Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Общие представления о периферическом кровообращении и особенностях иго регуляции в подростковом возрасте 11
1.2. Особенности вегетативного обеспечения сердечно-сосудистой системы в подростковом возрасте 17
1.3. Оксида азота как биомаркер в системе регуляции тонуса сосудов 26
Глава 2. Материал и методы исследования
2.1. Организация исследований 31
2.2. Определение нитратов и нитритов в конденсате выдыхаемого воздуха 32
2.3. Методика реовазографического исследования 35
2.4. Методика анализа вариабельности ритма сердца 40
2.5. Статистическая обработка результатов исследования 44
Глава 3. Результаты исследования
3.1. Особенности вегетативного обеспечения гемодинамики, периферического кровообращения и метаболического компонента, регулирующего тоническое состояние сосудов у девочек и мальчиков старшего школьного возраста 46
3.2. Особенности реакции на холодовую пробу в зависимости от типа регуляции сердечной деятельности 54
3.3. Корреляционные взаимоотношения исследуемых систем (периферической гемодинамики, регуляции сердечной деятельности и генерации оксида азота) в группах мальчиков и девочек старшего школьного возраста 73
Глава 4. Обсуждение результатов 84
Выводы 102
Список литературы
- Общие представления о периферическом кровообращении и особенностях иго регуляции в подростковом возрасте
- Особенности вегетативного обеспечения сердечно-сосудистой системы в подростковом возрасте
- Организация исследований
- Особенности вегетативного обеспечения гемодинамики, периферического кровообращения и метаболического компонента, регулирующего тоническое состояние сосудов у девочек и мальчиков старшего школьного возраста
Введение к работе
Актуальность темы. Исследования сердечно-сосудистой системы (ССС) мотивируются ее значимостью в поддержании гомеостаза всего организма с помощью многих адаптационных процессов, скрытых в ней и в системах, регулирующих ее деятельность. В связи с выполняемой специфичной ролью в формировании и поддержании гомеостатических механизмов гемодинамической системы, в ответ на динамично изменяющиеся внешние условия, изучение периферического кровообращения в целом приобретает особую актуальность, в частности в подростковом возрасте, принимая во внимание пограничное состояние морфофункциональных изменений, характерные для данного возрастного периода.
В регуляции кровообращения существенная роль принадлежит автономной нервной системе (М.М. Безруких, 1989; Л.В. Рублева, 1999). В зависимости от состояния адаптационно-компенсаторных механизмов регуляции кровообращения вегетативное обеспечение может протекать с адаптацией и дезадаптацией сердечной деятельности (P.M. Баевский и др., 2000). При вегетативном обеспечении адаптации повышение активности одного отдела автономной нервной системе (АНС) сопровождается увеличением реактивности другого, что создает динамическое вегетативное равновесие, обеспечивая адекватную реакцию ритма сердца в ответ на физиологические воздействия (Ю.Г. Кузьмичев, 2008).
Для адаптации в пубертатном периоде существенно возрастает активность как симпатического, так и парасимпатического звена вегетативной регуляции. При этом возникает проблема вегетативной дисфункции. Ее возникновению способствует свойственная этому возрасту незавершенность морфологического и функционального формирования АНС, а также гормональная перестройка (СМ. Тромбах, 1984; В.И. Безобразова и др., 2003). По мнению некоторых авторов, временное повышение активности симпатического звена вегетативной регуляции в подростковом возрасте обеспечивает адаптацию различных систем организма к внешним условиям на разных уровнях его интеграции (Ф.З. Меерсон, 1990; А.Д. Викулов и др., 2008). Тем самым, существует некий дуализм в понимании оптимальности преобладания одного из отделов ВНС (симпатической или парасимпатической) в определенный момент времени, при определенных условиях в подростковом возрасте. Период, когда лабильность физиологических систем в большей степени проявляют неустойчивость организма в целом к неблагоприятным влияниям патогенных факторов окружающей среды.
Что касается молекулярных механизмов протекания процессов, направленных на поддержание гомеостаза в гемодинамической системе, то непосредственно главную роль в этом играет NO-эргическая система. Научные исследования последних десятилетий показали важное влияние оксида азота на такие фундаментальные биологические процессы, как регуляция артериального давления (АД), иммунитета и деятельности центральной нервной системы
(ЦНС) (Х.М. Марков, 2005; Nohria A at all, 2006; Baylis С, 2007; Pinto VL at all, 2008).
Несмотря на многочисленные исследования, остаются некоторые пробелы в отношении апробации неинвазивных методов изучения N0-эргической системы.
Поскольку капилляры не имеют мышечных элементов, то гуморальные воздействия, осуществляемые, в том числе, NO-эргической системой адресованы другим отделам сосудистого русла, и в том числе артериолам. Опосредованно эти воздействия осуществляются с помощью ритма сердца, поскольку он непосредственно зависит от нервно-гуморальных влияний. В подростковом возрасте гормональные воздействия изменяют все параметры функционирования системы кровообращения и механизмы ее регуляции. В связи с этим усиливается напряжение в системе, модулирующей тоническое состояние сосудов; при этом напряжение более крупных артерий усиливается, что увеличивает дисбаланс регуляции периферического кровотока.
