Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы
1.1. Симпато-адреналовая и гипофизарно-надпочечниковая системы в постнатальном периоде онтогенеза 19
1.1.1. Анатомо-физиологические особенности симпато-адреналовой и гипофизарно-надпочечниковой систем 19
1.1.2. Функциональное взаимодействие симпато-адреналовой и гипофизарно-надпочечниковой систем на различных уровнях нейро-гуморального регуляторного механизма 33
1.1.3. Функциональное состояние симпато-адреналовой системы и коры надпочечников у детей на этапах развития и в процессе учебной деятельности 38
1.2. Закономерности становления вегетативного тонуса и функций сердечно-сосудистой системы в растущем организме 48
1.2.1. Функциональное состояние вегетативной нервной системы у детей и подростков 48
1.2.2. Возрастно-половые и индивидуальные особенности функционирования сердечно-сосудистой системы у детей школьного возраста 58
1.3. Общие закономерности и возрастные особенности адаптации детского организма к физическим нагрузкам 63
1.3.1. Реакция симпато-адреналовой системы и коры надпочечников на физическую нагрузку статического и динамического характера 63
1.3.2. Реакция сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку статического и динамического характера 73
2. Организация и методы исследования
2.1 Организация исследования 83
2.2. Определение показателей физического развития 83
2.3. Определение стадий полового созревания 84
2.4. Исследование вариабельности сердечного ритма. Формирование групп детей по исходному вегетативному тонусу в сердечно-сосудистой системе 85
2.5. Биохимический анализ КА и ДОФА в моче 86
2.6. Биохимический анализ 17-КС и 17-ОКС в моче 87
2.7. Методы исследования функционального состояния сердечно- сосудистой системы 89 2.8. Методика проведения функциональной пробы с локальной
статической нагрузкой (динамометрия) 91
2.9. Методика проведения функциональной пробы с велоэргометрической нагрузкой 91
2.10. Методы статистической обработки результатов исследования 92
2.11. Характеристика изучаемого контингента 92
3. Результаты исследования и их обсуждение
3.1. Функциональное состояние симпато-адреналовой системы и коры надпочечников у детей 7-15 лет 99
3.1.1. Возрастная динамика экскреции катехоламинов, метаболитов андрогенов и глюкокортикоидов 99
3.1.2. Изменение экскреции катехоламинов, метаболитов андрогенов и глюкокортикоидов в течение учебного года 108
3.1.3. Сравнительный анализ экскреции катехоламинов, метаболитов андрогенов и глюкокортикоидов в возрастно-половых группах, на разных стадиях полового созревания и в динамике учебного года 117
3.2. Характеристика исходного вегетативного тонуса у детей 7-15 лет 132
3.2.1. Вариабельность сердечного ритма и состояние исходного вегетативного тонуса в сердечно-сосудистой системе 132
3.2.2. Особенности экскреции катехоламинов и ДОФА у детей с различными вариантами исходного вегетативного тонуса 151
3.2.3. Соотношение экскреции метаболитов андрогенов и глюкокортикоидов, катехоламинов и ДОФА у детей с различным исходным вегетативным тонусом 166
3.3. Реакции срочной адаптации симпато-адреналовой системы и коры надпочечников на физическую нагрузку статического и динамического характера у детей 7-15 лет с различным исходным вегетативным тонусом 175
3.3.1. Сдвиг экскреции катехоламинов и ДОФА в ответ на локальную статическую и велоэргометрическую нагрузку 175
3.3.2. Сравнительный анализ экскреции метаболитов андрогенов и глюкокортикоидов, катехоламинов и ДОФА в постизометрический период и после велоэргометрической нагрузки 201
3.4. Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы детей 7-15 лет 234
3.4.1. Изменение показателей сердечно-сосудистой системы с возрастом и на разных стадиях полового созревания 234
3.4.2. Оценка функционального состояния сердечно-сосудистой системы с учетом исходного вегетативного тонуса 246
3.5. Реакции сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку статического и динамического характера у детей 7-15-летнего возраста с различным исходным вегетативным тонусом 270
315.1. Сдвиг гемодинамических показателей в ответ на локальную статическую нагрузку 270
3.5.1. Сдвиг гемодинамических показателей в ответ на велоэргометрическую нагрузку 336
3.6. Взаимосвязь экскреции катехоламинов, метаболитов андрогенов, глюкокортикоидов и гемодинамических параметров у детей с различным исходным вегетативным тонусом 376
Заключение 388
Выводы 414
Список литературы 418
- Симпато-адреналовая и гипофизарно-надпочечниковая системы в постнатальном периоде онтогенеза
- Закономерности становления вегетативного тонуса и функций сердечно-сосудистой системы в растущем организме
- Исследование вариабельности сердечного ритма. Формирование групп детей по исходному вегетативному тонусу в сердечно-сосудистой системе
- Сдвиг экскреции катехоламинов и ДОФА в ответ на локальную статическую и велоэргометрическую нагрузку
Введение к работе
Раскрытие закономерностей нейро-гуморальной регуляции физиологических функций и адаптационных реакций растущего организма является неотъемлемой частью научного фундамента, лежащего в основе охраны здоровья подрастающего поколения, сохранения его физического и интеллектуального потенциала (В.Н. Швалев с соавт., 2004; Ф.Г. Ситдиков, 2004; В.В. Раевский, 2005; Б.С. Кулаев, 2006; Р.А. Абзалов, 2006; О.И. Пикуза, 2006; А.Д. Димитриев, 2007; Т.Л. Зефиров, 2007; Т.С. Калинина, 2007; A. Wanner et al., 2003; В. Roozendaal et al., 2006 и др.).
