Введение к работе
Актуальность исследования. Микроциркуляторное русло, являясь конечным звеном системы кровообращения, реализует транспортную функцию сердечно-сосудистой системы и обеспечивает транскапиллярный обмен, адекватный гомеостатическим потребностям. Гомеостаз следует рассматривать в качестве конечного результата деятельности многочисленных функциональных систем, как целевую функцию многоуровневого иерархического управления в организме (Н.А. Агаджанян, 2001; А.Т. Быков, 2009). В этом плане любые нарушения системной организации важнейших физиологических функций организма, в том числе и в системе микроциркуляции, лежат в основе дезадаптации, снижения дееспособности и развития заболеваний.
Фундаментальные работы А.М. (1981) и В.В. (2000), а также исследования последних лет (Е.Г. Сабанцева, 2005; Ф.М. Шветский, 2009; М.Н. Ананченко, Е.Н. Чуян, 2011) позволяют рассматривать микроциркуляторное русло как звено сердечно-сосудистой системы, в котором разыгрываются важные события в процессе адаптации организма к различным воздействиям. В современном представлении состояние системы микроциркуляции определяется, с одной стороны, системным функциональным комплексом из артериол, капилляров, венул, а с другой – метаболическим и нейрогенным механизмами регуляции кровотока. В экспериментальных и клинических исследованиях показано, что система микроциркуляции МКЦ во многом определяет интенсивность органного кровотока и состояние центральной гемодинамики, обеспечивая тем самым основу полноценного функционирования клеточных элементов в соответствии с их метаболическими потребностями (М.А. Адеева, 2005; З.Ф. Гречкина, 2005; В.И. Козлов с соавт., 2005; А.И. Крупаткин, В.В. Сидоров, 2005; Д.А. Алешин, 2009; М.А. Апраксин, 2009; А.Б. Джаджиев, 2009). Известно, что переход от срочной к долговременной адаптации основан на формировании функциональных изменений в сердечно-сосудистой системе и ее регуляторных механизмах для более экономного типа реагирования микрососудов (Н.И. Шлык, 2000; Г.А. Макаров, 2003; И.И. Шумихина, 2005; О.А. Бутова с соавт., 2006; В.М. Покровский, 2007).
Выявлены значительные возрастные изменения композиции микрососудов на протяжении онтогенеза человека (В.И. Козлов и соавт., 1981; И.О. Тупицын, 2000). Особый интерес приобретают работы, касающиеся состояния микроциркуляторного русла при мышечной деятельности и направленных физических нагрузках, так как реакция кровотока на тестирующую физическую нагрузку наиболее полно отражает резервные возможности организма, позволяет вскрыть тонкие механизмы, лежащие в основе приспособительных реакций организма к физическим нагрузкам. Важнейшим процессом в данном случае является расширение резистивных сосудов активных мышц – рабочая гиперемия, зависящая от возраста, уровня совершенствования механизмов регуляции мышечного кровотока (А.И. Крупаткин, В.В. Сидоров, 2005).
Изучение системы МКЦ позволяет глубже подойти к анализу первопричин, лежащих в формировании функциональных и донозологических состояний организма человека. В настоящее время применение оценки состояния системы микроциркуляции с диагностической целью широко исследуется в эндокринологии (О.А. Грачева, 2005), терапии (М.А. Адеева, 2005), хирургии (А.Б. Джаджиев, 2009), эндоскопии (Д.А. Алешин, 2009), стоматологии (М.А. Апраксин, 2009), дерматологии (М.В. Котлярова, 2006). Вместе с тем, функциональное состояние системы микроциркуляции может использоваться в качестве критерия оценки состояния здоровья организма не только в условиях проводимых лечебных мероприятий, но и при восстановительно-реабилитационных мероприятиях (З.Ф. Гречкина, 2005; О.Ш. Куртаев, 2005). Имеющиеся исследования в этом направлении носят фрагментарный характер, отсутствует комплексный подход к оценке функционального состояния системы микроциркуляции, что не позволяет создать теоретическую основу для более глубокого понимания механизмов функционирования микрососудов, осуществлять объективный контроль проводимых рекреационных мероприятий. Последнее обстоятельство особенно актуально для санаторно-курортных учреждений, расположенных на Черноморском побережье Кавказа.
Говоря об актуальности изучения микроциркуляторного русла человека, необходимо отметить такой важный аспект этой проблемы, как изучение реактивности различных звеньев системы МКЦ. Работ в этом направлении пока еще недостаточно для того, чтобы составить представление о динамике состояния артериол, капилляров и венул при различных воздействиях факторов внешней среды на организм.
