Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 4
Глава 2. Цель задачи и методы исследования 16
Глава 3. Разработка методических приемов оценки функционального состояния организма на основе экскреции натрия со слюной и характеристики циркадного ритма симпато-адреналовой системы
1. Выявление функциональной роли натрия со слюной 22
2. Выявление типов биоритмальной активности симпато-адреналовой системы 29
3. Характеристика соотношения симпатической и парасимпатической регуляции /вегетативного баланса/ организма школьников с различными типами биоритмальной активности симпато-адре наловой системы 47
Глава 4. Сезонная характеристика циркадного ритма симпато-адреналовой и парасимпатических систем у школьников умеренной полосы и Заполярья
1. Сезонная характеристика циркадного ритма симпато-адреналовой системы у школьников умеренной полосы /г.Москва/. 67
2. Сезонная характеристика циркадного ритма симпато-адреналовой системы у школьников Заполярья /г.Норильск/ 78
3. Сезонная характеристика циркадного ритма парасимпатической системы у школьников умеренной полосы 88
4. Сезонная характеристика циркадного ритма парасимпатической системы у школьников Заполярья ... 94
5. Сезонная характеристика симпатической и парасимпатической регуляции /вегетативного баланса/ у школьников умеренной полосы 99
6. Сезонная характеристика симпатической и парасимпатической /вегетативного баланса/ регуляции у школьников Заполярья 110
7. Сравнительная характеристика сезонной динамики циркадного ритма еимпато-адреналовой и парасимпатической систем у школьников умеренной полосы и Крайнего Севера 121
Глава 5. Гигиеническое обоснование необходимости коррекции режима для школьников Заполярья и оценка ее эффективности 128
Заключение 147
Выводы 162
Список литературы 166
- Выявление типов биоритмальной активности симпато-адреналовой системы
- Характеристика соотношения симпатической и парасимпатической регуляции /вегетативного баланса/ организма школьников с различными типами биоритмальной активности симпато-адре наловой системы
- Сезонная характеристика циркадного ритма симпато-адреналовой системы у школьников Заполярья /г.Норильск/
- Гигиеническое обоснование необходимости коррекции режима для школьников Заполярья и оценка ее эффективности
Введение к работе
Одной из актуальных задач гигиены детей и подростков является разработка условий для оптимального развития функциональных возможностей ребенка с гармоничным проявлением заложенных в нем способностей. Однако осуществленная организация учебно-педагогического процесса и климато-географические условия в ряде случаев не способствуют поддержанию высокого уровня состояния здоровья, интеллектуального и физического развития ребенка. В частности, резкие изменения климато-географических воздействий в условиях Заполярья могут оказывать существенное влияние на жизнедеятельность, а также на умственную и физическую работоспособность школьников.
С позиции школьной гигиены детей и подростков интерес представляет тот факт, что фаза наиболее выраженного воздействия неблагоприятных природных факторов в Заполярье приходится на период учебного года, что превращает обучающегося в данном регионе ребенка в объект комплексного влияния экстремальных природных и социальных факторов среды.
В связи с этим нам представляется важным и актуальным исследование комплексного влияния экологических факторов Крайнего Севера на жизнедеятельность ребенка-школьника в условиях данного региона, а также изучение механизмов, обеспечивающих приспособление детского организма к меняющимся на протяжении года условиям существования и, в первую очередь, к учебному процессу в этом регионе.
Симпато-адреналовая система с ее гормонами и медиаторами-катехоламинами является одной из нейро-гуморальных систем организма, осуществляющей интеграцию деятельности человека в меняющихся условиях существования, в частности, в экстремальных.
Наряду с исследованиями симпато-адреналовой системы важное значение приобретают изучение и других показателей, отражающих комплексные сдвиги метаболических процессов в организме. К их числу можно отнести показатели электролитного обмена-натрия, калия.
Следует отметить, что при проведении биохимических динамических /многократных/ исследований выбор среды исследований должен исключать повреждающее воздействие ее забора на организм ребенка.
