Содержание к диссертации
Введение
1. Система терморегуляции при адаптации организма к природным факторам среды
1.1. Теплообразование и температура тела при адаптации к гипоксии 7-14
1.2. Влияние высокогорья на механизмы химической и физической терморегуляции 15-24
1.3. Терморегуляция при мышечной деятельности в условиях гипоксии 25-30
Глава 2. Объекты, методы и условия экспериментов 31-41
Глава 3. Влияние экологических факторов среды на систему терморегуляции при воздействии разных температур среды
3.1. Система терморегуляции у детей долины и высокогорья в состоянии покоя при воздействии на организм различных температур окружающей среды до появления специфических терморегуляторных реакций 43-54
3.2. Влияние экологических факторов высокогорья на функцию температурного анализатора 54-56
3.3. Терморегуляция у детей при выполнении дозированной мышечной работы при различных температурных воздействиях среды 56-64
3.4. Влияние кратковременной адаптации к условиям высокогорья
на систему терморегуляции 65-85
3.5 Система терморегуляции у детей в период реадаптации .85-93
Заключение 93-95
ВЫВОДЫ 96-97
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 96-11 8
Приложение 118-123
Условные обозначения и сокращения
Тер. - температура среды, С.
Trect. —ректальная температура, С.
СВТк, - средневзвешенная температура кожи, С.
Тк, - температура кисти, С.
ВГ, - внутренний градиент, С.
НГ, - наружный градиент, С.
СТТ, - средняя температура тела, С.
Q, - теплосодержание организма, кал.
ТВо, - температура выдыхаемого воздуха, С.
ЭЛ, - электрическая активность изучаемых мышечных групп, мкв.
ЧСС, - частота сердечных сокращений, уд/мин.
МОД, - минутный объем дыхания, л/мин.
ЧД, - частота дыхания, выд./мин.
NTT, - количество функционирующих тепловых точек.
NXT, - количество функционирующих Холодовых точек.
P\VCi7u. -общая физическая работоспособность, Вт.
К.п.д. - коэфициент полезного действия мышечной работы, %.
VCh. - потребление кислорода.
- Теплообразование и температура тела при адаптации к гипоксии
- Терморегуляция при мышечной деятельности в условиях гипоксии
- Система терморегуляции у детей долины и высокогорья в состоянии покоя при воздействии на организм различных температур окружающей среды до появления специфических терморегуляторных реакций
Введение к работе
Изучение физиологических механизмов адаптации человека к природным факторам среды - одно из направлений современной экологической физиологии. Важное научное и практическое значение имеет проблема адаптации человека к высокогорью.
В настоящее время около 50 млн. человек проживает в местностях, расположенных свыше 2200 м. над уровнем моря. Для решения ряда научных, хозяйственно - экономических, социальных и других задач необходимы знания, позволяющие поддерживать высокую физическую активность человека в данных климато-географических условиях.
Остро стоит проблема адаптации детского организма к экстремальным факторам среды. Интенсификация обучения и освоения школьного материала привела к уменьшению двигательной активности детей. Это накладывает негативный отпечаток на физическое развитие, соматические и вегетативные сферы организма и тем самым способствует снижению неспецифической резистентности растущего организма к воздействию термических факторов внешней среды (Турусбеков,1967, 1965; Парии, 1974; Косицкая, 1979; Бирюков,1981; Глазенко,1987; Мухарлямов, 1992; Ширяева, 2001;).
Значительные нервно-психические нагрузки и относительно малая физическая двигательная активность школьников уменьшает функциональные возможности сердечно-сосудистой, дыхательной, мышечной и других систем. Нарушаются механизмы терморегуляции, что существенно влияет на состояние здоровья подрастающего поколения (Хрипкова,1983; Аршавский, 1980; Турусбеков, 1980; Султанов, Соболев,1991).