Вышесказанное определяет необходимость изучения направленности изменений функционального состояния периферического кровообращения под влиянием факторов, непосредственно контролирующих уровень локальных метаболических процессов и делает тему данного исследования актуальной.
В качестве рабочей гипотезы исследования выдвинуто предположение, что в пубертатном периоде между системой периферической гемодинамики, сердечной деятельностью и системой, обеспечивающей генерацию оксида азота, которая опосредованно через АНС регулирует деятельность последних, существуют особые взаимозависимые механизмы, направленные на поддержание гомеостаза в сердечно-сосудистой системе и особо выраженные при экзогенных влияниях в виде низких температур.
Целью диссертационного исследования является выявление особенностей реакции периферического кровообращения на локальное холодовое воздействие у детей старшего школьного возраста с разными типами вегетативной регуляции сердечной деятельности.
В соответствии с поставленной целью в работе определены следующие задачи:
провести исследование параметров периферического кровообращения в конечностях;
изучить особенности периферической гемодинамики у лиц с разными типами вегетативной регуляции;
сравнить типы реакции на температурные воздействия у подростков разного пола - мальчиков и девочек;
выявить взаимосвязи между концентрацией оксида азота в организме, особенностями регуляции сердечного ритма и периферическим кровообращением;
оценить возможность применения методики определения концентрации оксида азота для выявления особенностей реагирования периферического кровообращения на экзогенные воздействия;
Научная новизна. В ходе исследования впервые собран и систематизирован материал, касающийся оценки состояния периферической гемодинамики в условиях гипотермии, а также показателей временного и спектрального анализа вариабельности сердечного ритма (ВРС) подростков в соответствии с влиянием температурных факторов. Впервые показана возможность интеграции методики исследования концентрации оксида азота с методами исследования гемодинамики и механизмов ее регуляции. Получены данные о половых особенностях функционирования ряда параметров, характеризующих функциональное состояние ССС. Впервые выявлены корреляционные взаимосвязи между параметрами периферического кровообращения в конечностях, вариабельностью ритма сердца и уровнем активации NO-эргической системы. Анализ статистических показателей на основе качественно-количественной характеристики в вышеуказанных системах позволил детальнее изучить возможное изменение метаболизма оксида азота в условиях холодового воздействия в отдельных гемо динамических системах.
Положения, выносимые на защиту.
Модуляция сердечного ритма, и опосредовано этому влиянию регуляция периферического кровообращения, поддерживающие гомеостаз гемо динамической системы, в старшем школьном возрасте находятся под преобладающим влиянием парасимпатического отдела АНС. Это свидетельствует о том, что парасимпатические влияния на адаптационные механизмы, поддерживающие гомеостаз гемодинамической системы, являются оптимальным.
В подростковом возрасте частота сердечных сокращений, как важнейший гемодинамический фактор, выполняющий роль индикатора при изменениях окружающей среды, не имеет модулирующего влияния на гомеостатические механизмы при локальных гипотермических воздействиях на периферические участки тела.
У девочек с ваготоническим типом регуляции сердечной деятельности гемодинамическая система и ее регуляторные механизмы сбалансированы тек же, как и реакции АНС на температурные воздействия, что подтверждают развитые межсистемные и внутрисистемные корреляционные взаимосвязи. Это свидетельствует о том, что организм с ваготоническим типом регуляции является более устойчивым к действию экзогенных факторов.
Использованная в исследовании методика выявила тесные корреляции между АНС и NO-эргической системой, тогда как четких взаимосвязей между периферической гемодинамикой и концентрацией оксида азота в организме установлено не было.
Научно-практическая значимость работы. Всестороннее и глубокое изучение физиологических систем здорового организма и их функциональное состояние при различных экзогенных и эндогенных влияниях дает
представление о базовых свойствах адаптационно-компенсаторных механизмов, заложенных в организме. Только в этом случае возможна грамотная разработка методик для выявления ранних нарушений в исследуемых системах или лечения уже имеющихся патологий.
Анализ доступных научных источников показывает, что работ, посвященных изучению внутрисистемных сложных и многогранных процессов и их взаимосвязей в ССС, отражающих состояние системы периферической гемодинамики и адекватное реагирование на это состояние сердечной деятельности при различных внешних и внутренних условиях, мало. А в имеющихся работах встречаются противоречия по показателям, характеризующим состояние ССС у подростков разного пола.
Таким образом, все еще остается актуальным исследование функционального состояния ССС в подростковом возрасте в здоровом организме и выявление взаимозависимых реагирований составляющих этой системы на различные эндогенные воздействия.
Целью проведенной в исследовании локальной холодовой пробы явилось моделирование ситуации влияния неблагоприятных низких температур на открытые участки тела, в данном случае, на кисти.
