Особенности адаптационных перестроек функционального состояния организма подростков при воздействии факторов окружающей среды

В статье дан анализ современного подхода оценки адаптационных возможностей организма детей и подростков. В качестве критериев диагностики исследована информативность интегральных характе­ристик ритма сердца при оценке приспособительных возможностей организма подростков. Проанали­зированы особенности гемодинамики у современных подростков. Так, для всех возрастных групп бы­ло выявлено достоверное снижение средних значений систолического артериального давления при достоверном повышении значений диастолического артериального давления по сравнению со сверст­никами 80-х годов ХХ в. Представлен анализ механизма регуляции частоты сердечных сокращений, что связано с появлением новых неинвазивных методов исследования состояния вегетативной нерв­ной системы, в том числе спектрального анализа вариабельности сердечного ритма. 

Раскрытие такой категории, как здоровье, имеет различную степень детализации. Едва ли гла­венствующую роль во всем многообразии показателей здоровья занимает адаптивность человека. В течение жизни человек испытывает закономерные адаптивные напряжения, которые наиболее вы­ражены в детском возрасте (особенно школьном). С одной стороны, это обусловлено изменением ре­жима, увеличением физических и умственных нагрузок, с другой — физиологическими процессами перестройки организма. Именно у детей школьного возраста наиболее часто регистрируют невроти­ческие расстройства, предшествующие соматической патологии, формируются хронические заболе­вания, что не может не сказаться на дальнейших периодах онтогенеза человека [1]. С.М.Громбах пи­сал, что «растущий организм приспосабливается более резко, благодаря своей повышенной реактив­ности» [2]. Интегральной характеристикой состояния здоровья является уровень приспособительных возможностей организма, который учитывает и гомеостаз, и функциональные резервы, и степень на­пряжения регуляторных механизмов [3].

Уровень адаптационных возможностей организма вполне может быть использован в качестве критерия для оценки количества здоровья на данном отрезке времени (мощность здоровья) при пер­вичном скрининге.

Особенностью подросткового периода является «скачок» развития, в результате которого в от­носительно короткие сроки происходит завершение ряда морфологических процессов, существенно отличающих подростков от детей и взрослых [4].

Известно также, что школьное обучение, как наиболее стрессонасыщенный период жизнедея­тельности, вносит свои коррективы в процесс онтогенетического развития, главным индикатором которого является здоровье [5]. Школьное обучение существенно увеличивает информационную и психологическую нагрузку и изменяет «экологию действа», что требует должного медицинского со­провождения с целью изучения, коррекции и влияния на физическое и психическое развитие [6].

Изучение морфологических и физиологических параметров растущего организма детей и подро­стков в экстремальных условиях является одной из актуальных проблем возрастной физиологии [7].

Оценка здоровья человека во многом связана с уровнем биологической и социальной адаптации, при этом социальная адаптация опирается на биологические механизмы. Адаптивность организма — непрерывный системный процесс, состоящий из взаимной связи неспецифических и адаптационных реакций, которые формируют относительно стабильное состояние и определяют, в конечном счете, индивидуальные адаптивные возможности [8].

Особый интерес при этом приобретает исследование сенситивных (критических) периодов, во время которых организм особенно чувствителен к внешним воздействиям. Важнейшим звеном в адаптационной перестройке организма является изменение уровня функционирования сердечно­сосудистой системы [9].

Проблема сохранения здоровья учащихся общеобразовательной школы тесно связана с необхо­димостью рационного планирования учебных нагрузок. Поэтому изучение влияния учебных нагрузок на функциональное состояния школьников актуально [10].

Отрицательно сказывается на их здоровье все возрастающий дефицит времени, необходимого на прием, переработку и усвоение чрезмерно большого объема информации [11]. Совокупность этих факторов нередко приводит к отклонениям в физиологических функциях организма, срыву адапта­ции, болезням [12, 13].

Неотъемлемая черта интенсивных способов обучения — лимит времени, поэтому адаптацион­ные механизмы человека работают с высшей степенью напряжения. В этом аспекте актуальным явля­ется изучение характера функциональных изменений, наблюдаемых у учащихся школ с дифференци­рованным обучением [14].

Несмотря на то, что пластичность функциональных систем организма подростка обеспечивает быструю его адаптацию к множеству факторов внешней среды, незавершенность развития физиоло­гических функций и регуляторных механизмов, бурные нейроэндокринные перестройки, происходя­щие в связи с половым созреванием, часто обусловливают неадекватное реагирование на экстремаль­ные воздействия.

Половое созревание опосредуется усилением активности центрального звена гормональной функции гипоталамуса, стимулирующего выделение гонадотропных гормонов гипофиза [15].