Специфика горных условий оказывает значительные воздействия на характер протекания базального обмена и связанные с ним физиологические процессы организма (Турусбеков, 1970; Слоним, 1971, 1974; Ахметов,1972; Султанов, 1979; Рахимов, 1976; Багиров, 1977; Турсуиов, 1977; Бочаров, 1989; Колосова, 2004). Постоянное проживание в горной местности, где кроме высоты, гипобарической гипоксии, и высокой инсоляции, на растущий организм воздействует еще и рад абиотических факторов, обладающих очень высокой активностью и специфично влияющих на иммунную систему, резистентность, толерантность и главное на репродуктивность организма. Следовательно, биология развития подростков находится в прямой зависимости от гипсометрической вертикальной поясности, вырабатывающей у аборигенов высокогорья специфичные физиологические процессы и вегетосоматический статус организма (Бочаров, 1982; Li Xiuxian Hiromi Tokira, 1994; Величковский, 2003).
Представляет интерес и изучение мышечной активности, вызывающая у детей аборигенов высокогорья с одной стороны усиление теплопроводности и напряжение терморегуляторных механизмов, с другой - способствующая повышению термической толерантности и укреплению здоровья. Несмотря на значительные успехи, достигнутые в изучении влияния гипоксии на растущий организм, многие стороны проблемы остаются малоизученными. Наиболее остро это ощущается в физиологии терморегуляции и термогенсза. Современные обзоры по терморегуляции недостаточно освещают вопрос о функции теплообразования и теплоотдачи, роли температурного анализатора в регуляции гомеостазиса человека под влиянием высокогорной гипоксии. До сих пор остаются невыясненными многие важные стороны адаптивных изменений энергетики мышечной деятельности, взаимодействие между специфической терморегул яторной и локомоторной функцией скелетных мышц в теплообразовании при гипоксии. Недостаточно изучена и такая важная проблема как приспособление детского организма к комплексу адаптогенных факторов. Исследование физиологических механизмов адаптации к высокогорной гипоксии проводилось в большинстве случаев на взрослом организме, находящемся в состоянии относительного покоя. На растущем организме таковых работ крайне мало. По имеющимся публикациям в этом направлении много противоречий при оценке энергетики мышечной работы в условиях гипоксии. Предполагалось, что при гипоксии к.п.д. мышечной работы повышается. Однако экспериментальных доказательств этому в литературе очень мало, и окончательные выводы еще не сделаны.
Кратковременная адаптация к условиям горного климата вызывает снижение кожных температур, что свидетельствует об увеличении теплоизоляционных свойств кожи и кожных покровов. В результате повышения теплоизоляции зона термонейтральности организма смежается в область низких температур, при этом интенсивность химической терморегуляции понижается. Адаптация к высокогорью снижает прирост терморегуляторного и рабочего метаболизма, приходящегося на единицу электрической активности мышц. При этом установлен меньший уровень рабочей гипертермии детского организма, что свидетельствует об адаптивном снижении теплового эффекта произвольной мышечной деятельности у подростка в высокогорье. Больший к.п.д. работы в процессе кратковременной высокогорной адаптации и после нее установлен в условиях повышенных температур окружающей среды.
Цели и задачи исследования: Изучение влияния высокогорной гипоксии на систему терморегуляции детского организма в состоянии относительного покоя и при выполнении дозированной мышечной
нагрузки на фоне разных температур внешней среды. В задачи исследований входило:
Изучить систему терморегуляции детей, проживающих на равнине и в горной местности в состоянии покоя при различных температурных воздействиях.
Определить температурную чувствительность рецепторного звена к охлаждению и нагреванию у детей, постоянно проживающих в условиях равнины и горной местности.
Изучить и дать сравнительную оценку функционирования системы терморегуляции при выполнении дозированной мышечной работы у детей в условиях комфорта и в условиях умеренного охлаждения.
4. Изучить систему терморегуляции при кратковременной
адаптации к условиям высокогорья.
Исследования позволили получить новые факты по влиянию высокогорной гипоксии на систему терморегуляции детского организма и связанные с ними проблемы биоэнергетики.