Полученные результаты могут служить основой для разработки и модификации методов определения концентрации оксида азота в биологических системах, а также могут быть использованы в клинике для донозологической диагностики патологических процессов в ССС. Показано, что степень вовлеченности различных отделов ССС в реализацию ответных реакций может служить основой для изучения модулирующего влияния N0-эргической системы на морфофункциональные изменения метаболического обеспечения любого вида деятельности. Была предпринята попытка выявления взаимосвязанной реакции двух составляющих ССС - периферического кровотока и сердечной деятельности - на гипотермическое воздействие.
Результаты исследования используются в лекциях и лабораторно-практических занятиях по курсам «Молекулярная биология», «Физиология человека», проводимых преподавателями кафедр анатомии и физиологии человека, химии и медико-биологических основ физической культуры для студентов Владимирского государственного гуманитарного университета.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на нескольких ежегодных научных конференциях ВГГУ (2005-2008) и межрегиональной научно-практической конференции с международным участием «ЗДОРОВЬЕ, ФИЗИЧЕСКАЯ КУЛЬТУРА, СПОРТ» (Владимир, 2008).
Научные публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 120 печатных страницах машинописного текста, иллюстрирована 13 таблицами и 17 рисунками. Работа состоит из введения, обзора литературы, главы описания организации и методов исследования, главы эмпирического исследования,
главы обсуждения результатов и выводов. Библиографический указатель содержит 167 источника, из них 99 на русском и 68 иностранном языках.
Общие представления о периферическом кровообращении и особенностях иго регуляции в подростковом возрасте
Анатомически единая система кровообращения в функциональном отношении делится на два отдела: центральное (системное) кровообращение в крупных магистральных сосудах и периферическое (органное) - в мелких сосудах органа или ограниченного участка тканей. Центральное кровообращение обеспечивает как приток, так и отток крови от периферических сосудов, поэтому его регуляция складывается из регуляции АД, минутного объема циркулирующей крови и возврата крови к сердцу [28, 56]. Периферическое кровообращение (ПК) выполняет другую функцию. Оно непосредственно связано с питанием тканей (доставляет кислород и питательные вещества, а также удаляет из тканей продукты обмена веществ, в частности углекислый газ), в кожном покрове ПК участвует в теплоотдаче [56]. Как утверждают некоторые авторы, обусловленное периферическим кровотоком периферическое сопротивление является одним из важнейших гемодинамических факторов, поддерживающих постоянство среднего артериального давления [28, 56].
Обладая мощным слоем мышечных элементов, артериолы оказываются в состоянии изменять свой просвет в соответствии с потребностями в данный момент той или иной области тела в кровоснабжении и являются важным фактором в создании для работы сердца оптимальных условий, так как при движении крови в сосудистой системе работа сердца целиком тратится на преодоление общего периферического сосудистого сопротивления, поэтому повышенное периферическое сопротивление создает перегрузку для сердца [16,17, 72]. Как утверждают многие авторы, процесс возрастного развития ССС характеризуется опережающими морфологическими перестройками сердца, крупных сосудов и микроциркуляции, которые наблюдаются перед этапами интенсивного развития [11, 59].
Возрастное развитие ПК складывается под влиянием как эндогенных, так и экзогенных факторов. В процессе индивидуального развития организм человека проходит хорошо различаемые стадии. Определенные этапы выделяются в развитии структуры функционирования системы гемодинамики, в качественном усложнении ее функций, связанном с изменением функционирования других физиологических систем. В связи с этим существенное значение имеет анализ индивидуально-типологических особенностей ПК, его вегетативного обеспечения в различных периодах развития детского организма, когда происходит интенсивная морфологическая и функциональная перестройка всех физиологических систем. Параллельно этому в достаточной степени информативным является проведение холодовой пробы в данном возрастном периоде, для выявления особенностей индивидуальных адаптационных механизмов стабилизации гемодинамической системы. В современной научной литературе существует небольшое количество работ, в которых авторы изучают реакцию гемодинамической системы на гипотермию. В частности, Скрябина Е.Н. с соавт. [82] изучая значения реовазографии при Холодовых нагрузках для диагностики и лечения нарушений микроциркуляции, пришли к выводу, что в здоровом организме периферический кровоток на локальные кратковременные влияния низких температур практически не реагирует. Согласно полученным ими данным значение показателя реографического индекса у здоровых лиц в покое составляет 84 %, через три минуты после пробы - 76 %, а через 7 мин. Значение полностью восстанавливается. Данная реакция трактуется как отрицательная. Как утверждают авторы, при положительной холодовой пробе наблюдается выраженное снижение пульсового кровенаполнения, и замедленное его восстановление в течение 30 минут. У лиц с положительной холодовой пробой исходное значение реографического индекса составляет 75 %, спустя 3 мин. - 59 %, а через 7 мин. — 65%.
Рост просвета сосудов в переходный период (13-14 лет) отстает от увеличения сократительной силы миокарда. Это вызывает в ряде случаев явления юношеской гипертонии - повышение АД до 140 мм рт. ст. и выше [34].