Согласно принципу гетерохронии развития функциональных систем (П.К. Анохин, 1975; К.В. Судаков, 2000) на каждом этапе онтогенеза происходит созревание именно тех нейроэндокринных механизмов, которые необходимы для обеспечения жизненных функций и оптимального приспособления организма к условиям существования, свойственным данному возрасту (И.А. Држевецкая, 1994). Исключительную роль в этом играют нервные и гормональные механизмы симпато-адреналовой и гипофизарно-надпочечниковой систем, активно взаимодействующие в пусковых реакциях на уровне ЦНС (F. Duval et al., 2000; A. Levy, 2002; М. Marinelli, P.V. Piazza, 2002; J.L. McGaugh, B. Roozendaal, 2002; M. Ising, 2003; A. Czyrak et al., 2003; 2004; K.L. Tamashiro et al., 2005), на этапах биосинтеза катехоламинов и кортикостероидов (A. Hodel, 2001; RJ. Wurtman, 2002; М. Brede et al., 2003), в деятельности периферических вегетативных путей (А.Д. Ыоздрачев, 2001; M.V. Ugriumov, 2002; S. Uckert et al., 2003; К. Van Craenenbroeck et al., 2005), на уровне мембран, ферментов и рецепторов в эффекторных органах - сердце, мышцах, сосудах (A. Kavelaars et al., 2000; J. Sundell et al., 2002; G. Horvath et al., 2003; D.L. Wong, 2003; S. Fountoulakis, A. Tsatsoulis, 2006). Благодаря своей мобилизующей, гомеостатической и тонизирующей роли катехоламины и кортикостероиды создают общий фон для адаптации и слагающиеся на этом фоне взаимосвязи с вегетативными функциями организма (H.F. Figueiredo, et al., 2003; N. Miyai et al., 2005; N. Yanagihara, et al., 2005; M.M. Ostrander, et al., 2006). Симпато-адреналовая система, ее симпатическая часть, представляет собой нервное регуляторное звено, необходимое для запуска гуморального механизма приспособительных эндокринных реакций (Е.В. Типисова, 2007; А. Levy, 2002; Y.T. Tseng et al., 2002). Гипофизарно-надпочечниковая система занимает ключевое положение в механизме перехода срочных адаптационных реакций в полноценное развитие долговременной адаптации, предупреждая избыточные тканевые реакции на стресс (G.P. Chrousos, 2000; Е. Ortega, 2003). При этом андрогены коры надпочечников могут выступать в качестве защитного механизма, снижающего высокий уровень глюкокортикоидов и опасность их катаболического действия на организм (С. Gouarne, М. Duclos, 2004). Изучение взаимосвязей симпато-адреналовой и гипофизарно-надпочечниковой систем на уровне целостного организма в онтогенезе является малоисследованной проблемой, имеющей общебиологическое значение.