Решение поставленных задач дало возможность обобщить ряд
вопросов, касающихся механизмов регуляции температурного
гомеостазиса в покое и при выполнении дозированной мышечной
работы в условиях равнины и высокогорной гипоксии.
Сформулированные в работе положения о влиянии высокогорья на систему терморегуляции могут быть использованы для обоснования рациональных режимов воздействия на организм таких факторов как гипоксия, разные температуры среды и мышечные нагрузки. Последнее, особенно важно при решении целого ряда практических задач, связанных с производственной, спортивной и специальной деятельностью человека в условиях высокогорья.
Методологической основой исследований послужили работы А.Д. Слонима, 1960- 1980., К.П.Иванова, 1984., А.Н. Лжаева, 1979., Минут-Сорохтиной, 1973 - 1980., Б.Т. Турусбекова, 1970, 1993., А.А. Айдаралиева, 1977., Б.Т.Величковского, 2003., P.O.Astrand 1992., G. М. Blauteis 1982.
В ходе исследований автор пользовался консультациями член-кор. АН СССР, А.Д. Слонима, д.б.н. Ю.И. Баженова, к.б.н. МИ. Бочарова., д.б.н. А.А. Айдаралиева, к.т.н. И.П. Карначева.
Теплообразование и температура тела при адаптации к гипоксии
Как в отечественной, так и в зарубежной литературе широко освещается тема взаимодействия человека с экологическими факторами среды, где он постоянно живет и работает. Круг вопросов по экологии человека очень широк. Одним из направлений, является изучение воздействия горного климата на организм растущего человека. Резкие перепады температуры среды и влажности, пониженное парциальное давление кислорода, повышенный радиационный фон и другие известные климатические параметры приводят к изменению физиологических механизмов и перестройке на другой, более качественный уровень систем организма, обеспечивающих жизнедеятельность в данных условиях, (Яковлева, 1984).
Ряд работ посвящено изучению влияния горного климата, как одного из эффективных средств повышения физической работоспособности (Миррахимов, 1970; Матов, Суркина, 1970; Данияров, 1977; Агаджанян, Катков,1983; Ectarland, 1976; Гуминский, 1992; Кучма, Сухарева,2004). Немало работ посвящено изучению механизмов адаптации систем, обеспечивающих поддержание температурного гомеостазиса (Турусбеков, 1965, 1970, 1980; Миррахимов, 1968; Слоним, 1970; Меерсон, 1974; Окунева,1975; Гиппенрейтер,1977; Тыныбекова, 1980). Однако исследования охватывают в основном взрослый контингент, у которого в процессе онтогенетического развития жизнеобеспечивающие системы сформировались и в экстремальных условиях происходит диферепцировка или совершенствование этих систем, то детский возраст характеризуется значительной функциональной лабильностью, пластичностью и частой неадекватностью ответа на раздражающие факторы. Поэтому у детей горцев организм, который постоянно подвергается стрессовым воздействиям и испытывает напряжение со стороны многих систем, обеспечивающих поддержание температурного гомеостаза, полной адаптации не происходит (Турусбеков, 1965, 1979, 1981; Комаров, 1981; Агаджанян, Торшин, 1994).
Специфика общеизвестных климатических особенностей высокогорья создает экстремальные условия для жизни человека (Жекалов с соавт, 1995), сообщений же по вопросам функционирования системы терморегуляции в условиях природной гипоксии сравнительно мало. Установлен лишь факт, что эта система - одна из самых чувствительных к изменению кислородного обеспечения. Длительное или постоянное пребывание в условиях природной гипоксии приводит к изменению важного свойства биологической системы - температурного гомеостазиса (Иванов, 1972; Родченков, 1978; Марат, 1978; Диверт, 1979; Павлов, 1983). Принято считать, что одним из основных параметров, отражающих это физиологическое состояние, является глубокая температура тела (Тт), измеряемая ректально или тимпанально (Кузнец и соавт.,1969; Егоров, 1977; Агаджанян, 1993; Иванов, Лучаков, 1994).