В литературе приводятся данные, согласно которым у девочек сопротивление кровотоку во всех возрастных группах выше, чем у мальчиков, о чем свидетельствуют повышенные значения реографических параметров, характеризующие тоническое состояние сосудов (УМакс-1 54 Ом/с; VCp-0,78 Ом/с), а его интенсивный прирост происходит в 9, 12 и 16 лет. У мальчиков этот показатель достоверно увеличивается в 12 и 16 лет [16, 17, 34, 49].
Согласно классическим представлениям, при экзогенных влияниях артериолы расширяясь в тех областях тела, которые нуждаются в усиленном кровоснабжении, одновременно суживаются в других областях и тем самым играют важную роль в перераспределении крови в организме [28, 47, 56]. И как утверждают те же авторы, данный механизм, как и изменение ЧСС, является определяющим фактором, поддерживающим АД на оптимальном уровне при определенных стрессовых ситуациях, в частности при температурных влияниях. Согласно некоторым литературным источникам, в норме, проведение холодовой пробы приводит к увеличению систолического давления на 10-20 мм рт.ст.
Анализ литературных источников показывает, что в исследованиях, проводимых для изучения гемодинамической системы в целом, в разных возрастных периодах в большей степени предпочтения отдаются физическим нагрузкам, мало внимания уделяется холодовой пробе, как одной из видов функциональных нагрузок, модулирующей влияния неблагоприятных внешних условий на организм. Несмотря на это, некоторые современные авторы в своих исследованиях применяют именно холодовую пробу [29, 40, 82, 93].
В отсутствие сосудосуживающих нервных влияний периферическое сопротивление определяется базальным тонусом сосудов. Этот тонус в разных сосудистых областях различен. В сосудах кожи базальный тонус (следовательно, и периферическое сопротивление) меньше, чем в сосудах мышц. В этом и состоит особенность местных регуляторных механизмов, которые определяются местными метаболическими потребностями, в которых важную роль играет сосудистый эндотелий.
Особенности вегетативного обеспечения сердечно-сосудистой системы в подростковом возрасте
Общепринято, что в организме поддержание гомеостаза и адаптивные реакции к изменениям внешней и внутренней среды обеспечивает АНС. В состоянии покоя преобладает тонус какого-либо одного отдела АНС (парасимпатический или симпатический) или их баланс (эйтония), что может обуславливать особенности адаптивных реакций организма [72, 74]. Изменения этих реакций имеют важное диагностическое значение, т.к. могут быть маркерами формирующейся или уже имеющейся патологии, а также позволяют прогнозировать неблагоприятные проявления при действии стрессорных факторов на системы, находящиеся под непосредственным ее контролем [77].
Принято различать два основных отдела АНС — сегментарно-периферический, обеспечивающий вегетативную иннервацию отдельных сегментов тела и относящихся к ним внутренних органов, и центральный, или надсегментарный, объединяющий отдельные сегменты и подчиняющий их деятельность общим функциональным задачам организма [62]. Особенностью сегментарного периферического отдела является наличие двух относительно самостоятельных систем - симпатической и парасимпатической. Симпатические вазоконстриктори. Эфферентная иннервация периферических артерий симпатическими сосудосуживающими волокнами представляет собой наиболее распространенный тип снабжения нервами кровеносных сосудов. В эфферентных механизмах регуляции просвета артерий ведущее значение принадлежит гладкомышечным элементам сосудистой стенки. Последнее звено периферических артерий — артериолы — характеризуются тем, что в результате постепенного уменьшения количества сократительных элементов они снабжены одним слоем гладких мышц, а двигательные концевые приборы артериол большей своей частью представлены нейритами клеток симпатических узлов.
Что касается механизмов, вызывающих сокращение непроизвольных гладких мышц, то у определенной группы мышц (мускулатура кровеносных сосудов, сфинктер радужки и мочевого пузыря) начало сокращения вызвано эфферентным импульсом возбуждения по моторным нервным волокнам. Симпатические волокна оказывают тоническое сосудосуживающее воздействие на кожные артерии, а выключение этого влияния приводит к расширению кровеносных сосудов. Наличие редкой импульсации по симпатическим волокнам вполне достаточно для поддержания вазоконстрикторного тонуса периферических артерий.
Парасимпатические вазодилататоры. Парасимпатические волокна не участвуют в регуляции центрального кровообращения, осуществляемого рефлексами с хемо- и барорецепторов, так как парасимпатические волокна практически не иннервируют сосудистую систему.
Тесная взаимосвязь симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы (ВНС) и гуморальных и рефлекторных влияний обеспечивает координирующую функцию и достижение оптимальных результатов в плане адаптации к изменяющимся условиям внутренней и внешней среды. Отклонения, возникающие в регулирующих системах, предшествуют гемодинамическим, метаболическим, энергетическим нарушениям и, следовательно, являются наиболее ранними прогностическими признаками неблагополучия обследуемого [6]. Сердечный ритм служит индикатором этих отклонений, а потому исследование вариабельности ритма сердца (ВРС) имеет важное прогностическое и диагностическое значение как при обследовании практически здоровых людей, спортсменов, так и для больных с самыми разнообразными патологиями: вегетативными дисфункциями, заболеваниями сердечнососудистой, нервной, дыхательной систем, эндокринными нарушениями и др. [6, 18,74].