Нервная и эндокринная регуляция функций детского организма, его адаптации к физическим и умственным нагрузкам отличается относительной незрелостью и функциональной неустойчивостью, проявляющимися в физиологическом колебании продукции гормонов и медиаторов, изменении чувствительности рецепторного аппарата тканей-мишеней. Несмотря на большое количество литературных данных, посвященных изучению возрастно-половых особенностей функционального состояния симпато-адреналовой системы и коры надпочечников (Н.А. Петрова, 2006; Р.В. Учакина, 2006; СИ. Русинова, 2007; N. Zuckerman-Levin et al., 2001; Arbay et al.; 2001; N.M. Holmes et al., 2004; J. Leger et al., 2006; M. Rauchenzauner et al., 2007), представленные результаты весьма противоречивы, не отражают характера их взаимосвязей в процессе онтогенеза и адаптации современных школьников к учебным нагрузкам. Функции жизнеобеспечения и адаптации организма реализуются через вегетативную нервную систему, обладающую надёжными механизмами сохранения гомеостаза покоя и различных видов деятельности. В детском возрасте она претерпевает существенные структурные и функциональные изменения (А.В. Ковалева, 2000; СМ. Кушнир, 2000; S. Nottin et al., 2002). В 7-10 лет в сердце у детей резко возрастает плотность холинергических и адренергических сплетений (В.Н. Швалев с соавт, 2003), усиливается тонус блуждающего нерва (И.А. Аршавский, 1970; И.М. Воронин с соавт., 2006; Э.С. Геворкян с соавт., 2006; Е.Н. Дудник с соавт., 2006; R. Perini, A. Veicsteinas, 2003), однако симпатические влияния на сердце преобладают, наблюдается напряжение компенсаторных механизмов сердечно-сосудистой системы, связанное с адаптацией детского организма к физическим и умственным нагрузкам (O.K. Побежимова, 2000; Ю.С. Ванюшин, 2001; Г.А. Назипова, 2002; О.Н. Кудря, 2002; Т.В. Малых, 2005 и др.). Нейроэндокринная перестройка периода полового созревания, связанная с физиологической гиперфункцией гипофиза, мозгового и коркового слоя надпочечников, вызывает мощный поток симпатической импульсации в различные органы и системы. Повышается уязвимость детского организма к воздействию внешних неблагоприятных факторов, которые способны вызвать переход эволютивных нервных и эндокринных перестроек в эндокринные и нервно-сосудистые дисфункции детей и подростков (Н.Б.Сельверова, Т.А. Филиппова, 2000; А.Н. Шарапов, 2003; Ю.И. Строев, Л.П. Чурилов, 2004; А.В. Крылова, 2006; Y. Lebenthal et al., 2006; McCartney et al., 2007).
Вегетативная неустойчивость, проявляющаяся в преобладании тонуса симпатического или парасимпатического отделов вегетативной нервной системы, свойственна подавляющему большинству современных детей (Л.Г. Лушпа, 2002; О.И. Коломиец, 2004; Е.Ю. Синицкая, 2006; М.Н. Силантьев, 2006; А.С. Паранина, 2006), которых относят в группу условно здоровых, II имеющих исчерпанный лимит адаптации и риск развития вегето-сосудистых дистоний (A.M. Вейн, 2003). Та или иная форма расстройства вегетативной нервной системы может быть связана как с гиперфункцией симпато-адреналовой системы, так и с повышенной чувствительностью к катехоламинам адренорецепторов сердца и сосудов, а также проявляться в виде изменения базальной секреции кортизола и половых гормонов (А.А. Курочкин, 2000; М.А. Семенова, 2005; J. Sundell et al., 2002; К. Spiegel et al, 2004). Определение уровня катехоламинов и кортикостероидов с учетом особенностей вегетативной регуляции сердечной деятельности даст представление о неироэндокринных механизмах формирования исходного вегетативного тонуса у детей и подростков, который оценивается, в основном, по данным кардиоинтервалографии (Л.Н. Игишева с соавт., 2006; И.Г. Нидеккер с соавт., 2006; А. Эйдукайтис с соавт., 2006; G. Racsak et al., 2005; F.S. Martinelli et al., 2005) и результатам клинического обследования (Е.М. Спивак, 2003; Е. Resmini et al., 2006).
Учебная деятельность может оказывать негативное влияние на нервные и эндокринные механизмы регуляции физиологических функций в детском организме (Н.Б. Дикопольская, 2001; И.Б. Яхонтова, 2002; И.В. Ермакова, 2002; И.Р. Валеев, 2005; и др.) и, в частности, статические мышечные нагрузки, которые преобладают в повседневной жизни школьника, при этом двигательная активность снижена (Н.П. Горбунов, 2002; М.М. Безруких, 2004). Своеобразие гемодинамических сдвигов, происходящих в организме детей при адаптации к локальной статической нагрузке, выраженная активация симпато-адреналовой системы и быстро наступающее утомление (В.Г. Плотников, 2002; Г.В. Кмить, 2005; I.A. Khan et al., 2005; Н.Р. Muller et al., 2006; J.P. Fisher et al., 2006; M. Sundstedt et al., 2007) позволяют рассматривать ее в качестве стрессогенного фактора, повышающего риск развития вегетативных нарушений и сердечнососудистой патологии (Т. Nakamoto, К. Matsukawa, 2006; L.R. Davrath et al., 2006). Однако исследований, посвященных изучению реакций симпато-адреналовой системы и коры надпочечников на локальную статическую нагрузку у детей с учетом исходного вегетативного тонуса в литературе нами не обнаружено.
Теоретические предпосылки функциональной взаимосвязи симпато-адреналовой и гипофизарно-надпочечниковой систем позволили предположить, что учебная деятельность детей, их адаптация к физическим нагрузкам будут сопровождаться взаимообусловленными реакциями симпато-адреналовой системы и коры надпочечников, направленность которых должна отражать степень их функциональной зрелости, исходный тонус вегетативной нервной системы, а также роль катехоламинов и кортико стероидов в неироэндокринном приспособительном механизме.
Все вышесказанное определяет актуальность, теоретическое и практическое значение данного диссертационного исследования.