В условиях основного обмена температура тела человека не превышает 37С, отмечены небольшие (0,1 - 0,5С) волнообразные колебания (Мелесова, 1974; Benzinger, 1969; Алюхин, 1998). При температуре, отличной от термонейтральной, эти пределы могут изменяться на 0,2 — 0,5 С. Такие колебания температуры тела вызывают изменения в функционировании систем, обеспечивающих сохранение внутренней среды организма. Биологическая система обладает наличием весьма эффективных механизмов терморегуляции, обеспечивающих оптимальный уровень теплопродукции и теплоотдачи (Иванов, 1968; Рабинович, 1978; Иванов, 1990, и др.) в различных температурных условиях.
Температурный гомсостазис регулируется по принципу автоматического контроля систем через соответствующие элементы, где важную роль играют механизмы обратной связи. Согласно этому принципу температура тела находится под контролем центральной нервной системы, осуществляемым через термочувствительные элементы (Иванов, 1979; Арокина, Кузьмина, 1996).
Уровень регулируемой температуры тела устанавливается в организме гипоталамическими центрами терморегуляции. Наиболее вероятно, что к определению величины регулируемой температуры (set point) прямое отношение имеет преоптическая область, нейроны которой чувствительны к небольшому изменению локальной температуры отдельных частей тела и контролируют все виды терморегуляториых реакций. В преоптической области гипоталамуса содержатся около 30 % от общего числа теплочувствитсльных нейронов, которые получают афферентные сигналы через синаптические входы от тепловых рецепторов кожи и других тканей, и теплонечувствительных нейронов (около 60 %), получающие афферентные сигналы от Холодовых рецепторов. При воздействии холода афферентный приток от Холодовых рецепторов поступает к термонечувствительным нейронам, которые после их активации могут оказывать возбуждающее іюздействие па эффекторные нейроны, запускающие реакции усиления теплопродукции, и одновременно могут ингибировать активность эффекторных нейронов, контролирующих уровкнь теплоотдачи, уменьшая при этом теплорассеяние.
Экспериментальными данными доказано, что температурный гомеостазис регулируется не по какой-либо одной температуре, а основан на суммации сигналов от различных областей организма (Дымпикова, 1973; Иванов, 1979, 1982; Wang, 1964; Benzinger, 1969; Wydman, 1980; Божко, Городецкая, 1994). Интеграция их происходит при наличии перекрестного торможения реакций теплонакопления и теплорассеивания (Wydman, Atkins, 1968; Bligh, 1973. 1977 и др.).
В процессе онтогенеза общая тенденция развития механизмов, поддерживающих постоянство внутренней среды организма, сводится к уменьшению роли химической и увеличению роли физической терморегуляции (Слоним, 1952; Исаева, 1972; Wagntretal., 1974; Leblanc el al., 1975). С возрастом у человека появляется тенденция к снижению температуры кожи, как на отдельных ее участках, так и средневзвешенная температура кожи, увеличивается теплоизоляция покровных тканей, уменьшается градиент «туловище-конечности» (Кореневская, 1969; Саотов, 1974; Гохблит, Корниенко, 1978), увеличивается роль периферических отделов, как основных регуляторов теплоотдачи, расширяется диапазон физической терморегуляции (Гохблит, Корниенко, 1979). Наряду с этими изменениями увеличивается роль и вегетативных реакций (урежение пульса -брадикардия, снижение чувствительности к теплу и холоду и др.). Очевидно, это обусловлено изменением баланса вагосимпатических влияний (Кореневская и соавт., 1968; Матгохин, 1979; Турусбеков, 1984).