Обозначенный перечень вопросов диктует необходимость изучения данной проблемы, послужил основанием для проведения работы, определил ее цели и задачи.
Цель диссертационного исследования: выявить особенности функционального состояния системы микроциркуляции у рекреантов в условиях субтропического климата Сочи.
Задачи исследования:
определить исходное функциональное состояние системы микроциркуляции у разных категорий рекреантов;
изучить динамику показателей функционального состояния системы микроциркуляции под влиянием природных климатических факторов при пассивной рекреации в теплый период года на курорте у практически здоровых рекреантов и спортсменов;
проследить динамику показателей функционального состояния системы микроциркуляции при сочетанном влиянии природных климатических факторов и двигательной активности в процессе оздоровительной рекреации у лиц, относящихся к контингенту риска по развитию артериальной гипертонии;
изучить взаимосвязь между функциональным состоянием системы микроциркуляции и интенсивностью перекисного окисления липидов у рекреантов с предгипертонией;
определить влияние регулярных динамических умеренно-интенсивных физических нагрузок на изменение показателей функционального состояния системы микроциркуляции у рекреантов с предгипертонией к окончанию отдыха на курорте;
оценить эффективность мониторирования функционального состояния микроциркуляции в системе массового оздоровления в зависимости от пола, занятий спортом, ранних форм развития артериальной гипертонии у рекреантов в условиях субтропического климата Сочи.
Научная новизна. С использованием комплексного подхода впервые выявлено:
до начала санаторно-курортного отдыха у спортсменов отмечается нормоциркуляторный гемодинамический тип микроциркуляции, у практически здоровых – нормоциркуляторный, спастический и гиперемический; среди рекреантов с предгипертонией выявлен контингент (9,8% случаев) с застойно-стазическим гемодинамическим типом микроциркуляции;
для достижения компенсаторной оздоровительной рекреации необходима продолжительность отдыха в условиях субтропического климата Сочи в теплый период года не менее 14 дней для практически здорового контингента и 21 дня – для лиц с предгипертонией;
у лиц предрасположенных к гипертензии регулярные циклические физические нагрузки умеренной мощности в сочетании с природными климатическими факторами активизирует наряду с кардиальным фактором гемодинамики экстракардиальный – сосудистый, благодаря которому формируются оптимальные гемодинамические типы микроциркуляции;
обратная линейная умеренная корреляционная зависимость между функциональным состоянием системы микроциркуляции и процессом перекисного окисления липидов у лиц, относящихся к контингенту риска по развитию артериальной гипертонии;
в условиях субтропического климата Сочи у спортсменов на фоне отсутствия регулярных физических нагрузок базальные показатели микроциркуляции имеют тенденцию к увеличению, а окклюзионные – к уменьшению, но при этом сохраняется нормоциркуляторный тип микроциркуляции;
возрастает общая антиоксидантная активность плазмы крови на 20-й день рекреации у спортсменов.
Положения, выносимые на защиту.
1. В начале отдыха в условиях субтропического климата функциональное состояние системы микроциркуляции у рекреантов, как практически здоровых, так и с предгипертонией, характеризуется неоднородностью гемодинамических типов микроциркуляции, что может свидетельствовать о напряженности регуляторно-адаптивных механизмов сердечно-сосудистой системы.
2. Природные климатические факторы в сочетании с двигательной активностью благоприятно изменяют на 13-й день санаторно-курортного отдыха гемодинамические типы микроциркуляции у рекреантов, способствуют лучшей переносимости физической нагрузки, улучшают психофизиологическое состояние организма. Стратегия адаптации к условиям санаторно-курортной рекреации имеет отличительный характер у мужчин и женщин.
3. Сочетание климатических факторов и двигательной активности на 20-й день санаторно-курортного отдыха рекреантов, относящихся к контингенту риска по развитию артериальной гипертонии, оказывает положительное влияние на динамику показателей микроциркуляции.
4. Между показателями микроциркуляции и интенсивностью перекисного окисления липидов у рекреантов с предгипертонией существует обратно пропорциональная корреляционная связь, свидетельствующая о зависимости интенсивности свободно-радикального окисления от траскапиллярного обмена.
5. У спортсменов в условиях рекреации на фоне отсутствия регулярных физических нагрузок, стабильного режимного питания повышается общая антиоксидантная активность плазмы крови на 20-й день пребывания в санатории.