Симпато-адреналовая и гипофизарно-надпочечниковая системы в постнатальном периоде онтогенеза
Симпато-адреналовая или катехоламинергическая система является важнейшей нейро-гуморальной системой, обеспечивающей поддержание гомеостаза в организме. Этой системе придается главное значение в формировании защитно-адаптационного синдрома, развивающегося в организме при внешних воздействиях и патологических состояниях (В. Кеннон, 1951; Л.А. Орбели, 1962; Б.И. Манухин, 1968; Г.Н. Кассиль, 1983; А.Б. Пирогов, 1993; Т.С. Калинина, 2007; S.L. Alexander et al., 1996; G.P. Chrousos, 2000; В. Roozendaal et al., 2006 и др.).
Симпато-адреналовая система делится условно на три отдела: центральный, периферический, мозговой слой надпочечников и другие скопления хромаффинных клеток (О.М. Авакян, 1977). Центральный отдел симпатической нервной системы (так называемые интермедио-латеральные ядра спинного мозга) образуются холинергическими нейронами, тела которых расположены в боковом промежуточном веществе спинальных сегментов. Аксоны этих клеток (преганглионарные холинергические волокна) через передние рога выходят из спинного мозга и в симпатических ганглиях контактируют с адренергическими нейронами, дающими начало постганглионарным адренергическим нервам. Подробные сведения приведены в работах I.L.Henry, F.R. Galaresu, 1972 и M.Rethelyi, 1972. В головном мозге также обнаружены адренергические структуры, которые образуют норадренергические и дофаминергические пути (А.Ю. Буданцев, 1976; B.G. Livett, 1973;).
Периферический отдел симпатической нервной системы образуется нейронами, тела которых сосредоточены в так называемых сегментарных ганглиях, а также в вертебральных (верхних, средних и нижних шейных) и коллатеральных (верхних, нижних, мезентериальных и чревных) ганглиях. Постганглионарные адренергические нервные волокна, подойдя к органам, разветвляются и образуют синцитий (N.A. НШагр, 1959) со множеством варикозных расширений, наполненных специальными катехоламинсодержащими органеллами - визикулами (U. S. Euler, N.A. Hillarp, 1956).
Основным функциональным элементом мозгового слоя надпочечников является хромаффинная гранула - клеточный органоид, который принадлежит к активным цитоплазматическим структурам (Г.Б. Агарков, 1964): Согласно существующим представлениям (З.С. Кацнельсон, Е.М. Стабровский, 1975) в мозговом слое надпочечников млекопитающих имеется два типа клеток: норадреналинобразующие и адреналинобразующие. По мере развития организма соотношение этих клеток меняется, что обуславливает изменение соотношения адреналина и норадреналина в крови и моче. Помимо мозгового слоя надпочечников катехоламины синтезируются в скоплениях хромаффинных клеток — это параганглии, расположенные около капсулы симпатических узлов; цепочка хромаффинной ткани около брюшной аорты; органы Цуккеркандля возле места отхождения от аорты нижней брыжеечной артерии (Э.Ш. Матлина, В.В. Меньшиков, 1967). С возрастом роль вненадпочечниковой хромаффинной ткани в инкреции катехоламинов уменьшается вследствие деструктивных изменений в ней. После удаления мозгового слоя надпочечников в эксперименте падает содержание адреналина в крови (К.В. Лебедев, СВ. Сенкевич, 1959; А.В. Тонких, 1965) и экскреция его с мочой (R.G. Harrison, 1960). В результате симпатэктомии уменьшается общее количество катехоламинов, преимущественно норадреналина, то есть хромаффинные клетки параганглиев являются, главным образом, норадреналиноцитами.
Система нервной регуляции мозгового вещества надпочечников включает в себя начальный участок рефлекторной дуги, который представлен нервными окончаниями на периферии (W.B. Cannon, 1937), причем, возбуждение одних (например, плечевого сплетения) ведет к выделению большей доли адреналина, а раздражение других (пережатие сонных артерий) — к выделению большей доли норадреналина (U. S. Euler, 1956). Центральная часть рефлекторной дуги включает дно IV желудочка мозга, гипоталамус, ретикулярную формацию, ряд отделов коры головного мозга (Н.И. Гращенков, 1965; А.В. Тонких, 1965; U. S. Euler et al., 1966; М. Goldstein et al., 1972). Раздражением определенных участков гипоталамуса и коры головного мозга можно добиться избирательного изменения секреции адреналина или норадреналина. Общепризнанно, что секреция катехоламинов происходит постоянно, однако ее величина непрерывно изменяется в результате влияния тех или иных раздражителей, на которые надпочечник очень чутко реагирует (Э.Ш. Матлина, В.В. Меньшиков 1967). Иннервируются надпочечники преганглионарными холинергическими волокнами - большим и малым чревными нервами (Г.Б. Агарков, 1964).