С помощью современных компьютерных методов изучения вариабельности ритма сердца удается количественно оценить изменение вегетативной регуляции сердечного ритма [114, 149]. Для подробного математического анализа ритмограммы сегодня широко пользуются временными и спектральными параметрами, непосредственно характеризующими вариабельность сердечного ритма. Спектральные параметры являются стандартом измерения, физиологической интерпретации и клинического использования, предложенным «Рабочей группой Европейского Кардиологического Общества и Североамериканского Общества Стимуляции и Электрофизиологии» [22].
Методы анализа ритмограммы во временной области базируются на оценивании интервалов R-R между последовательными комплексами QRS нормальных синусовых кардиоциклов и реализуются на отфильтрованных ритмограммах. Основными временными параметрами, используемыми многими исследователями являются: RRNN - средняя длительность интервалов RR и обратная величина этого показателя - средняя ЧСС. Показатель RRNN отражает конечный результат многочисленных регуляторньгх влияний на синусовый ритм сложившегося баланса между симпатическим и парасимпатическим отделами АНС; SDNN — стандартное отклонение величин нормальных интервалов RR. Стандартное отклонение (SDNN) - один из основных показателей ВРС характеризует состояние механизмов регуляции. SDNN является интегральным показателем, характеризующим ВРС в целом и зависит от влияния на синусовый узел симпатического и парасимпатического отдела АНС; RMSSD - квадратный корень из среднего квадратов разностей величин последовательных пар интервалов RR; pNN50% — процент последовательных интервалов RR, различие между которыми превышает 50 мс. RMSSD и pNN50% отражают, преимущественно, кратковременную смену частоты ритма, зависящую от напряжения парасимпатического отдела нервной системы. Спектральный анализ ВРС позволяет выделить в волновой структуре сердечного ритма следующие виды колебаний:
Быстрые или высокочастотные колебания - HF, диапазон частот от 0,15 до 0,4 Гц, отражающие влияние парасимпатического отдела АНС на модуляцию сердечного ритма. Установлено, что диапазон высокочастотных волн имеет дыхательную природу. А.Д. Викулов [22] приводит, по крайней мере, 4 гипотеза об образовании дыхательной модуляции сердечного ритма. Одна из них объясняет изменение ЧСС по механизму аксон рефлекса. В этом случае происходит растяжение легких, которое затем передается по блуждающему нерву к сердцу. Согласно следующей гипотезе ведущим является центральный механизм. Возбуждение нейронов дыхательного центра, генерирующих потенциалы в ритме дыхания, передается преганглионарным кардиомотроным вагусным нейронам, во время вдоха -тормозя, а вовремя выдоха - возбуждая эти структуры. В соответствии с вагусным ритмом ЧСС на вдохе возрастает, на выдохе - уменьшается:
Организация исследований
Исследование выполнено в период с 2006 по 2007 годы на базе школы-интерната №1 Г.Владимира. Изучены гемодинамические (реовазографическое исследование периферического кровообращения верхних конечностей) и кардиоритмографические показатели (кардиоинтервалография с последующим анализом вариабельности ритма сердца), динамика суммарной концентрации конечных метаболитов оксида азота -нитратов/нитритов в конденсате выдыхаемого воздуха у 74 практически здоровых подростков в возрасте 15-16 лет (38 девочек и 36 мальчиков).
В качестве методов исследования использованы реовазография (РВГ), кардиоритмография (КРГ) с анализом вариабельности ритма сердца (ВРС) и определение конечных метаболитов оксида азота - нитритов и нитратов в конденсате выдыхаемого воздуха по Гриссу (КВВ).
Все исследования проводились с учетом холодовой пробы (ХП) для анализа динамики параметров — выявления особенностей реакции организма на холодовое воздействие. Холодовая проба проводилась на верхних конечностях по общепринятой методике. После записи параметров исследуемых систем, в состоянии покоя, испытуемые опускали кисти в воду с температурой «тающего льда» (2-4С). В момент проведения гипотермического воздействия запись останавливалась. Выдерживали до появления ощущения боли (в среднем 1 мин). После чего возобновлялась запись.
Отбор в экспериментальную группу проводилось с использованием опросника ISAAC (International Study of Asthma and Allergy in Childhood) [165], что позволило исключить детей с признаками бронхиальной астмы и воспалительными состояниями верхних дыхательных путей.
Запись ЭКГ осуществлялась в два этапа: для определения типа вегетативной регуляции - в положении лежа. Для выяснения реакции АНС на холодовой стресс - в положении сидя (для исключения артефактов). Запись РВГ осуществлялась в положении сидя в состоянии покоя и после ХП. Для косвенной оценки содержания оксида азота в КВВ использовалось определение суммарной концентрации нитратов и нитритов как непосредственных метаболитов оксида азота. В данном случае также проводилась ХП для оценки динамики оксида азота.