6. Лазерная допплеровская флоуметрия является высокоинформативным методом оценки функционального состояния системы микроциркуляции и может использоваться в комплексе с компьютерной капилляроскопией для оценки уровня адаптации организма.
Теоретическая значимость. Результаты настоящей работы уточняют современные представления о функциональном состоянии системы микроциркуляции у различных категорий граждан, влиянии на нее рекреации и двигательной активности в условиях субтропического климата Сочи; углубляют знания о характере реактивности различных звеньев системы микроциркуляции при различных воздействиях факторов внешней среды, дополняют концепцию о системе кровообращения как главном индикаторе адаптационных реакций целостного организма.
Полученные новые факты расширяют представления о характере воздействия природных физических курортных факторов в сочетании с двигательной активностью на нормализацию артериального давления у лиц, относящихся к контингенту риска по развитию артериальной гипертонии. Научно обоснованы механизмы влияния оздоровительной рекреации на нормализацию у отдыхающих функционального состояния системы микроциркуляции, повышение психоэмоциональной устойчивости, активацию адаптационных реакций организма.
Теоретико-методологической основой данного диссертационного исследования послужили научные труды Сочинской школы курортологов в области использования природных курортных физических факторов для оздоровления населения и восстановительного лечения донозологических состояний сердечно-сосудистой системы (С.Н. Мамишев, 2003; Г.Н. Ищенко, 2003; З.Ф. Гречкина, 2005, О.Ш. Куртаев, 2005). Методология исследования базировалась также на системном подходе (П.К. Анохин, 1962), научных трудах ведущих отечественных ученых, внесших существенный вклад в изучение проблем адаптации и микроциркуляции (П.К. Анохин, 1980; А.М. , 1981; В.П. Казначеева, 1986; Ф.З. Меерсон, 1993; В.И. Маколкин, 1999; В.В. , 2000; Н.А. Агаджанян, 2001; В.И. Козлов, 1996-2005; А.И. Крупаткин, В.В. Сидоров, 2005; А.Т. Быков, 2009).
Практическая значимость работы. Результаты исследования имеют практическое значение не только для объективизации состояния периферического кровообращения у лиц, относящихся к группе риска по артериальной гипертонии, но и для дифференцированного подбора и оценки эффективности методов оздоровительной рекреации и реабилитации в санаторно-курортных учреждениях. Представляется целесообразным использование результатов работы при обследовании спортсменов, так как для физиологии мышечной деятельности оценка состояния системы микроциркуляции позволит вскрыть тонкие механизмы, лежащие в основе приспособительных реакций организма к физическим нагрузкам.
Данные, полученные в ходе исследования, могут быть использованы в системе подготовки специалистов по спортивной и общей физиологии, профилактической медицины, спортивных тренеров; внедрены в учебный процесс биологических и спортивных факультетов университетов и медицинских вузов.
Апробация работы. Результаты исследования обсуждались на региональной научно-практической конференции «Спортивная медицина. Современное состояние, проблемы и перспективы» (Сочи, 2010); на XI и XII Всероссийской научно-практических конференциях «Проблемы и перспективы восстановительной медицины и санаторно-курортного лечения в здравницах России» (Сочи, 2010, 2011); на IV Всероссийской научно-практической конференции «Информационные технологии в курортологии, реабилитации и рекреации» (Ессентуки, 2011); на межкафедральном заседании факультета физической культуры Сочинского государственного университета (Сочи, 2011); на расширенном заседании кафедры физиологии Адыгейского государственного университета (Майкоп, 2012).
По теме исследования опубликовано 6 научных трудов, в т.ч. 2 статьи в рецензируемых журналах, определенных в Перечне ВАК при Министерстве образования и науки РФ.
Внедрение результатов работы проведено в практическую деятельность ряда санаторно-курортных учреждений Краснодарского края: ООО «Санаторий «Заполярье» (354008, Россия, Краснодарский край, г. Сочи, ул. Пирогова, 10); ЗАО «Санаторий «Золотой Колос» (354002, Россия, Краснодарский край, г. Сочи, Курортный проспект, 86); Пансионат с лечением «Факел» ООО МСЧ «Газпром трансгаз-Краснодар» (354000, Россия, Краснодарский край, г. Сочи, ул. Первомайская, 31-«А»); ФГУ «Научно-исследовательский центр курортологии и реабилитации ФМБА России» (354024, Россия, Краснодарский край, г. Сочи, ул. Дорога на Большой Ахун, 14).