В связи с этим представлялось целесообразным изучить активность симпато-адреналовой системы по показателям экскреции катехоламинов с мочой и исследовать электролитный обмен по содержанию натрия и калия в слюне. Тем более, что в работе ряда авторов /В.В.Меньшиков, 1970; Г.Н.Кассиль, 1973, 1978; М.С.Оси-пова с соавт., 1980; 1981/ показано, что исследование экскреции катехоламинов с мочой является наиболее адекватным методом оценки активности симпато-адреналовой системы у человека,а изучение содержания натрия и калия в слюне отражает изменение парасимпатической активности, энергетического и гормонального баланса организма /Р.М.Баевский, 1979; Т.Д.Семенова, 1977/.
В настоящее время накоплен достаточно большой опыт использования активности САС для успешного решения различных задач гигиены детей и подростков / Акинина С.П., 1977; А.Н,Дикая,1975; Т.Я.Черток,1973; Л.И.Абросимова с соавт.,1983; М.С.Осипова с соавт.,1979/.
Наряду с этим литературные данные свидетельствуют о наличии сравнительно малого количества исследований, в которых показателем функционального состояния детского организма служила бы биоритмальная активность симпато-адреналовой системы.Между тем в ряде работ показано наличие суточной периодичности изме-
- З -нений биохимических показателей,тесно связанной с особенностями функционирования человека в разные часы суток /Н.Л.Аслонян,1981; Н.А.Агаджанян,1967; М.А.Алекперов, 1981; М.С.Осилова с соавт., 1981; Харченко А.Д. и Л.С.Суботко, 1969/.
Исходя из сказанного, в своей работе показателем функционального состояния школьников мы избрали циркадный ритм / ЦР / симпато-адреналовой системы / САС / и электролитного обмена. Тем более, что оптимальным для жизнедеятельности организма, согласно литературным данным, считается такой феноритм,который в наибольшей степени адаптирован к местным региональным условиям среды / С.Б.Алякринский, 1975 /.
Как уже отмечалось, в возрастной физиологии и гигиене ранее уже проводились биоритмальные исследования. Однако данные об изучении характера биоритмов детского организма в качестве предпосылки для исследования совместного воздействия био- и социофакторов на организм школьников мы не встречали.
Особо следует отметить отсутствие в гигиене детей и подростков опыта использования экскреции натрия со слюной у школьников для решения гигиенических задач. Между тем, исследования в области биокибернетики позволяет расценивать экскрецию натрия со слюной в качестве индикатора парасимпатической активности организма человека / Р.М.Баевский, 1979 /, дополняющего, а в ряде случаев самостоятельно характеризующего уровень его функционального состояния / Т.Д.Семенова, 1972 /.
В связи со сказанным является важным и актуальным изучить биоритмальную активность симпато-адреналовой и парасимпатической систем / по экскреции натрия со слюной / как показателей одних из основных физиологических функций организма школьников.
Выявление типов биоритмальной активности симпато-адреналовой системы
Согласно литературным данным, характер биоритмальной активности отдельных физиологических систем может служить показателем функционального состояния организма (С.О.І ттенбург, А.Д.Слоним, 1976; Р.П.Ольянская, Т.В.Попова, 1948; В.А.Доскин, Н.А.Лаврентьева, 1974; Т.Д.Семенова, 1972; А.Д.Синякина,1983), а в ряде случаев определять пути адаптации организма к экстремальным воздействиям (Н.И.Моисеева, 1978; В.А.Матгахин, 1982; Н.Н.Куинджи, 1981).
Указанная прогностическая значимость характера биоритмальной активности отдельных функций послужила основной для разработки на основании собственного материала типов биоритмальной активности САС организма школьников с тем, чтобы по частоте встречаемости благоприятных и неблагоприятных биоритмальных типов этой системы можно было бы судить о характере влияния социальных и природных факторов на организм учащихся.
Большой экспериментальный материал, полученный при изучении ЦР САС у школьников умеренной полосы и Крайнего Севера (156 циркадных кривых по каждому показателю САС) позволил выделить четыре типа циркадной регуляции САС у детей школьного возраета.