Длительное или постоянное воздействие на организм пониженного парциального давления кислорода вызывает переход температуры тела на более низкий уровень (Филатова, 1961; Белошидский, 1964; Вымятина, 1977; Гостева, Четверикова, 1977; Bhatia et al., 1968; Bload et al., 1969; Nair et al., 1971; Dajna, 1985; Dupre et al., 1986). Возникающая у человека гипотермия изменяет интенсивность метаболических процессов в жизненно важных органах и создает целесообразную защитную реакцию (Иванов, 1968; Айдаралиев, 1978; Корниенко, 1979; Дизна, 1982; Wilson,1992), направленную на приспособление организма к экстремальным условиям среды. Основными причинами, вызывающими переход глубокой температуры тела на более низкий уровень, является угнетение химической терморегуляции, которая осуществляется преимущественно скелетной мускулатурой (Иванов, 1965;. Колчинская, 1968; Blatteis, 1966, 1969). Перестраивается энергетика мышечного сокращения, снижается терморегуляторная функция красных мышечных волокон и тепловая эффективность холодовой мышечной дрожи (Филипченко, 1971; Слоним, Туманова, 1973; Баженов, Сооданбекова, 1976; Баженов, Лелекова, 1978; Bittel, 1983). В условиях гипоксии повышается чувствительность температурного анализатора, что приводит к более низкой терморезистентности организма горцев (Козырева, 1983; Диверт, Кривощеков, 1993).
Терморегуляция при мышечной деятельности в условиях гипоксии
Одним из основных разделов экологической физиологии является изучение механизмов, обеспечивающих двигательную деятельность человека в условиях природной гипоксии.
В силу специфических особенностей влияния факторов высокогорья на физиологические системы, обеспечивающие мышечную работу, предъявляются повышенные требования. Прежде всего, это сыпано с недостатком кислорода во вдыхаемом воздухе, большими перепадами температур окружающей среды, изменение влажности, повышенной радиацией и многими другими факторами. Проведенные к настоящему времени исследования по изучению влияния высокогорья на мышечную систему далеко не полностью исчерпывают круг вопросов, связанных с проблемой адаптации. В литературе содержится очень мало сведений, касающихся вопросов терморегуляции при мышечной деятельности в условиях высокогорья. В настоящем разделе мы попытаемся обобщить некоторые данные, отражающие в той или иііоіі мере тепловое состояние организма и его регуляцию у человека при выполнении мышечной работы в условиях природной гипоксии.
Известно, что мышечная работа сопровождается усиленным распадом и рссинтезом АТФ - одного из главных источников энергии сокращения в мышечной клетке. При этом только меньшая часть потенциальной энергии макроэргов переходит в полезную внешнюю работу, остальная выделяется тут же в виде тепла. У человека коэффициент полезного действия (КПД) при физической работе колеблется от 10 до 25%. Количество энергии, расходуемой человеком, при различных мышечных нарузках может колебаться от 150 до 360 ккал/час и более. Следовательно, увеличивается нагрузка на терморегул яторный аппарат. В результате резкого увеличения теплообразования в работающих мышцах уже через несколько минут повышается температура кожи над ними, не только вследствии прямого переноса тепла по градиенту изнутри кнаружи, но благодаря усилению кровотока через кожу. Активация симпатической нервной системы и зыброс адреналина во время выполнения мышечной работы приводят к тахикардии и резкому увеличению минутного объема сердца при сужении сосудистого русла во внутренних органах и расширению его в хожных покровах.
Установлено, что выполнение мышечной работы, как в условиях равнины, так и в условиях высокогорья, сопровождается в среднем одинаковым уровнем теплопродукции. Исследованиями ряда авторов, было показано снижение энергозатрат у человека при дозированной мышечной работе в горной местности. Отмечено, что потребление кислорода во время физической нагрузки в условиях гипоксии снижается, соотношение между потреблением кислорода при работе и в период восстановления после нес сдвигается в сторону увеличения кислородного долга (Dill et al., 1931;, 1967; Конрад и, 1991). О нарастании энергетической задолжности после мышечной работы в горах свидетельствуют и другие исследования, показывающие увеличение концентрации лактата в крови человека в большей мере, чем в условиях нормоксии (Banister a. Woo, 1974). Ряд исследований показывают, что в условиях высокогорья кислородный запрос организма при мышечной работе со средним и значительным физическим напряжением существенно не зависит от климатических условий (Лпхницкая с соавт.,1977). В настоящее время большинство исследователей считают, что мышечная работа, выполняемая в условиях природной гипоксии, сопровождается увеличением ее энергетической стоимости по сравнению с выполнением подобной мышечной работы в условиях равнины. Рядом авторов отмечается, что аэробная работоспособность, оцененная по максимальному потреблению кислорода (МПК) в условиях гипоксии снижается на 14-20% по сравнению с условиями нормоксии (Dill et all., 1966; Grover, 1967; Мирахимов, 1976).
