Особенности периферической гемодинамики подростков в зависимости от типа регуляции сердечной деятельности

Исследования сердечно-сосудистой системы (ССС) мотивируются ее значимостью в поддержании гомеостаза всего организма с помощью многих резервных 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 (АНС). В зависимости от состояния адаптационно-компенсаторных механизмов регуляции кровообращения вегетативное обеспечение может протекать с адаптацией и дезадаптацией сердечной деятельности [13, 80]. При вегетативном обеспечении с адаптацией повышение активности одного отдела АНС сопровождается увеличением реактивности другого, что создает динамическое вегетативное равновесие, обеспечивая адекватную реакцию ритма сердца в ответ на физиологические воздействия [52].

При дезадаптации вегетативного обеспечения нарушается динамическое вегетативное равновесие. Так, при симпатикотоническом типе вегетативной регуляции и вегетативном обеспечении за счет симпатического отдела АНС уже при исходной тахикардии в ответ на физиологические воздействия происходит еще более выраженное учащение ритма сердца. При ваготоническом типе регуляции и вегетативном обеспечении за счет парасимпатического отдела АНС в ответ на физиологические воздействия наблюдается неадекватный прирост частоты сердечных сокращений (ЧСС).

Эти данные свидетельствуют о нарушении адаптационно-компенсаторных механизмов регуляции ССС.

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 и гормональная перестройка [32, 33]. По мнению некоторых авторов, временное повышение активности симпатического звена вегетативной регуляции в подростковом возрасте обеспечивает адаптацию различных систем организма к внешним условиям [22, 72]. 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, рассматриваемые выше, 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).

Несмотря на многочисленные исследования, остаются некоторые пробелы в отношении апробации неинвазивных методов изучения NO-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, 5 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, моделирующей 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.

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:

1) провести исследование параметров периферического кровообращения в конечностях;

2) изучить особенности периферической гемодинамики у лиц с разными типами вегетативной регуляции;

3) сравнить типы реагирования на температурные воздействия у подростков разного пола — мальчиков и девочекб.

4) выявить взаимосвязи между концентрацией оксида азота в организме, особенностями регуляции сердечного ритма и периферическим кровообращением;

5) оценить возможность применения методики исследования концентрации оксида азота для выявления особенностей реагирования периферического кровообращения на экзогенные воздействияНаучная 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 особенностей функционирования ряда параметров, характеризующих функциональное состояние ССС. Впервые выявлены корреляционные взаимосвязи между параметрами периферического кровообращения в конечностях, вариабельностью ритма сердца и уровнем активации Ж)-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 на отдельные гемодинамические системы.

Положения, выносимые на защиту.

1. Модуляция сердечного ритма, и опосредовано этому влиянию регуляция периферического кровообращения, поддерживающие гомеостаз гемодинамической 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. 7.

2. 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.

3. 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.

4. Использованная в исследовании методика выявила тесные корреляции между АНС и МЭ-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, и только в этом случае возможна грамотная разработка методик для выявления ранних нарушений в исследуемых системах или лечения уже имеющихся патологий.

Анализ доступных литературных 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 гипотермических влияниях 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 экзогенные воздействия.

Целью проведения холодовой пробы в данной исследовательской работе 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 NO-эргической системы на морфофункциональные изменения метаболического обеспечения любого вида деятельности. Также была предпринята попытка выявления взаимосвязанной реакции двух составляющих СССпериферического кровотока и сердечной деятельности — на гипотермическое воздействие.

Результаты исследования используются на лекциях и лабораторно-практических занятиях по курсам «Молекулярная биология», «Физиология человека», проводимых преподавателями кафедр анатомии и физиологии человека и медико-биологических основ физической культуры для студентов Владимирского государственного гуманитарного университета.

Апробация работы. Результаты исследования обсуждались на:

1) Нескольких ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава ВГТУ, 2005;2008 гг;

2) 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 собственных исследований, главы обсуждения результатов и выводов. Библиографический указатель содержит 167 источника, из них 99 на русском и 68 иностранном языках.

выводы.

1. Выявлены половые различия в • показателях периферического кровообращения, вариабельности сердечного ритма и концентрации метаболитов N0 в конденсате выдыхаемого воздуха. У мальчиков по сравнению с девочками, исследуемые системы, перечисленные выше, менее устойчивы к влиянию экзогенных факторов в виде низких температур.

2. Интенсивность и стабильность периферической гемодинамики, особенности механизмов ее регуляции у девочек свидетельствуют об оптимальности локальных гомеостатических механизмов по сравнению с мальчиками.

3. При анализе изученных показателей в условиях холодовых нагрузок в зависимости от особенности регуляции сердечной деятельности выявлен разнонаправленный тип реагирования на холодовые воздействия. Повышение тонуса вен вдвое, в группе мальчиков-ваготоников, свидетельствует о лабильности системы ПК по сравнению с группами девочек-ваготоников и девочек-симпатикотоников, у которых данная система более устойчива к экзогенным влияниям.

4. Существуют тесные корреляционные взаимосвязи между ЫО-эргической системой и типом регуляции сердечной деятельности. В группе ваготоников обоего пола концентрация конечных метаболитов N0 достоверно выше, по сравнению с группой симпатикотоников, что свидетельствует об активирующем влиянии парасимпатического отдела АНС на систему, обеспечивающую синтез оксида азота.

5. У мальчиков и у девочек старшего школьного возраста при кратковременных влияниях низких температур частота сердечных сокращений практически не участвует в механизмах, направленных на поддержание гомеостаза в гемодинамической системе. Механизм поддержания гомеостаза без изменения частоты сердечных сокращений,.

102 которая могла бы быть дополнительной нагрузкой на сосудистую систему, является более экономичным.

6. Изучение коэффициента корреляции между показателями периферического кровообращения, регуляцией сердечной деятельности и концентрацией метаболитов N0 показывает, что чем больше согласована деятельность различных уровней регуляции кровообращения, тем более организована функция системы в целом. По мере формирования организма количество корреляционных связей увеличивается, одновременно увеличивается количество внутрисистемных отношений в каждом конкретном случае, что свидетельствует об усилении саморегуляции функциональных систем. Все вышесказанное иллюстрирует сравнение корреляционных взаимосвязей у подростков мужского и женского пола.

7. Апробированная в исследовании методика определения концентрации оксида азота в конденсате выдыхаемого воздуха не позволила выявить достоверных взаимосвязей между концентрацией конечных метаболитов N0 до и после холодовых нагрузок и тоническим состоянием «периферических сосудов, что может являться лимитирующим фактором для ее применения в оценке состояния гемодинамики определенных сосудистых областей.