Functional indicators of external respiration of young men and women in the conditions of the north

Full Text

Реализация «Стратегии развития Арктической зоны России и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 года», принятие плана мероприятий, где основной акцент делается на улучшение качества жизни населения, актуализируют исследования состояния функциональных систем организма жителей арктических и субарктических территорий.

Параметры дыхательной и кардиоваскулярной систем позволяют оценить эффективность механизмов адаптации организма к климатогеофизическим факторам окружающей среды. Согласно опубликованным данным исследований морфофункциональные показатели респираторной системы пришлых жителей севера подвергаются адаптационной перестройке с целью поддержания гомеостаза в дискомфортных условиях. У населения северных территорий показатели внешнего дыхания находятся в состоянии функционального напряжения, что сказывается на успешности адаптации, здоровье, трудовой деятельности и качестве жизни [6; 8; 12; 15; 16; 18; 19].

Большинство исследований функции внешнего дыхания в экстремальных условиях окружающей среды проведено у населения Европейского Севера [2; 3; 7-9; 17]. Выявлено, что к значимым факторам, осложняющим адаптацию органов дыхания на Севере, относятся: низкая температура воздуха длительный период года, низкое абсолютное содержание водяных паров в атмосфере, частые ветра, резкие изменения метеоэлементов погоды, метаболическая гипоксия. Рассмотрено влияние низких температур на структурные и функциональные параметры легких жителей Севера, определены механизмы морфо-физиологических изменений [5]. Анализируя функциональные параметры органов дыхания у северян, было определено уменьшение значений максимальной вентиляции легких [13]. Авторами отмечено, что в холодные сезоны года респираторная система у уроженцев Европейского Севера России находится в состоянии функционального напряжения [2; 9].

Влияние острого воздействия холода и акклиматизация к холодовому стрессу дыхательных функций исследованы в Индии. В качестве испытуемых были выбраны здоровые мужчины (n=10). Сначала измерения показателей дыхательной системы проводились в г. Дели, затем несколько замеров сделаны в период нахождения обследуемых в арктическом регионе в течение нескольких месяцев, далее выполнялось заключительное измерение по возвращении в условия привычного климата. Дыхательные функции оценивались по стандартной методике на виталографе. Первоначально, при остром воздействии холодового стресса, у обследуемых наблюдалось снижение функциональных параметров респираторной системы: жизненной емкости легких, форсированной ЖЕЛ, максимальной вентиляции легких, объема форсированного выдоха за 1 сек., пиковой скорости выдоха. Далее отмечено постепенное восстановление в ходе акклиматизации в течение 4 недель и значительное улучшение после 9 недель пребывания в арктическом регионе. По возвращении в Индию все параметры приблизились к базовым значениям, за исключением МВЛ, которая оставалась слегка повышенной [23]. Для сравнения, параметры внешнего дыхания были также оценены у российских мигрантов (РМ; n=7) и уроженцев России (УР; n=6). У РМ и УР отмечена похожая тенденция изменения показателей дыхательной функции в начале острого воздействия холода в арктической зоне. У уроженцев России наблюдалось улучшение после 10 недель пребывания в арктическом регионе, а у российских мигрантов особых изменений выявлено не было [23].

Морфофизиологические особенности системы органов дыхания населения северных территорий являются защитными реакциями, реализуются для снижения контакта дыхательных путей с низкотемпературным воздухом и уменьшения теплопотерь [18]. В зимний период усиливается гипоксемия, что способствует повышению свободно- радикального окисления, снижается содержание антиоксидантов в организме [3]. Отмечено ослабление устойчивости органов дыхания к действию экстремальных факторов у курящих жителей Севера [3; 14].

Изучены функциональные параметры дыхательной системы в сезоны с измененным фотопериодом в условиях арктической территории: во время полярной ночи, по сравнению с периодом увеличенного светового дня, повышаются значения жизненной емкости легких и резервного объема выдоха у военнослужащих, а также наблюдается увеличение потребления кислорода [6]. Установлены изменения функциональных параметров респираторной системы у жителей Крайнего Севера в покое. Спирометрические показатели (жизненная емкость легких, дыхательный объем, резервный объем вдоха и выдоха) были выше должных величин, выявлена гипервентиляция, связанная с синхронным повышением частоты дыхания и дыхательного объема [17].

У обучающихся циркумполярного региона, определялись спирометрические показатели 4 раза в год. Выявлены функциональные изменения, адаптирующие органы дыхания к гипокомфортным условиям севера: рост значений статических легочных объемов в зимний сезон года, динамические легочные объемы находились в состоянии напряжения в холодное время года [9]. Согласно опубликованным данным Н.Г. Варламовой, Е.Р. Бойко (2017) у молодых мужчин северного региона выявлено увеличение значений жизненной емкости легких, минутного объема дыхания, максимальные величины легочных объемов отмечены в холодные сезоны года [2].