В основе современных представлений о биосинтезе КА лежит открытие P.Holtz (1938) фермента дофа-декарбоксилазы и гипотеза Н. Blaschko (1939) о последовательности процессов, приводящих к образованию КА. Применение радиоактивных изотопов, ионообменной и бумажной хроматографии лишь подтвердили первоначальные взгляды H.Blaschko, считавшего предшественниками А фенилаланин, тирозин, ДОФА, дофамин и НА (Э.Ш. Матлина, В.В. Меньшиков, 1967). Биосинтез КА протекает по следующей схеме: тирозин — ДОФА — дофамин — норадреналин — адреналин.
Закономерности становления вегетативного тонуса и функций сердечно-сосудистой системы в растущем организме
Функции жизнеобеспечения и адаптации организма реализуются через ВНС, обладающую надежными механизмами сохранения гомеостаза покоя и различных видов деятельности. В онтогенезе ВНС претерпевает существенные структурные и функциональные изменения, меняется доля участия ее отделов в регуляции функций организма. Исследования ее возрастных преобразований характеризуются многочисленными попытками периодизации этого процесса (С.Н. Оленев, 1978; Н.А. Смиттен, 1982; А.Г. Кнорре, Л.В. Суворова, 1984; М. Jacobson, 1978;). Нейрогистохимические исследования позволили установить этапность возрастных преоразований внутриорганных нервных сплетений. Было сформулировано понятие о домедиаторном и медиаторном этапах развития ВНС (В.Н. Швалев с соавт., 1972). Несколько позже было показано существование постмедиаторного этапа, проявляющегося с возрастом в частичном или полном истощении нейромедиаторов в нервных сплетениях (В.Н. Швалев, Р.А. Стропус, 1979). «Медиаторный этап» в функционирвоании ВНС характеризуется возникновением в составе висцеральных нервных сплетений основных медиаторов - ацетилхолина и катехоламинов, что является критерием наступления плодного периода в онтогенезе человека (Д.М. Голуб, 1958). Холинергические нервные сплетения выявлются в ВНС у зародышей человека несколько раньше, чем адренергические, что является отображением соответствующей последовательности в филогенезе (И.А. Аршавский, 1960; J.B. Read, G. Burnstock, 1970). В отношении дифференцировки адренергических нейронов следует отметить несколько более раннее появление К А в ганглиях симпатического ствола по сравнению с их возникновением во внутриорганных сплетениях сердца и других внутренних органов. При этом, развитие вегетативных сплетений сердца и магистральных сосудов опережает формирование иннервации пищеварительного тракта (А.П. Амвросьев, 1977). По данным В.Н. Швалева и Р.А. Стропуса (1979) с наступлением медиаторного этапа развития ВНС в процессе эмбриогенеза человека возникает ее адаптационно - трофическое влияние, что способствует существенному повышению устойчивости тканей к патологическим воздействиям.
В период первого детства (до 7 лет) уровень дифференцировки холинергических и адренергических нервных сплетений резко возрастает. По данным Р.А. Стропуса с сотр. (1978) плотность последних достигает в предсердиях 7-11%, а холинергических - 9-13%. Эти показатели сохраняют свое постоянство в подростковом и юношеском возрасте, когда с увеличением размеров сердца параллельно развиваются терминальные нервные сплетения миокарда предсердия и желудочков (М. Fillenz, R.M. Pollard, 1976). Следущей стадией медиаторного этапа развития ВНС следует считать стадию завершения ее формирования, протекающую у человека до половой зрелости (В.Н. Швалев, А.А. Сосунов, 1989; В.Н. Швалев с соавт., 2003). К моменту половой зрелости внутрисердечные нейроны дифференцированы в ганглиях на 80-85% и достигают полного развития в 22 — 34 года (М.В. Углова, 1978).
К 7-10-летнему возрасту наряду с дифференцировкой периферических отделов ВНС формируются вегетативные центры (И.А. Аршавский, 1960, 1967), а также высшие отделы ЦНС (В.Н. Швалев, Р.А. Стропус, 1979). Принцип неравномерности по срокам и темпам созревания присущ и высшим отделам ВНС. Так, цитоархитектоника ядер гипоталамуса дифференцирована уже к 2 - 4 годам (М. Jacobson, 1978). Но если к 6 годам клетки серого бугра гипоталамуса уже достигают высокого уровня дифференцировки, то черная субстанция продолжает развиваться вплоть до периода полового созревания (Р. А. Стропу с, 1979). Однако, и к началу половой зрелости в вегетативных ганглиях остаются группы малодифференцированных нейробластов (А.Я. Хабарова, 1975).