Теоретические положения и выводы настоящего исследования используются при чтении курса лекций по дисциплинам «Физиология» и «Физиология человека» для студентов факультета физической культуры Сочинского государственного университета.
Проведено обследование 148 человек в возрастном диапазоне от 15 до 55 лет (86 мужчин и 62 женщины), находившихся в ФГУ «Центральный клинический санаторий им. Ф.Э. Дзержинского» на отдыхе в теплый период года. Исследование проводили в 3 этапа:
на 1-м этапе обследовали 50 практически здоровых лиц (28 мужчин и 22 женщины) в возрасте от 21 до 45 лет, которые проходили пассивную рекреацию в течение 14 дней;
на 2-ом – 50 лиц (36 мужчин и 14 женщин) с предгипертонией в возрасте от 25 до 55 лет проходили активную рекреацию при комплексном воздействии природных климатических факторов и щадяще-тренирующего двигательного режима в течение 21 дня;
на 3-м – 48 спортсменов (22 мужчин и 26 женщин) в возрасте от 15 до 25 с квалификацией от I разряда до мастера спорта, занимавшихся различными видами спорта, проходили пассивную рекреацию в течение 21 дня.
На фоне однотипных условий проживания и питания всем рекреантам проводили обследование на 3-й и предпоследний (13-й или 20-й) день пребывания в санатории. Климатические факторы в виде воздушных и солнечных ванн, а также морских купаний использовали в естественных условиях в щадяще-тренирующем или тренирующем режимах. Воздушные ванны проводили при эквивалентно-эффективной температуре 21-23оС, т.е. при температуре воздуха от 20 до 28оС, скорости ветра не более 5 м/с, относительной влажности воздуха до 85%. Продолжительность первых процедур составляла 15-30 мин, в последующем – 40-90 мин. Гелиотерапию назначали в виде рассеянной радиации (тень, полутень) в дозе от 1/4 до 1,5 биодозы со слабым постепенным загаром без эритемной реакции. При хорошей адаптации отдыхающих к солнечным ваннам назначали до 2-х биодоз с отпуском их в утреннее время (800-1100). Купание и плавание назначали после предварительных закаливающих процедур. В воде проводили гимнастические и дыхательные упражнения, стоя на мелком месте, а также спокойное, не скоростное плавание на 10-25 метров с последующим отдыхом. Продолжительность плавания и купания составляла 5-30 мин при температуре воды не ниже 20-22оС.
Определение тренировочной нагрузки начинали с установления пороговой мощности. Для этого проводили ступенчатую, непрерывно возрастающую велоэргометрическую (ВЭМ) пробу. Тренирующие физические нагрузки на первом этапе не превышали 50-60% от исходной пороговой мощности, а в последующем постепенно увеличивали до 70%. Для контроля уровня физической нагрузки использовали ЧСС, ориентируясь на то, что она должна быть на 10-12 ударов/мин ниже того уровня, при котором возникает ощущение усталости, сердцебиение или одышка. После определения пороговой мощности и физической работоспособности на велоэргометре, назначали режим динамических физических тренировок. Проводили регулярные физические нагрузки умеренной мощности (утренняя гигиеническая гимнастика, ходьба, бег, плавание, езда на велосипеде), вызывающие достоверное снижение АД. Тренировки проводили не менее 3 раз в неделю продолжительностью 1 час. Каждое занятие в течение как минимум 30 мин проводили при ЧСС, составляющей 65-70% от максимальной.
Обследуемым проводили клинический анализ крови на гематологическом анализаторе «Cobas-Micros-18». Определение общих неспецифических адаптационных реакций и уровней реактивности организма выполняли по методу Л.Х. Гаркави с соавт. Оценку вариантов состояния организма с позиции теории общих неспецифических адаптационных реакций оценивали по Л.Х. Гаркави с соавт. в модификации А.Т. Быкова (2009).
У рекреантов с предгипертонией определяли содержание общего холестерина, триглицеридов плазмы крови ферментативным методом Игнатьевского (В.Г. Колб, В.Г. Камышников, 1982), холестерина липопротеидов высокой плотности – флотационным методом на аппарате «Cormay Plus»; уровень холестерина липопротеидов очень низкой плотности определяли, как ТГ/2,2; уровень холестерина липопротеидов низкой плотности рассчитывали по формуле Фридвальда; индекс атерогенности – по формуле А.Н. Климова (1982). Кроме того, определяли в плазме крови мочевину, креатинин.