Появлению дисфункций респираторной системы предшествуют преморбидные состояния внешнего дыхания, поэтому актуальным и значимым является изучение адаптивных реакций этой системы у молодых жителей севера с целью принятия превентивных мер для сохранения здоровья.

Были обследованы студенты (81 человек), из них 42 девушки и 39 юношей в возрасте от 18 до 20 лет, обучающиеся в Нижневартовском государственном университете (Ханты- Мансийский автономный округ – Югра (ХМАО-Югра), регион, приравненный к районам Крайнего севера). Для изучения функциональных возможностей внешнего дыхания был использован спирометр «Спиро-Спектр» фирмы «Нейрософт». Спирометрические показатели определяли в первой половине дня, после 25-минутного отдыха, в положении сидя. Обследуемые студенты получали инструктаж о выполнении дыхательных маневров. Обследование было проведено с соблюдением биоэтических норм, получено информированное согласие [21].

У обследуемых юношей и девушек отсутствовали заболевания кардиореспираторной системы на момент обследования. Статистическая обработка результатов спирометрии выполнена с применением программ Microsoft Excel, анализировались средние арифметические величины (M), ошибка средней (m).

Интерпретация результатов спирометрии включала основные спирометрические показатели, представленные в таблице 1. Определение жизненной емкости легких (ЖЕЛ, л) выполняли в начале спирометрии, до проведения форсированных маневров, с целью определить максимальную величину параметра [22], далее регистрировалась форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ, л). Фиксировались максимальные значения ЖЕЛ, ФЖЕЛ и объема форсированного выдоха за 1 секунду (ОФВ1, л). Спирометрические исследования выполняли, используя носовой зажим. Рассчитывали индекс ОФВ1 / ФЖЕЛ - индекс Генслера. Количественную оценку показателей проводили, сравнивая измеренные величины с их должными значениями, которые зависят от антропометрических параметров.

 

Таблица

Значения показателей спирометрии, (M ± m) 

Показатель	Девушки (n=42)	Юноши (n=39)
ДО, л	0,73±0,02	0,85±0,05
ЧД, раз/мин	18,54±0,93	17,28±0,87
ЖЕЛ, л	3,67±0,19	4,75±0,23
ЖЕЛ, %	99,80±3,15	105,40±4,85
ФЖЕЛ, л	3,01±0,24	4,25±0,26
ФЖЕЛ, %	102,32±4,35	104,54±3,98
ОФВ1, л	2,96±0,17	3,55±0,20
ОФВ1 / ФЖЕЛ, %	96,51±3,05	85,60±2,87
МВЛ, л	110,83±3,95	150,04±4,15
МВЛ, %	98,35±3,24	90,16±3,45

 

Средние значения ЖЕЛ у юношей и девушек были в пределах нормы и составили соответственно 4,75±0,23 л. и 3,67±0,19 л. (табл.). В норме ФЖЕЛ, отражающая проходимость дыхательных путей, характеризующая механические свойства респираторной системы, варьирует от 2,5 л. до 7,5 л., у всех обследуемых находилась в пределах нормативных значений. Степень снижения ЖЕЛ, ФЖЕЛ оценивается по должным величинам (ДВ) (в норме % к ДВ>90), у обследуемых студентов степень уменьшения этих параметров не выходила за границы нормы.

Результаты определения ЖЕЛ согласуются с данными, полученными в ходе обследования студентов Сургутского государственного педагогического университета (ХМАО-Югра). Средние значения ЖЕЛ у юношей и девушек составили 4,0±0,21 и 3,4±0,43 л. соответственно. Отмечено, что у 18,5% девушек и 20% юношей величины жизненной емкости легких отклонялись от нормы более чем на 80%, а у 33,3% девушек и 26,6% юношей показатели ЖЕЛ превышали должное значение [4].

В исследовании 113 практически здоровых юношей в возрасте от 18 лет до 21 года, проведённом в Якутии, выявлено, что фактическая величина ЖЕЛ якутских юношей (3,94±0,07) была ниже должного значения на 17,1%, что, предположительно, обусловлено морфо-физиологическими особенностями обследуемого контингента. При этом, фактические показатели ФЖЕЛ (3,57±0,05) были ниже должного значения на 22,5% [20].

Согласно результатам исследования внешнего дыхания у студентов г. Самары (87 юношей и 123 девушки), определенные средние значения ЖЕЛ были выше, чем у студентов северного вуза и составили 6,32±1,58 л. у юношей и 3,99±0,93 л. у девушек. При этом уменьшение жизненной емкости легких было выявлено у каждого десятого студента [11].