В процессе регуляции приспособительных функций растущего организма важную роль играет тонус вегетативных центров, который в отношении симпатического и парасимпатического отделов ВНС возникает неодновременно. К основным факторам, обеспечивающим формирование тонуса вегетативных центров относятся: а) спонтанная активность того или иного центра ЦНС (высокий уровень такой активности характерен для нейронов ретикулярной формации); б) поток афферентных импульсов в ЦНС от различных рефлексогенных зон, в том числе и от проприорецепторов; в) действие биологически активных веществ и метаболитов (А.Д. Ноздрачев, 1991; К.В. Судаков, 2000). Выраженность тонуса интерорганной (метасимпатической) нервной системы определяется теми же факторами, что и тонус ЦНС. Как показали исследования А.Д. Ноздрачева (1983) и А.Г. Кочеткова с сотр. (1993) в интерорганных ганглиях имеются клетки - осцилляторы, обладающие спонтанной активностью и поддерживающие некоторый тонус интерорганной нервной системы.
Несмотря на более раннее созревание холииергических структур в пре- и постнатальном периодах развития, парасимпатический отдел включается в рефлекторные реакции детей значительно позже (И.А. Аршавский, 1967; М.М. Безруких, 1981; М.Б. Кубергер, 1983; В.В. Брин с сотр., 1994). У детей первых лет жизни главную роль в регуляции функций внутренних органов играет симпатический отдел ВНС (Ф.Н. Серков, 1989; Н.А. Белоконь, М.Б. Кубергер,
1987). Парасимпатический отдел включается в рефлекторные реакции с третьего года жизни (О.С. Колосова, 1983; А.В. Ковалева, 2000), о чем свидетельствует появление к этому времени дыхательной аритмии, вместе с тем, преобладающее влияние симпатической нервной системы сохраняется до 7 летнего возраста (М.К. Осколкова, И.Н. Вульфсон, 1978; И.О. Тупицын, 1985). Однако, несмотря на это, уже в период новорожденности может наблюдаться глазосердечный рефлекс Даньини — Ашнера. Экспериментальный анализ механизма данного феномена показал, что у новорожденных он проявляется через вагусную иннервацию сердца и связан с временным возникновением тонического возбуждения последнего (В.М. Смирнов, 1993).
Исследование вариабельности сердечного ритма. Формирование групп детей по исходному вегетативному тонусу в сердечно-сосудистой системе
Выбор методических приемов и объем исследований определялись целью и задачами данной работы. В исследовании приняли участие мальчики и девочки 7-15 лет, обучающиеся в общеобразовательной средней школы №143 г. Казани, относящиеся к I и II группе здоровья. Всего было проведено 3260 комплексных физиологических обследований. Возрастная динамика изучаемых показателей оценивалась по данным лонгитудинального наблюдения, проводимого в течение 8 лет, в котором приняли участие 123 школьника - 59 девочек и 64 мальчика. Наполняемость групп по исходному вегетативному тонусу соответствовала процентному соотношению детей с различным ИВТ в том или ином возрасте.
Для исключения влияния циркарных ритмов функциональной активности изучаемых систем дети приглашались в одно и то же время суток (первая половина дня), когда наблюдается наиболее эффективное функционирование всех физиологических систем. (П.К. Анохин, 1975; А.Г. Хрипкова, М.В. Антропова, 1990; М.М. Безруких, 2001).
Для характеристики физического развития школьников 7-15-летнего возраста определялись следующие антропометрические показатели: длина тела, масса тела, окружность грудной клетки и площадь поверхности тела (В.В. Бунак, 1941, 1968). Измерение длины тела (см) производилось при помощи ростомера в положении стоя с точностью измерения до 0.5 см. Масса тела (кг) измерялась на медицинских весах, точность измерения составляла 0.05 кг. Окружность грудной клетки (см) измерялась мерной лентой в состоянии относительного покоя (спокойное дыхание после выдоха) при опущенных руках, использовался также усредненный показатель (Дер.) по данным трех измерений (в паузе, при глубоком вдохе и глубоком выдохе). Площадь поверхности тела (м2) вычислялась по формуле Э. Дю-Буа S=ma423 H-725 0.0071 Определение стадий полового созревания производилось по методу Дж. Таннера (1968) в зависимости от степени выраженности вторичных половых признаков. Данная методика позволяет выделить 5 стадий полового созревания детей.
Половое развитие мальчиков. I стадия - препубертат. Отсутствие вторичных половых признаков. П стадия - пубертат. Небольшое увеличение мошонки и тестикул; половой член обычно не увеличивается, кожа мошонки краснеет. Рост редких длинных слабопигментированных волос, волосы прямые, изредка вьются, в основном у основания пениса. III стадия - дальнейшее увеличение мошонки и тестикул, увеличение полового члена, в основном в длину. Волосы становятся темнее, грубее, больше вьются, распространяются на лонном сочленении. IV стадия - дальнейшее увеличение тестикул и мошонки, половой член увеличивается в толщину. Оволосение внешне по взрослому типу, но занимает меньшее пространство. V стадия - гениталии по размерам и форме соответствуют половозрелым Оволосение полностью соответствует взрослому. Половое развитие девочек. I стадия - препубертат. Отсутствие вторичных половых признаков. II стадия - пубертат. Телархе (стадия бутона); наличие небольшого оволосения около больших половых губ. III стадия - дальнейшее развитие молочных желез (пальпируется железистая ткань, но железа не контурируется); оволосение распространяется с больших половых губ по направлению к лобку; развитие больших половых губ. IV стадия - дальнейшее развитие молочных желез, распространение оволосения с больших половых губ по направлению к лонному сочленению; появление аксилярного оволосения. V стадия - менархе; завершение оформления молочных желез и полового оволосения.