Определение нитратов и нитритов в биологических жидкостях организма имеет ряд особенностей, которые необходимо учитывать при выборе метода.
Одной из основных особенностей при работе с биологическими жидкостями является малый объем пробы, который может быть взят для анализа. Другое требование, предъявляемое к выбираемому методу, — это его чувствительность. Пределы определения нитратов и нитритов должны соответствовать концентрации этих ионов в биологических жидкостях.
В нашей работе использовался метод определения суммарной концентрации нитратов/нитритов, конечных метаболитов оксида азота в конденсате выдыхаемого воздуха [53, 69]. Нитраты восстанавливались до нитритов кадмиевым редуктором, и дальнейшее определение проводилось спектрофотометрическим методом с реактивом Грисса.
Фотометрическое определение по методу Грисса: в качестве цветообразующих реагентов используется реактив Грисса. Чувствительность метода от 1 до 50 мкМ/л при толщине слоя жидкости в кювете 1 см. Метод основан на реакциях диазотирования и азосочетания с образованием азокрасителей. В методе Грисса - Илосвая используют сульфаниловую кислоту и а-нафтиламин. Этот метод основан на способности диазотировать сульфаниловую кислоту и а-нафтиламин с образованием азокрасителя красно-фиолетового цвета.
В работе использовались следующие реагенты и приборы: стандартный раствор нитрата натрия. Основной раствор. Растворяют 0,85г NaN03 чда, высушенного при 105 С, в 100 мл дистиллированной воды. Рабочий раствор. Разбавляют 100 мкл основного стандартного раствора NaNC 3 в 100 мл дистиллированной воды. Получают 100 мкМ раствора нитрата натрия; стандартный раствор нитрита натрия. Основной раствор. Растворяют 0,69г NaNOo чда, высушенного при 105 С,в 100 мл дистиллированной воды. Рабочий раствор. Разбавляют 100 мкл основного стандартного раствора NaN02 в 100 мл дистиллированной воды. Получают 100 мкМ раствора нитрита натрия; буферный раствор. Растворяют 250г хлорида аммония чда в дистиллированной воде, прибавляют 25 мл концентрированного раствора аммиака чда и разбавляют водой до 1 л; соляная кислота, 2 Н раствор. К 830 мл дистиллированной воды добавляют 170 мл соляной кислоты чда, плотностью 1,19 г/см ; реактив Грисса 0,6%. Растворяют 0,6 г сухого реактива Грисса чда в 100 мл дистиллированной воды; раствор хлорида меди, 0.5%. Растворяют 0,5 г СиОг чда в 100 мл дистиллированной воды; кадмий металлический, гранулированный; спектрофотометр СФ - 26, КФК — 3; магнитная мешалка ММА2 А (Чехословакия) Ход анализа. Для омеднения редуктор опускают на 1 мин. в раствор 2Н соляной кислоты, после чего помещают на 10-15 сек. в 0,5% раствор хлорида меди (II). Затем редуктор промывают в дистиллированной воде.
В пробирку для редуктора добавляют пробу 0,9 мл и 0,1 мл аммонийного буфера (соотношение проба буфер 9:1), затем в пробирку помещается редуктор и осуществляется перемешивание в течение 5 мин. на магнитной мешалке при комнатной температуре. Для определения содержания нитритов в пробе к 1 мл полученного раствора добавляют равное количество 0,6% раствора реактива Грисса. Развитие окраски происходит в течение 10 мин, далее пробу фотометрируют относительно контрольного раствора при длине волны 540 нм (фильтр №6 для ФЭК) в кювете с длиной оптического пути 1 см.
Контрольным является раствор, полученный добавлением к 1мл раствора реактива Грисса 1 мл дистиллированной воды.
Содержание нитритов в пробе определяют по градуировочному графику, построенному в диапазоне 1-50 мкМ нитратов. Градуировочный график строится по показателям оптической плотности стандартных растворов нитратов. К 0,9 мл стандартного раствора нитрата добавляют ОД мл буфера и помещают в редуктор. По полученным данным строят градуировочный график зависимости оптической плотности от суммарного содержания нитритов и нитратов.
Сбор КВВ. Исследование метаболитов оксида азота (нитратов/нитритов) проводилось в КВВ. Данная среда была выбрана как наиболее доступная, не требующая инвазивного вмешательства.
Испытуемый дышит в маску, присоединенную к трубке, которая погружена в лед. Образованный конденсат в дальнейшем собирается и замораживается для последующей обработки.
Реография как метод основана на измерении биологического импеданса тканей, меняющегося пропорционально пульсовому кровенаполнению органа, т.е. реографическая кривая - это запись изменяющейся величины электрического сопротивления живых тканей, органов или участков тела при пропускании через них переменного электрического тока высокой частоты, но слабого по силе. Метод реографии базируется на законе Ома:
I = V/R где I - сила тока, пропускаемого через живую ткань; V - падение напряжения на участке между электродами; R — электрическое сопротивление.