Теоретической основой выделения отдельных типов биорит-мальной активности САС служила концепция П.К.Анохина (1979) о конечном результате, как системообразующем факторе деятельности функциональной системы. Конечным, функционально необходимым организму продуктом симпато-адреналовой системы в наших исследованиях с определенной долей условности можно считать адреналин, при этом количественным критерием подъема или снижения его кривой служило изменение уровня на величину большую или меньшую, чем сигма среднесуточной величины экскреции адреналина у всего наблюдаемого контингента школьников изучаемых регионов (для москвичей 6 =0,65 сутки, для норильчан (э =0,69 сутки).
Характеристика выделенных БТ давалась на основе параметров циркадного ритма каждого показателя САС: формы кривой, ме-зора, акрофазы и амплитуды колебательного процесса. В Биоритмальный тип / БТ / "А" были выделены параболоподоб-ные циркадные кривые / п= 93 / с дневным подъемом (8-13 или 8-17) и снижением экскреции адреналина к 20 часам на величину 0,65 и 0,69 соответственно для каждого региона. Табл.III.2.I., рис. III.2.1.
В БТ "Б" были выделены двухвершинные кривые / п = 34 / с дневным / 8-13 час/ и вечерним / 17-20 / увеличением экскреции адреналина и его снижением в середине дня / 13-17 час/ в тех же количественных пределах.
К ВТ "В были отнесены циркадные кривые двух вариантов / п = 12 / а/ с постепенным подъемом экскреции адреналина с 8 до 20 часов, б/ с подъемом экскреции от 8 к 13 часам и сохра нением этого уровня до 20 часов. Общим для обоих вариантов этого БТ было отсутствие в дневной динамике экскреции адреналина четкой выраженности колебательного процесса, присущего БТ ИАМ и БТ "Б".
К БТ "Г" отнесены инвертированные циркадные кривые со снижением активности гормонального звена в интервале 8-13 часов.
Количественные характеристики и циркадная динамика показателей САС / НА,ДА и ДОША / и экскреции натрия со слюной в каждом отдельном биоритмальном типе складывались произвольно, однако в зависимости от циркадной динамики экскреции адреналина.
Анализ формы кривой изучаемых показателей САС при БТ "А" указывает, что параболоподобная кривая эскреции адренализа у этого БТ также повторяется со стороны экскреции НА, ДА и ДОША. В тоже время форма дневной кривой экскреции натрия со слюной имеет противоположную направленность, что соответствует естественному снижению в дневные часы активности ПСНС.
Анализ акрофазы циркадного ритма изучаемых показателей САС / табл. IIIД.3. / у школьников с БТ "А" выявил достоверное преобладание максимума экскреции А в интервале 13-17 часов, а максимума экскреции НА,ДА и ДОФА в интервале 8-17 часов. Выявленное преобладание максимума экскреции А в интервале 13-17 часов адекватно гормональной потребности организма в период его максимальной умственной и физической деятельности. Эта потребность удовлетворяется за счет равномерного участия предшественников в синтезе катехоламинов, зона максимальной активности которых совпадает с зоной активности адреналина.
Акрофаза ЦР экскреции натрия со слюной приходится на 8 и 20 часов, а минифаза на 13 часов.
Характеристика соотношения симпатической и парасимпатической регуляции /вегетативного баланса/ организма школьников с различными типами биоритмальной активности симпато-адре наловой системы
Известно, что вегетативная нервная система, изменяя и регулируя функции кровообращения, дыхания, процессы теплопродукции и теплоотдачи, объем и состав крови, а также ряд других функций организма, играет основную роль в сохранении его гоме-остаза.
По мнению Г.Н.Кассиля / 1978 /, создание и поддержание адекватных условий внутренней среды обеспечивается комплексной вегетативной нервной системой, состоящей из нервного аппарата, совокупности гормональных регуляторных механизмов и физико-химической системы организма. Динамическое определение содержания в жидких средах организма и его выделениях метаболитов, медиаторов и гормонов / адреналина, норадреналина и их предшественников и продуктов превращения/является одним из наиболее адекватных методов исследования центральных и периферических отделов вегетативной нервной системы. При этом высокая симпатическая активность крови и тканевой жидкости может зависить не только от высокого содержания в них адреналина и норадреналина, но и от снижения уровня ацетилхолина, в повышение парасимпатической активности обусловлено как нарастанием количества ацетилхолина, так и низким содержанием адреналина и норадреналина / Г.Н.Кассиль /.