Анализ показателей вегетативной регуляции сердечного ритма проводился по методу вариационной пульсометрии P.M. Баевского (1979) с использованием автоматизированного кардиопульмонологического комплекса REACARD. Считается, что данная методика дает возможность оценить состояние вегетативного гомеостаза, активности симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы, автономного и центрального контуров управления ритмом сердца, а также позволяет регистрировать смещение вегетативного баланса в сторону преобладания симпатико- или парасимпатикотонических влияний в ССС и, тем самым, прогнозировать состояние организма на грани нормы и патологии (В.В. Парин с соавт., 1967; В.М. Зациорский, С.К. Сарсания, 1968; P.M. Баевский, 1984, 1987; S. Akselrod et al., 1981; U. Brook, 1991). Ритм сердца регистрировался в течение 3 минут в положении лежа. Изучались следующие показатели сердечного ритма: ЧСС; Mo - диапазон значений, наиболее часто встречающихся R-R- интервалов, указывающий на наиболее вероятный уровень функционирования системы кровообращения (синусового узла); АМо - число кардиоинтервалов, соответствующих значению Мо, позволяющий косвенно судить о преобладании симпатических влияний на сердечный ритм; Ах - вариационный размах, характеризующий степень участия парасимпатического отдела ВНС в регуляции синусового ритма; ИН - индекс напряжения, интегрально отражающий суммарную напряженность центральных механизмов регуляции ритма сердца: ИН=АМо/2МохДх (усл.ед.).
Заключение о состоянии ИВТ осуществлялось на основании показателей ИН с учетом его возрастной градации. Для детей в состоянии нормотонии ИН находился в пределах: в 7-10 лет - от 46.0 до 68.0 усл.ед., в 11-14 лет - от 72,0 до 92,0 усл.ед., в 14-15 лет - от 32,40 до 45,60 усл.ед. К симпато- и ваготоникам относили детей, у которых ИН выходил за пределы значений нормотонического варианта ИВТ (P.M. Баевский с соавт., 1984; Н.А. Шарапов, 2000, 2003; О.Н. Кудря, 2002; Г.В. Кмить, 2005). Дополнительно определялся ВИК, положительные значения которого свидетельствуют о преобладании тонуса симпатического отдела ВНС (О.А. Глазачев с соавт., 1994): ВИК=1-ЧСС/ДАДхЮ0 (усл.ед.). 2.5.
Сдвиг экскреции катехоламинов и ДОФА в ответ на локальную статическую и велоэргометрическую нагрузку
Дозированная локальная статическая нагрузка — это симпатический тест, который позволяет судить не только о состоянии эфферентного звена симпатической нервной системы, но и об уровне ее резервных и компенсаторных возможностей.
Было установлено что у мальчиков-симпатотоников 7 лет на фоне относительно высоких донагрузочных значений экскреции НА, в ответ на статическое усилие происходит его значительный прирост, который составляет 39.51% по отношению к покою (р 0.05), а выделение ДОФА, образование которого является лимитирующим звеном в биосинтезе КА (В.Б. Розен, 1984) становится на 1.37% ниже, то есть, адаптивные сдвиги САС сопровождаются снижением ее резервных возможностей (табл. 27). У мальчиков в состоянии ваготонии, в отличие от предыдущей группы, статическая нагрузка сопровождается снижением реактивности САС. Несмотря на более низкий фоновый уровень выделения НА, его значения после нагрузки у этих школьников имеют отрицательную динамику, уменьшаясь на 15,84% по сравнению с покоем, при этом экскреция ДА становится на 12,55% ниже (р 0,01). Снижается и выделение А с 14,83±0,42 до 11,03±0,46 нг/мин (р 0,05), отмечается лишь компенсаторный прирост ДОФА, который, вместе с тем, не обеспечивает адекватного повышения уровня КА. Таким образом, ваготонический вариант ИВТ у школьников 7 лет сопровождается относительно низкой активностью САС в покое и снижением ее резервов после статического усилия, что может быть проявлением утомления и астенизации детского организма в период адаптации к учебной деятельности.