Интенсивность свободно-радикальных окислительных процессов определяли методом индуцированной биохемилюминесценции, при которой происходит каталитическое разложение перекиси водорода ионами металла с переменной валентностью – двухвалентным железом, с помощью аппарата «Биохемиолюменометр-БХЛ-06М». Действие его основано на оценке светового излучения, возникающего в биологических образцах при протекании в них ферментативных и химических реакций. Программное обеспечение позволяет наблюдать кинетику процесса, рассчитывать параметры сигнала, документировать результаты исследования и накапливать базу данных.
Состояние МЦК оценивали с помощью неинвазивного измерения скорости движения крови в капиллярах на лазерном анализаторе скорости поверхностного капиллярного кровотока «ЛАКК-01». Исследование проводили у рекреантов в состоянии полного физического и психического покоя после предварительной адаптации к температуре в помещении 20-22С при положении обследуемого лежа на спине. Для оценки состояния периферического кровотока использовали область задней (наружной) поверхности левого предплечья в точке, расположенной по срединной линии на 4 см выше основания шиловидных отростков локтевой и лучевой костей.
Аппаратную оценку МКЦ для проведения объективной регистрации состояния капиллярного кровотока, осуществляли с помощью компьютерной капилляроскопии на аппаратно-программном комплексе «Капилляроскоп».
Электрокардиографию обследуемым проводили на 12-канальном электрокардиографе «Cardimaks ГХ 322В». Для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы и физической работоспособности, рекреантов до и после курса оздоровительной рекреации выполняли велоэргометрическую пробу (ВЭМ) на велоэргометре «Ergjline D72475 Bitz» путем педалирования с постоянной скоростью 60 оборотов в мин. До проведения пробы, на каждой минуте работы и в восстановительном периоде (1, 2, 4, 6, 8, 10 мин) у всех обследуемых регистрировали ЭКГ, используя грудные отведения (V1-V5) с подсчетом ЧСС. ВЭМ проводили в режиме с непрерывно возрастающей ступенчатой нагрузкой: первоначальная минимальная мощность нагрузки составляла 50 Вт. Длительность каждой ступени нагрузки составляла 3 мин. Последующие уровни нагрузки повышались на 25 Вт до достижения субмаксимальной ЧСС (75% от максимальной ЧСС). Анализу подвергались показатели физической работоспособности, двойное произведение (индекс Робинсона), максимальное потребление кислорода.
У спортсменов с помощью портативного цифрового монитора для записи ЭКГ «ANNA Flash 2000» производили записи сигнала в грудном отведении DS с последующим программным выделением интервалов R-R и построением временных рядов кардиоинтервалов. Дальнейшая обработка кардиоинтервалограмм осуществлялась программой ISCIM6 методами статистического и спектрального анализа. Из всех показателей использовали индекс напряжения регуляторных систем (ИН), который является интегральным показателем, характеризующим активность функционирования центральных механизмов регуляции сердечного ритма, степень централизации управления.
Функциональное состояние спортсменов оценивали расчетным способом В.Н. Преображенского по адаптационному потенциалу (АП), который является комплексным показателем, отражающим сложную структуру функциональных взаимосвязей, характеризующих деятельность системы кровообращения. Его величина тесно связанна с основными параметрами гемодинамики, такими, как: ударный и минутный объем крови, среднее динамическое давление, общее периферическое сопротивление, что позволяет судить о гемодинамическом гомеостазе.
Морфологические методы исследования включали антропометрию, эхографию, компьютерную капилляроскопию. Измерение роста и массы тела осуществляли с использованием рычажных весов и ростомера по Международным стандартам, одобренным Международным комитетом по стандартизации тестов физической пригодности.
Для анкетирования использовали анкету самооценки состояния, характеризующую психоэмоциональный статус обследуемого до и после рекреации. Оценивали ее по 7-ми балльной шкале с помощью опросника САН. При исследовании оценивали также показатели личностной и ситуативной тревожности (по методике Спилберга-Ханина).
При статистической обработке результатов использовали пакет программ STATISTICA for Windows 5.0 Stat-Soft, Inc., включавший расчет средних значений и их ошибок с определением достоверности различий по t-критерию Стьюдента. Построение графических изображений проводилось с использованием стандартного пакета программ Microsoft Exel 7.0, таблиц – с помощью Microsoft Word 2000.