Из сказанного следует, что вегетативный баланс организма т.е. соотношение его симпатической и парасимпатической активности может характеризовать адекватность функционального состояния вегетативной нервной системы характеру деятельности организма на протяжении суток.
Считаем важным отметить, что вегетативный баланс,по мнению Г.Н.Кассиля, должен расцениваться как протекающее в определенных границах гомеостаза колеблющееся, динамическое вегетативное равновесие, пребывающее в постоянном движении соотношение симпато-парасимпатических параметров регуляции вегетативной нервной системы.
Исходя из гомеокинетического свойства вегетативного баланса, Г.Н#Кассиль приводит наиболее часто встречающиеся варианты изменения взаимоотношения между симпатическим (С) и парасимпатическим (П) отделами вегетативной нервной системы, которые схематично могут быть представлены в следующем виде: 1. С а П Колебания вегетативного равновесия в оптимальных условиях жизнедеятельности. 2. С + 1 П Преобладание симпатического отдела при неизмененном состоянии / тонусе и реактивности / парасимпатического. 3. ОП-І Преобладание симпатического отдела при снижении тонуса и реактивности парасимпатического. 4. С П+1 Преобладание парасимпатического отдела при неизме ненном состоянии / тонуса и реактивности / симпатического. 5. С-КП Преобладание парасимпатического отдела при снижении тонуса и реактивности симпатического. Известно, что у здоровых людей взаимоотношение между симпатическим и парасимпатическим отделами вегетативной нервной системы изменяется на протяжении суток и характеризуются усилением тонуса парасимпатической нервной системы в ночные часы и усилением тонуса симпатической нервной системы - в дневное время. По всей вероятности, указанные изменения взаимоотношения между симпатическим и парасимпатическим отделами вегетативной нервной системы на протяжении суток находят отражение в характере циркадного ритма физиологических функций организма. Имеются данные об изменении взаимоотношения между симпатическим и парасимпатическим отделами вегетативной нервной системы у здоровых людей в течение суток и под влиянием различных экстремальных и социальных воздействий на организм / Т.Д.Семенова, 1972; Ю.И.Кундиев с соавт., 1976 и др. /. Последнее позволяет считать изучение вегетативного равновесия у школьников в течение суток и дня одним из показателей соответствия деятельности детей функциональному состоянию их организма.
Вегетативное равновесие у школьников в наших исследованиях оценивалось на основе корреляционного анализа связей между параметрами ЦР САС и параметрами ЦР экскреции натрия со слюной - как индикатора активности ПСНС.
При этом под вегетативным равновесием мы понимали преобладание симпатического тонуса за счет ослабления парасимпатического / 3 вариант по Г.Н.Кассилю / в дневное время / в интервале 8-17 часов / и преобладание парасимпатического / 5 вариант по Г.Н.Кассилю / в интервалах 20-8 час и 17-20 час.
В подтверждение диагностической значимости ранее выведенных типов биоритмальной активности САС у школьников, нами,в первую очередь давалась оценка вегетативного равновесия школьников с различными типами биоритмальной активности.
Теоретической предпосылкой при трактовке полученных данных служила предложенная Р.М.Баевским оценка процессов управления регуляции гомеостаэа организма с учетом актуализации и лабилизации функциональной системы. При этом под актуализацией автор понимает усиление активности ряда систем и органов, элементов функциональной системы. В наших исследованиях степень актуализации функциональной системы оценивалась по величине коэффициентов парной корреляции / ч /. При ч = 0,3 парная связь обозначалась одной чертой / наличие средней степени связи /, при ч s 0,6 ч 0,3 / двумя чертами, хорошая степень связи /, при ч 0,6 - парная связь обозначалась тремя чертами / высокая степень связи /.
Под лабилизацией функциональной системы Р.М.Баевский понимает вовлечение в активное управление других органов и систем, т.е. увеличение количества значимых корреляционных связей между показателями оцениваемых функций.
В наших исследованиях показателем лабилизации функционала ной системы служило появление или увеличение значимых коррелят ционных связей при ч = 0,3 как внутри симпато-адреналовой системы / внутрисистемных /, так и между отдельными показателями САС с показателями физиологических функций / межеиетем-ных / ПСНС, частотой сердечных сокращения (ЧСС), систолическим давлением (СД), диастолическим давлением (ДЦ).