Особенности вегетативного обеспечения гемодинамики, периферического кровообращения и метаболического компонента, регулирующего тоническое состояние сосудов у девочек и мальчиков старшего школьного возраста
Заключительная стадия подросткового возраста является этапом окончательного формирования системы кровообращения. В результате образуется сложная, многокомпонентная иерархическая структура нервных и гуморальных механизмов метаболического обеспечения функций, осуществляемых этой системой.
Особенности становления основных параметров гемодинамики связаны не только с возрастными, но и с половыми особенностями, поэтому первым этапом анализа полученных данных явилась интерпретация показателей в группах подростков мужского и женского пола.
Зарегистрированные в состоянии относительного покоя (фоновая проба) показатели ПК конечностей, ВРС и концентрация конечных метаболитов оксида азота анализировались отдельно в группах мальчиков и девочек (таб. З.1.1.).
Как видно из таблицы, достоверные половые отличия обнаружены по небольшому количеству показателей. Относительно параметров ПК следует заметить, что различий по основному показателю — РИ (у. е.) - получено не было. Данные в сравниваемых группах не различаются (Р 0,2). В группе мальчиков его значение составляют 0,62±0,19, в группе девочек - 0,72±0,16. Также недостоверно отличается показатель, характеризующий венозный отток (ИВО_Сим (%)), с большими значениями у девочек - 58,80±15,64 в отличие от мальчиков — 46,70±11,60.
Достоверные отличия обнаружены в скоростных показателях, при этом они являются высоко достоверными. Скорость максимального кровотока (Умакс, Ом/с ) у мальчиков составляет 0,86±0,28, в то время как у девочек 1,12±0,29 (Р 0,009). Средняя скорость кровенаполнения (Vcp, Ом/с) также достоверно выше в группе девочек — 0,66±0,16, так как у мальчиков значения этого параметра составляют 0,49±0,18 (Р 0,008).
В параметрах, характеризующих ВРС, достоверное отличие было выявлено почти во всех показателях: общая мощность спектра (ТР, мс2) — Р 0,0013 который характеризует вегетативное обеспечение сердечного ритма. Его значение оказалось достоверно выше у мальчиков - 3845,45±277,40, в группе девочек оно составляет 2346,76±145,76; RRNN (мс) у мальчиков 779,80±94,90, у девочек - 705,05±89,59 (Р 0,001); R-RMaKC, (мс) достоверно выше в группе мальчиков - 934,38±78,45, у девочек оно составило 804,58±54,28 (при Р 0,05); R-RMIIH (мс) в группе мальчиков - 625,22±90,86, у девочек 605,52±61,21 (Р 0,4); ЧСС (уд. в мин.) - у мальчиков - 76,94±8,60, у девочек - 85,10±12,53 при Р 0,002; значение мощности низкочастотного спектра - LF (мс2), характеризующего влияние симпатического отдела АНС на ССС также достоверно выше у мальчиков - 1079,72±89,56 (ср. у девочек -686,52±42,90 (Р 0,001)), значительно выше у мальчиков значение мощности высокочастотного спектра — HF (мс"), характеризующего влияние парасимпатического отдела АНС на ССС - 1639,13±78,09 (ср. у девочек -790,45±101,3 (Р 0,001)). Исключение составляют значения VLF (мс2) -1045,63±104,54, у девочек - 867,15±54,31 (Р 0,2), Мо (с), значение которого в группе мальчиков составило 0,78±0,11, в группе девочек 0,74±0,09 при Р 0,08, АМо (%) - 35,83±9,22 и 38,37±11,56 у мальчиков и девочек соответственно (Р 0,3) и ИН (у.е.), у мальчиков - 90,31±6,51, у девочек -88,14±10,09 (Р 0,5).
Что касается концентрации нитратов/нитритов (мкм/л), то значение данного параметра достоверно выше в группе мальчиков - 4,3 5± 1,15, у девочек-3,55±1Д2 (Р 0,04).
Дальнейшему анализу параметры РВГ, ВРС и концентрация нитратов/нитритов подверглись в отдельных группах (у мальчиков и у девочек) до и после проведения ХП. В ниже приведенной таблице (таблица 3.1.2.) показано, что в группе мальчиков холодовой стресс вызвал достоверное изменение практически всех параметров, за исключением параметров, характеризующих непосредственно ЧСС (RRNN (мс) и R-RJ H (мс)), ЧСС, концентрации конечных метаболитов оксида азота, значений параметров Мо (с) и АМо (%). Как видно из таблицы, РВГ-параметры достоверно отличаются до и после проведения ХП. Значение РИ (у.е.) в состоянии покоя составляет 0,62±0,19, после ХП он увеличивается до 0,82±0,18 (Р 0,01). Различие остальных являются высоко достоверными: скорость венозного оттока (ИВО_Сим, %) в фоне составляет 46,70± 11,60, после ХП- 112,81±40,44 (Р 0,0003). Показатели, характеризующие скорость кровенаполнения, также высоко достоверно отличаются до и после проведенной пробы. Скорость максимального кровенаполнения увеличивается с 0,86±0,28 до 1,33±0,51 (Р 0,004), скорость среднего кровенаполнения при Р 0,005, соответственно, с 0,49±0,18 до 0,89±0,34.