У людей, прибывших из средней полосы в горную местность, первые 10-15 дней отмечается снижение физической работоспособности и уменьшение максимального потребления кислорода на 30-40%. В последующем, по мере адаптации к условиям гипоксии, эти показатели постепенно нормализуются (Выходов, Анисимов, 1985). Многочисленными исследованиями показано, что природная и барокамерпая гипоксия эффективно влияет на повышение физической работоспособности (Агаджаняп, Мирахимов, 1970; Иорданская, 1970; Hcfarland, 1974). Также отмечено, что эти факторы оказывают благоприятное воздействие на специфическую и неспецифическую устойчивость организма человека (Данияров,1976; Ажаев, 1968; Деденко, 1974; Мирахимов, Агаджанян, 1974; Кривощеков, Роуч, 1993),
Сравнительные исследования на постоянных жителях высокогорья и равнины не всегда обнаруживают наличие существенной разницы в метаболических реакциях организма при мышечной деятельности. Так при максимальной физической нагрузке не удалось выявить существенных различий в уровне теплопродукции между группами высокогорной и равнинмиков (Dempsey, 1971). Выполнение работы -упмакснмалыюй мощности вызывает большее потребление кислорода менте л ями высокогорья (Nair et al., 1975). Ряд авторов (Frisancho et al., 1975) отмечают более высокую аэробную производительность у жителей высокогорья по сравнению с долинцами. У высокогорцев при тяжел oil физической работе образуется меньше молочной и ппровшюградной кислоты, что указывает на преимущественное использование организмом аэробного окисления в качестве основного источника энергии при работе.
Ма основании многочисленных исследований Ф.З. Меерсон (1973) приходит к выводу, что при адаптации к гипоксии возможно преобладание в клетках митохондрий повышенная степень сопряжения механизмов окисления и фосфорилирования, что может вызывать увеличении выхода АТФ и внешней работы на единицу потребляемого кислорода. Е.В. Майстрах (1977) показал, что теплопродукция, определяемая по газоанализу, не всегда соответствует ее истинной величине, потому, что выделение энергии может происходить без участия кислорода в ходе анаэробных превращений при разобщении дыхания и окислительного фосфорилирования. В этом случае выделение энергии будет соответственно больше, чем величина, эквивалентная количеству потребляемого кислорода.
Существует мнение, что направленность адаптивных метаболических реакций к гипоксии зависит от режима двигательной активности. Даже, при работе умеренной мощности в период адаптации к условиям среды с пониженной концентрацией кислорода во вдыхаемом воздухе действует сильный сипергический фактор (гипоксия), вызывающий большее напряжение ряда физиологических систем организма, чем при нормоксии (Dempsey et al., 1969), Авторы считают, что физиологическая стоимость такой адаптации велика. Мышечная работа, выполняемая при сочетанном воздействии фактора гипоксии и повышенной температуры окружающей среды, требует большего напряжения физиологических затрат, чем в условиях долины (Lahiru et al., 1976). Интенсивная мышечная работа, выполняемая в условиях гипоксии и повышенной температуре окружающей среды, ари водила к снижению физической работоспособности. Однако биохимические реакции организма человека на эти воздействия были разными. При высокой температуре окружающей среды наблюдалось достоверное повышение уровня кортизола, допамин-гидроксилазы и люченої! кислоты (Francescni et ol.і976).