По мнению Р.М.Баевского, усиление актуализации и лабилизации функциональной системы свидетельствует о напряжении ее механизмов регуляции и обеспечивает постоянство гомеостаза организма.
Сезонная характеристика циркадного ритма симпато-адреналовой системы у школьников Заполярья /г.Норильск/
Выявленное у норильских школьников преобладание на протяжении учебного года биоритмальной активности САС по типу "Б" в отличи»/ от преобладания у московских школьников биоритмальной активности по типу "А", поставило задачу - оценить социальную дееспособность организма школьников с указанными типами биоритмальной активности САС. В качестве показателя социальной дееспособности организма школьников была выбрана их физическая работоспособность, поскольку она является интегральной величиной, отражающей уровень физического развития и функциональных возможностей организма. Показателем социальной дееспособности школьников с различными биоритмальными типами САС служил объем выполненной работы на велоергометре "МОНАРК" до предела субмаксимальной мощности каждого испытуемого.й Все школьники, у которых изучался ЦР САС, по объему выполненной работы были распределены на две группы: I - школьники с объемом работы от 2000 до 7000 кгм, II - школьники с объемом работы больше 7000 кгм,
У той и у другой группы испытуемых была определена частота встречаемости различных типов биоритмальной активности САС /табл.У.I./. Из таблицы видно, что у школьников II группы, выполнивших почти в 2 раза больший объем работы, преобладающим типом биоритмальной активности САС былЕГ "А" /76/»/. У школьников же I группы ВТ ИА" встречался лишь в 37% случаев, в то время как преобладающим были менее благоприятные БТ /63%/, из которых наиболее часто встречался ВТ "Б" /39$/. Приведенные данные позволяют заключить, что биоритмальная активность САС по типу "А" соответствует более высокому уровню функциональных возможностей организма школьников, на что указывает преобладание этого типа биоритмальной активности САС у школьников, выполняющих больший объем физической работы на велоэргометре. Это положение еще более аргументируется данными таблицы У.2., в которой представлены величины среднего объема выполненной работы у школьников с БТ "А" и БТ "Б", т.е. биоритмальными типами наиболее распространенными в условиях Заполярья. Из таблицы следует, что объем выполненной работы у школьников с БТ "А" достоверно превысил таковой у школьников с БТ "Б".
Проведенное изучение социальной дееспособности школьников, имеющих различные типы биоритмальной активности САС позволяют заключить, что биоритмальная активность по типу "А" отражает более высокий уровень функциональных возможностей ор-. ганизма школьников. Т.о. разработанные типы биоритмальной активности САС на основе характеристик ЦР ее показателей позволяют считать форму циркадной кривой экскреции адреналина информативным критерием функционального состояния САС и организма школьников в целом.
Приведенные данные, а также сравнительный анализ характеристик циркадного ритма САС и вегетативного равновесия у школьников умеренной полосы и Крайнего Севера выявил из последних ряд особенностей, свидетельствующих о нерациональной организации их жизнедеятельности в условиях Крайнего Севера. К ним относятся: I. Преобладание в течение учебного года и особенно в сезон полярной ночи биоритмальной активности САС по типу "Б", свидетельствующее о низком уровне функционального состояния организма норильских школьников и напряжении у них регуляции синтеза катехоламинов; 2. Преобладание у норильских школьников на протяжении учебного года вечернего типа активности большинства показателеї" САС /суммарная частота биоритмальных типов "Б", "В" и "Г" составила в Заполярье 68% против 38% в умеренной полосе/. 3. Внутренний десинхроноз показателей, участвующих в синтезе КА, за счет смещения акрофазы ЦР глубокого предшественника ДОФА на ночное время; 4. Нарушение естественного вегетативного равновесия в течение дня за счет раннего /в 17 часов/ перехода ПСНС на ночной режим функционирования в сентябре и превалирования парасимпатической регуляции на протяжении всего учебного дня /8-13 часов/ в январе.
Указанные особенности хронопериодичности показателей САС и ПСНС послужили предпосылками для построения рационального режима дня для школьников Крайнего Севера.