В анализируемых показателях, характеризующих ВРС достоверного отличия выявлено не было в значениях RRNN (мс), R-R.Mm (мс), ЧСС, моды и амплитуды моды. Значение RRNN в группе в покое 779,80±94,90, после холодового стресса- 810,80±98,91 при Р 0,3. R-RMHH до - 625,22±90,86, после - 637,73±73,86 (Р 0,6), ЧСС - с 76,94±8,60 до 74,00±8,95 при Р 0,1, Мо (с) до - 0,78±0,11 после - 0,81±0,08 при Р 0,3. Значение параметра АМо (%) до пробы составляло 35,83±9,22, после - 32,67±9,13 (Р ОД).Анализ остальных параметров показал значимое влияние холодового стресса на вегетативное обеспечение сердечной деятельности. Общая мощность спектра - ТР (мс ) достоверно увеличивается после ХП: до - 3845,45±277,40, после -6550,32±311,80 (Р 0,001). Мощность сверхнизкочастотного спектра в состоянии покоя составляет 1045,63± 104,54, после проведенной пробы она увеличилась до 2030,23±112,67, достоверность отличия - Р 0,001. Значения мощности низкочастотного и высокочастотного спектров также достоверно увеличиваются после ХП: LF - до 1079,72±89,56 (мс2), после - 2115,32±86,52 (мс2) (Р 0,001); HF до - 1639,13±78,09 (мс2), после - 2428,10±81,24 (мс2) (Р 0,005). Индекс напряжение в покое составлял 90,31±6,51, после ХП его значение составило 127,00±8,81 приР 0,0005.
Изменений концентрации конечных метаболитов NO в результате проведенной пробы зарегистрировано не было. Ее значение до и после холодового воздействия отличалось статистически незначимо: увеличение произошло от 4,35±1,15 до 4,73±2,20 (мкм/л) (Р 0,5).
В показателях регуляции ритма сердца достоверно отличаются только значение низкочастотных влияний на ритм сердца. Значения показателя LF (мс2) увеличивались с 686,52±42,90 до 918,60±34,67 (Р 0,002, значения VLF (мс2) - с 867,15±54,31 до 796,53±98,71 (Р 0,4). В группе мальчиков достоверно отличались значения ТР (мс"), у девочек статистических изменений не выявлено, хотя ХП увеличивала его значение (соответственно, с 2346,76±145,76 до пробы до 2411,75±137,86 после). Проведенная ХП также не вызвала статистически значимых изменений показателей RRNN (мс), R-RMHH (МС), ЧСС, Мо (с), АМо (%) и ИН (у.е.). Их изменения составили 705,05±89,59 и 810,80±98,91 - RRNN, R-RM„H - 605,52±61,21 и 608,78±71,37, ЧСС с 85,10±12,53 до 85,05±11,86, 0,74±0,09 и 0,73±0,08 - Мо (с), значение параметра АМо (%) в покое 38,37±11,56, после ХП 37,35±9,63, ИН (у.е.) до 88,14±10,09, после - 96Д1±18,51. Незначимо и недостоверно, хотя и в сторону уменьшения, увеличивались значения HF (мс2) (с 790,45±101,30 до 735,36±87,65).
Аналогично статистически недостоверным изменениям концентрации нитратов/нитритов, измеряемым в группе мальчиков, изменялись таковые в группе девочек (до и после пробы с 3,55±1,12 до 4,00±1,74 (мкм/л) соответственно).
Рассматривая зарегистрированные показатели с учетом пола после холодового воздействия, можно заметить следующее. Как видно из таблицы 3.1.4., показатели, характеризующие ПК в рассматриваемых группах, отличались недостоверно, при этом большинство из них находились на одинаковом уровне.
Наряду с этим ХП вызывает появление статистически. значимых различий в сравниваемых выборках по показателям ВРС. При Р 0,02 показатель RRNN достоверно отличается (с 810,80±98,91 до 705,80±98,91). Все остальные параметры отличаются высоко достоверно при Р 0,001, Р 0,0001(ИН, у.е. в группе мальчиков 127,00±8,81 в группе девочек 96,1Ш8,51), Р 0,002 (Мо, с у мальчиков 0,81±0,08, у девочек - 0,73±0,08) и Р 0,03 (АМо, % у мальчиков 32,67±9,13, у девочек - 37,35±9,63). У мальчиков значение ТР составляет 6550,32±311,80, у девочек — 2411,75±137,86; VLF - 2030,23±112,67 и 796,53±98,71, соответственно, LF -2115,32±86,52 и 918,6±34,67, HF - 2428,10±81,24 и 735,36±87,65.