Мышечная работа, выполняемая в условиях высокогорья не вызывает большого изменения температуры тела. При этом отмечается большое повышение теплопродукции (на 35-40%), усиление потоотделения (на 20%) и снижение теплопроводности за счет кожного кровотока (па 15%). Физическая нагрузка при воздействии гипоксического фактора, сопровождается перераспределением объема циркулирующей крови к активно функционирующим органам и тканям и уменьшением ее поступления к поверхности кожи.
Система терморегуляции у детей долины и высокогорья в состоянии покоя при воздействии на организм различных температур окружающей среды до появления специфических терморегуляторных реакций
Продолжительное или кратковременное пребывание человека в условиях горной местности приводит к перестроке функционирования жизненнно важных систем, участвующих в процессах поддержания температурного постоянства внутренней среды организма. Прежде всего, это связано с перекресным воздействием на организм температурных колебаний, влажности воздуха и низкого барометрического давления.
Результаты настоящего исследования позволили выявить существенную зависимость между тепловым режимом организма подростков, длительностью адаптации к условиям умеренной гипоксии и разными температурными воздействиями окружающей среды.
Физиологические и температурные параметры, поддерживающие постоянство внутренней среды организма у подростков, изучались в ряде экспериментов. У испытуемых в состоянии относительного покоя, как в условиях комфортной температуры (26С), так и при воздействии умеренного охлаждения (13С), не было выявлено каких либо достоверных межгрупповых различий, с несколько меньшими абсолютными значениями таких параметров, как глубокая температура тела, температура выдыхаемого воздуха, минутный объема дыхания у «горцев» и с большими абсолютными значениями средневзвешенной температуры кожи, температуры кисти, частоты дыхания и потребления кислорода, у детей «долинцев» (табл.3.1.1. и 3.1.2.). Можно также отмстить, и тот факт, что теплоотдача с верхних дыхательных путей в условиях 26С у «горцев» была на 4,28 ккал/мин. больше, чем у «долинцев» (Р 0,05) и па 1,94 ккал/мин вусловиях 13С (Р 0,05).
Установлено, что у детей «горцев» снижен запрос в потреблении кислорода па 10-12 %, что является физиологически выгодной реакцией связанной с окислением углеводов, имеющих меньший калорический эквивалент по сравнению с жирами. Эти изменения обусловлены анаэробным гликолизом, поддерживающим необходимый уровень энергии в организме в условиях горной местности.
Воздействие на организм подростков разной температур среды вызывает и разное изменение температуры кожи на отдельных участках іела. Как показано на рисунке 3.1.1. в условиях комфорта температура в области головы, туловища и нижних конечностей у детей «долинцев» имеют несколько большие значения.
В условиях умеренного охлаждения у детей «горцев» наблюдаются несколько меньшие величины температуры тела, температуры выдыхаемого воздуха, частоты дыхания, частоты сердечных сокращений (таблица З.1.З.). Однако достоверных различий по сравнению с «долинцами» нет. Достоверные различия в температуре покровных тканей тела наблюдаются в температуре кисти и средневзвешенной температуре кожи.
Различия в физиологических параметрах были обнаружены при понижении и повышении температуры окружающей среды, когда проявляются специфические терморегуляторные реакции в виде проявления холодовой мышечной дрожи или обильного потоотделения.
Как известно специфической реакцией химической терморегуляции является холодовая мышечная дрожь, которая представляет собой нерегулярные, периодически возникающие серии сокращений мышц антогонистов. Частота возникновения серий и сила сокращений зависит от степени воздействия холодового фактора. Обычно рожь у человека начинается с мышц головы (прежде всего с жевательной мускулатуры) и мышц шеи, и далее распространяется на мышцы туловища и конечностей. Регуляция дрожи осуществляется центрально в заднем отделе гипоталамуса под влиянием приходящих импульсов с терморецепторов кожи. Холодовая мышечная дрожь является более эффективным механизмом защиты от холода, чем произвольная мышечная активность. Это связано, во-первых с тем, что при холодовой дрожи внешней, работы не совершается, и вся энергия сокращения полностью переходит в тепло, и во- вторых, кровоток в мышцах при дрожи усиливается сравнительно мало.