Целью коррекции режима дня школьников Заполярья являлось повысить уровень функционального состояния организма учащихся этого региона. 1{ак показали исследования он отражается на характере ЦР САС. А также привести временные характеристики био-ритмальной активности САС и ПСНС учащихся в соответствии с часами их учебной деятельности и отдыха, обратив особое внимание на период перехода организма от сна к бодрствованию /утренние часы/ и от бодрствования ко сну /вечерние часы/, поскольку в эти периоды суток состояние САС и ПСНС норильских школьников при существующем режиме дня были неадекватными видами деятельности учащихся.
Гигиеническое обоснование необходимости коррекции режима для школьников Заполярья и оценка ее эффективности
Под влиянием физической нагрузки у школьников экспериментального класса отмечено повышение активности гормонального и медиаторного звеньев САС.Отмечено более,чем в 2,5 раза повышение выделения ДА, и статистически достоверное повышение экскреции ДОША с мочой в ответ на физическую нагрузку.Это свидетельствует о выраженном повышении резервных возможностей САС и является показателем ее адекватного реагирования на предельную физическую нагрузку. Повышение экскреции адреналина и норадреналина /Р 0,05 / (табл. У.8) свидетельствует о смешанном типе реагирования САС на физическую нагрузку и расценивается как благоприятный показатель /Т.Н.Кае силь, 1978/.Таким образом,проведенные велоэргометрические нагрузки позволили констатировать у школьников под влиянием экспериментального режима дня: 1. Повышение резервных возможностей САС. 2. Активацию гормонального и медиаторного звеньев САС.
Влияние экспериментального и существующего в Заполярье распорядка дня школьников на минералокортикоидную функцию надпочечников /как на одну из ведущих функций при адаптации/ определялась с помощью косвенного показателя - коэффициента отношения натрий /калий слюны. /Баженова А.Ф.,1976,М.С.0сипова с соавт.,1982,Ю.М.Капунов, 1983/.
По данным наших исследований у школьников экспериментального класса коэффициент натрий/калий слюны после физической нагрузки статистически достоверно снижался /Р 0,05/, в то время как у школьников контрольного класса достоверных изменений величины коэффициента не наблюдалось.На основании этих данных можно считать что функциональная активность минералокортикоидной функции коры надпочечников значительно выше у школьников экспериментального класса.
Анализ индивидуальных данных по активности скмпато-адренало-вой системы и коэффициента отношения натрий/калий слюны позволил выделить три типа реагирования изучаемых систем на предельную физическую нагрузку.
Первый тип характеризовался повышением экскреции А,НА,ДА и ДОФА и снижением коэффициента натрий/калий после физической нагрузки. Это служило основанием оценить этот тип реагирования изучаемых систем на физическую нагрузку как наиболее благоприятный, т.к. он свидетельствовал об адекватной реакции гормонального,медиаторного звеньев САС,а также ее депо и минералокортикоидной функции надпочечников на предельную физическую нагрузку. Второй тип характеризовался снижением экскреции А,НА,ДА,ДОФА и повышением коэффициента натрий/калий слюны после физической нагрузки. Это служило основанием считать этот тип реагирования САС и минералокортикоидной функции надпочечников как наиболее неблагоприятный, т.к. свидетельствовал о низких функциональных возможностях изучаемых систем и неадекватной реакции этих систем на предельную физическую нагрузку.
Третий тип характеризовался повышением экскреции А,НА,ДА,ДОшА и повышением коэффициента натрий/калий слюны,что свидетельствовало об адекватной реакции САС и неадекватной со стороны минералокорти коидной функции надпочечников на предельную физическую нагрузку. Этот тип рассматривался нами как средний или промежуточный тип реагирования оцениваемых систем на предельную физическую нагрузку
Распределение указанных типов среди школьников контрольного и экспериментального классов представлено в таблице У.10 и на рисунке У. 2.
Из представленных иллюстраций следует, что под влиянием экспериментального режима дня у школьников Заполярья достоверно увеличилось и стало преобладающим число адекватных реакций САС и минералокортикоидной функции надпочечников на предельную физическую нагрузку. У школьников же контрольного класса достоверно преобладающим оказался неблагоприятный тип реагирования изучаемых систем на физическую нагрузку.
