных показателей у жителей Севера России с использованием аппаратно-программного комплекса «Экосан-2007» у большинства практически здоровых лиц в отдельные периоды обследования выявлены донозологические состояния организма. У мужчин-добровольцев, проживающих на Европейском Севере России, при многомесячном мониторинге обнаружено негативное влияние повышенной геомагнитной активности на состояние центральной гемодинамики и вегетативной регуляции кровообращения. При кратковременной физической нагрузке наблюдается инерционность реакции СД и ЧСС, а при ортостатической пробе превалирует гиперкинетический тип реагирования (особенно со стороны ДД), что говорит об ослабленных механизмах регуляции гемодинамики у мужчин-северян.

Таблица 3.

Показатели гемодинамики и индекс массы тела у мужчин-северян в течение длительного мониторинга (M±SD)

Таблица 4.

Показатели вариабельности сердечного ритма у мужчин-северян в течение длительного мониторинга (Me, 25-й и 75-й персентили)