В термонейтральных условиях уровень теплопродукции и электрической активности мышц у «горцев» и «долинцев» практически не отличается. В обеих группах уровень теплопродукции увеличивается с понижением температуры среды на каждые 10С в одинаковой мере. При этом, когда наступает холодовая дрожь, интенсивность повышения электрической активности мышц у «горцев» выражена сильнее. При понижении температуры среды чувство дискомфорта (возникновение специфической терморегуляторной реакции - холодовой дрожи в жевательной мускулатуре) проявлялось у детей долины при температуре 11,5С, а у детей высокогорья - 13,3С (рис.3.1.5.). Эти различия статистически достоверны (Р 0,01). Прирост терморегуляторной теплопродукции на единицу прироста электрической активности мышц при пороговой температуре дрожи у «горцев» был в 2,6 раза меньше, чем у «долинцев». Коэффициенты регрессии соответственно равны 0,125 и 0,243 (Р 0,01).
При охлаждении испытуемых, нами не обнаружено межгрупповых различий в изменениях глубокой температуры тела, минутного объема дыхания, частоты сердечных сокращений, температуры кисти, температуры выдыхаемого воздуха, (рис.3,1.3). Изучаемые параметры изменялись параллельно снижению температуры среды. При наступлении терморегуляторной холодовой дрожи, средневзвешенная температура кожи снизилась относительно исходной на 6,2С у «долинцев» и 5,1С у «горцев» (Р 0,001). Температура кисти и выдыхаемого воздуха снизились на 7,7 С (Р 0,001) и 2,1 С (Р 0,01) соответственно у «долинцев» и на 5,1 С. (Р 0,001) и 1,3С (Р 0,05) у «горцев». Эти физиологические реакции при воздействии умеренного охлаждения наблюдали и другие авторы (Blattes a. Luther. 1976; Little, Hanna, 1977). Принимая во внимание то, что температура кожи отражает интенсивность местного кровотока, и следовательно степень теплоотдачи, а внутренний температурный градиент характеризует уровень теплоизоляции тканей поверхности тела и теплоотдачу от «сердцевины» к «оболочке», можно предположить, что у детей «горцев» повышенная теплоотдача с поверхности кожи в условиях охлаждения снижает не только эффективность мышечного термогенеза, но и приводит к более раннему включению скелетных мышц в терморегуляторную реакцию.
На животных в условиях высокогорья было показано снижение теплового эффекта мышечного сокращения и увеличение к.п.д. механической работы (Баженов, 1978). Существует мнение, что у человека снижение метаболической реакции на холод в условиях высокогорной гипоксии обусловлено гипоксическим угнетением несократительного термогенеза. Недостаточное теплообразование у «горцев» приводит к увеличению дефицита тепла в организме при охлаждении и, следовательно, включение источников дополнительного образования тепла в организме в виде реакции холодовои мышечной дрожи, которая начинается на более ранних этапах охлаждения. Известно, что в поддержании температурного гомеостазиса важное значение имеют механизмы теплоотдачи с верхних дыхательных путей. Результаты настоящих исследований показали, что в условиях умеренного охлаждения при одинаковом минутном объеме дыхания, температура выдыхаемого воздуха у детей проживающих в горной местности снижается с меньшей интенсивностью. Очевидно, это обуславливает у них большие потери тепла через дыхательные пути, чем у детей проживающих на равнине. Некоторые публикации показывают, что у постоянных жителей гор площадь альвеоло-капилярной поверхности легких увеличена (Hartado,1963; Ван Лир, СтикнеЙ,1967), что трактуется как компенсаторный механизм, способствующий увеличению снабжения крови кислородом. Однако с точки зрения терморегуляции, такой механизм не является эффективным.