Величины дыхательного объема (ДО, л) который является одним из показателей, характеризующих функциональное состояние внешнего дыхания, и частота дыхания (ЧД, раз/мин) у студентов г. Нижневартовска также были в пределах нормы. Среднее значение дыхательного объема было равно 0,73±0,02 л. у девушек и 0,85±0,05 л. у представителей мужского пола. ЧД составляла 18,54±0,93 и 17,28±0,87 раз/мин соответственно (табл.).

У студентов Самарского государственного университета средние значения ДО были выше и составили 1,43±0,76 л. у юношей и 0,81±0,46 л. у девушек. ЧД (раз/мин) была равна 17,78±5,74 и 17,03±5,16 соответственно [11].

Степень проявления вентиляционных дисфункций оценивают по динамике параметра ОФВ1, который анализируется при проведении спирометрии. Легкая степень нарушения определяется в случае, когда значения ОФВ1 >70 % должной величины; умеренная степень от 60 до 69 % должной; среднетяжелая от 50 до 59 % должной; тяжелая от 35 – 49 % должной [22]. Показатель ОФВ1 ниже 80% от должной величины является критерием обструктивных нарушений [1]. У всех обследуемых студентов значения ОФВ1 были выше 80% должной величины. У девушек среднее значение ОФВ1 было равно 2,96±0,17 л., у юношей 3,55±0,20 л. (табл.).

У якутских юношей ОФВ1 (3,21±0,04) был меньше должной величины на 20,9%. [20]. У самарских юношей среднее значение ОФВ1 было равно 4,78±1,69, у девушек – 3,14±1,15 л. [11].

Для уточнения причины снижения ОФВ1 (рестрикция или обструкция) измеряют показатель соотношения ОФВ1 / ФЖЕЛ (индекс Генслера). У здорового человека это соотношение составляет 75–85% [22]. Значения индекс Генслера в норме не ниже 70% [10]. Для обструктивного типа вентиляционных нарушений характерно снижение соотношения ОФВ1 / ФЖЕЛ при нормальной ФЖЕЛ. Функциональным признаком рестриктивных нарушений является снижение жизненной емкости легких при нормальных значениях ОФВ1 / ФЖЕЛ. Значения индекс Генслера у всех обследуемых студентов были выше 70%, что является вариантом нормы, вентиляционные нарушения выявлены не были. У девушек среднее значение соотношения ОФВ1 / ФЖЕЛ было равно 96,51±3,05%, у юношей 85,60±2,87% (табл.). О                   резервных        возможностях                          дыхательной       системы        свидетельствует показатель максимальной вентиляции легких (МВЛ, л), по данному параметру отклонений от нормы (МВЛ>85) у обследуемых студентов не выявлено. Средние значения МВЛ у обследованных юношей и девушек составили соответственно 150,04±4,15 л. и 110,83±3,95 л. (табл.).

Среднее значение МВЛ у самарских юношей было выше (160,31±86,05 л.), чем у нижневартовских студентов. У девушек г. Самары МВЛ была меньше - 86,50±40,68 л. [11].

Таким образом, основные спирометрические параметры обследуемых студентов, проживающих и обучающихся в условиях севера (г. Нижневартовск), не выходили за границы нормативных значений, функциональные признаки обструктивных и рестриктивных нарушений не выявлены.

About the authors

I. A. Pogonysheva

Nizhnevartovsk State University

Author for correspondence.
Email: uni@nvsu.ru
ORCID iD: 0000-0002-5759-0270

Candidate of Biological Sciences

Russian Federation, Nizhnevartovsk

V. V. Postnikova

Nizhnevartovsk State University

Email: uni@nvsu.ru
ORCID iD: 0000-0001-7846-7864
Russian Federation, Nizhnevartovsk

E. Yu. Shalamova

Khanty-Mansiysk State Medical Academy

Email: uni@nvsu.ru
ORCID iD: 0000-0001-5201-4496

Doctor of Biological Sciences

Russian Federation, Khanty-Mansiysk

O. N. Ragozin

Nizhnevartovsk State University; Khanty-Mansiysk State Medical Academy

Email: uni@nvsu.ru
ORCID iD: 0000-0002-5318-9623

Doctor of Medical Sciences

Russian Federation, Nizhnevartovsk; Khanty-Mansiysk

M. S. Kuchumov

Nizhnevartovsk State University

Email: uni@nvsu.ru
ORCID iD: 0000-0003-4714-5023
Russian Federation, Nizhnevartovsk

References

Supplementary files