Примечательно, что у мальчиков 8 лет наиболее адекватные реакции САС в ответ на изометрическую нагрузку обнаружены нами именно в группе нормо- и ваготоников, где происходит одновременное увеличение экскреции НА на 56,42% и 54,29% (р 0,01), ДА и ДОФА - на 18,36% (р 0,01) и 4,41%, 5,64%) и 3,97% соответственно, свидетельствующее о достаточных резервных возможностях и экономизации функций САС (табл. 28). Поэтому, ваготонический вариант ИВТ у детей 8 лет, в отличие от 7 летних, расценивается нами как наиболее сбалансированный вариант регуляции вегетативного тонуса, при котором повышенная вагусная активность в покое, вероятно, связана с компенсацией изначальной симпатикотонии, то есть наблюдается взаимодополняющее действие адренергических и холинергических систем, что свойственно здоровым детям и обеспечивает высокую реактивность САС в данной исследуемой группе (Е.М.Спивак, 2003). Тогда как, у мальчиков-симпатотоников на фоне преобладания активности медиаторного звена САС в покое (НА/А), тестирующая изометрическая нагрузка выявила тенденцию к снижению экскреции НА (13,44%), незначительный прирост ДА и отсутствие положительного сдвига ДОФА.
У школьников 9 и 10 лет, в отличие от 7- и 8-летних наблюдается более сбалансированная реакция САС в ответ на тестирующую изометрическую нагрузку (табл. 29, 30). У мальчиков данного возраста имеют место однонаправленные и более существенные сдвиги в экскреции КА и ДОФА. Вместе с тем, у мальчиков 9 лет в состоянии симпато- и ваготонии сдвиг в экскреции НА наибольший - 40,24%) и 76,33% (р 0,01), что в 3,27 и 4,66 раза превосходят значения нормотоников. Параллельно с этим более значительно изменяется и экскреция ДА, прирост которой составляет 31,34 нг/мин и 37,64 нг/мин или 23,00% и 21,51% у симпато- и ваготоников соответственно. У мальчиков с преобладанием симпатических влияний на сердечный ритм в 2 раза увеличивается и экскреция А. Высокая реактивность медиаторного и гормонального звеньев САС (от 34,92% до 66,94%), сопровождающаяся положительными сдвигами в экскреции предшественников (от 17,00% до 22,87%) наблюдается и у школьников 10 лет.
Иная картина наблюдается у мальчиков 12, 13, 14 и 15 лет, у которых в отличие от младших школьников статическая нагрузка не вызывает существенных сдвигов в функциональном состоянии САС (табл. 31-34). Вероятно, с возрастом, в результате долговременной адаптации школьников к нагрузкам статического характера развивается, своего рода, стереотип реагирования САС, проявляющийся в незначительных сдвигах экскреции КА и их предшественников. Несмотря на незначительный сдвиг А и НА, прирост ДА в состоянии симпатикотонии находится на уровне значимости - р 0,05 выделение ДОФА при этом не изменяется. То есть, статические нагрузки в процессе обучения школьников теряют стрессовый характер, с 12 лет наступает устойчивая долговременная адаптация к ним и экономизация функции САС.
Анализ реакций срочной адаптации САС к локальной статической нагрузке у девочек выявил некоторые отличия по сравнению с мальчиками (табл. 27-34). Так, у девочек 7 лет реакция САС на статическую нагрузку оценивается нами как более благоприятная. В состоянии симпатикотонии на фоне повышенной активности САС в покое (ее медиаторного звена) отмечается тенденция к снижению уровня экскреции НА после нагрузки на 2,07%, при этом экскреция ДА увеличивается, что вероятно вызвано компенсаторным ускорением процесса декарбоксилирования ДОФА в условиях снижения НА (В.Б.Розен,1984) и объяснимо с точки зрения закона "исходного уровня", (H.F.Zipt, 1947) поэтому вполне адекватно фоновым значениям. У девочек в состоянии эйтонии дозированная статическая нагрузка вызывает максимальный прирост экскреции КА по сравнению с другими исследуемыми группами выделение А увеличивается на 79,34 %, НА - на 60,46%, ДА - на 74,95%, а ДОФА на 4,09%о, что проявляется на фоне умеренной активности САС в покое и может свидетельствовать о ее достаточных функциональных и резервных возможностях. У девочек с парасимпатикотоническим вариантом ИВТ реакция САС менее сбалансирована - экскреция А и НА по сравнению с нормотониками снижена, при этом отмечается отрицательный сдвиг в динамике ДОФА (снижение на 2,83 % по отношению к покою). Независимо от ИВТ у девочек 7 лет проявляется возрастная особенность реагирования САС на тестирующую функциональную нагрузку, а именно преобладание активности гормонального звена (А) над медиаторным (НА), в связи с более поздним созреванием последнего (С.П.Акинина, 1977).
У школьниц 8 лет независимо от ИВТ реакция САС на локальную статическую нагрузку также свидетельствует о благоприятных адаптационных сдвигах. В состоянии симпатикотонии на фоне повышенной активности медиаторного звена САС в покое, сдвиг НА на нагрузку имеет минимальное значение (10,20%) по сравнению с нормо- и ваготониками (29,40% и 17,61% соответственно). Вместе с тем, наблюдаются достоверные изменения в содержании ДА (р 0,05), которые более существенны у девочек нормо- и симпатотоников - 34,26% и 35,55%.