Приспособление растущего организма к условиям внешней среды осуществляется на межсис­темном уровне; в достижении одного и того же конечного результата могут участвовать различные функциональные системы, в зависимости от степени их зрелости. Индикатором адаптационных воз­можностей организма может служить показатель взаимодействия различных функциональных систем в ответ на изменения среды; доступным и информативным является показатель вариабельности сер­дечного ритма [16]. Представления о механизмах регуляции частоты сердечных сокращений (ЧСС) постоянно привлекают внимание различных специалистов, что, прежде всего, связано с появлением новых неинвазивных методов исследования состояния автономной (вегетативной) нервной системы, в том числе спектрального анализа вариабельности сердечного ритма. Механизмы формирования волновой модуляции ритма сердца и, следовательно, его спектра все еще остаются во многом неяс­ными, а для их понимания необходимо детальное представление механизмов управления ЧСС [17].

Система кровообращения играет ведущую роль в обеспечении адаптационной деятельности ор­ганизма. Эта роль определяется, прежде всего, ее функцией транспорта питательных веществ и ки­слорода — основных источников энергии для клеток и тканей. Энергетический механизм занимает главное место в процессах адаптации. Именно дефицит энергии является сигналом, запускающим всю цепь регуляторных приспособлений, формирующих необходимый адаптационный потенциал на новом гомеостатическом уровне. Переход от неустойчивого механизма кратковременной (срочной) адаптации связан с усилением мощности клеточных систем синтеза белков и нуклеиновых кислот, что обеспечивается увеличением их митохондриального аппарата [18-21]. Подобный «структурный след» адаптации наблюдается во всех тканях и органах, но наиболее выражен в органах, играющих доминирующую роль в конкретном процессе. Практически в любых проявлениях адаптационной дея­тельности организма необходимость усиления энергетических процессов связана с увеличением транспорта питательных веществ и кислорода и соответственно с увеличением нагрузки на систему кровообращения. Повышение степени напряжения регуляторных механизмов проявляется как усиле­нием активности специфических нейрогормональных систем, так и увеличением корреляции, взаи­модействием элементов в функциональной системе.

Об усилении активности специфических нейрогормональных систем можно судить по повыше­нию активности подкорковых центров, участвующих в регуляции ритма сердца, на основе математи­ческого анализа сердечного ритма [22, 23]. В значительном числе случаев эта система является лими­тирующим звеном адаптации, поэтому вполне обоснованно рассматривать сердечно-сосудистую сис­тему в качестве индикатора адаптационной деятельности целостного организма.

Специфика регуляции сердечной активности со стороны центральной системы обеспечивается возможностью получения прогностической информации об изменении состояния всего организма в целом, поскольку нервная и гуморальная регуляция кровообращения изменяется раньше, чем выде­ляются энергетические, метаболические и гемодинамические нарушения [24].

Периодические колебания сердечного ритма — результат деятельности сложной системы управ­ления. Как и другие биоритмы, ритмические колебания частоты сердечных сокращений являются результатом стохастических нелинейных биологических механизмов, взаимодействующих с изменяю­щимися внешними факторами. Однако большинство физиологических колебаний не являются строго периодическими. Обычно ритмы нерегулярно изменяются с течением времени под действием изме­няющихся внешних факторов и шумовых возмущений [25, 26].

За последние 30 лет изучение вариабельности ритма сердца (ВСР) стало самостоятельным и ак­тивно развиваемым направлением в биологии и медицине [27, 28]. Ритм сердца при этом подходе рассматривается не только как показатель собственно функции ритмовождения синусового узла, но, в большей степени, как интегральный маркер состояния множества систем, обеспечивающих гомео-стаз организма [29]. В частности, актуален вопрос о критериях оценки вариабельности ритма сердца в период роста организма, адекватной общепринятой интерпретации и сравнимости полученных ре­зультатов, с учетом постоянно расширяющегося использования различных математических методов анализа ритма сердца и систем [30-34].

С увеличением возраста число детей и подростков с функциональными нарушениями сердечно­сосудистой системы возрастает. Установлены особенности гемодинамики у современных подрост­ков: во всех возрастных группах выявлено достоверное снижение средних значений систолического АД при достоверном повышении значений диастолического АД по сравнению с таковыми у их свер­стников 80-х годов, что может свидетельствовать об определенных негативных сдвигах в регуляции уровней АД у современных подростков.

При популяционных исследованиях только в 20,5 % случаев у современных детей и подростков отсутствуют изменения на ЭКГ. В 1 % случаев выявляются патологические изменения, обусловлен­ные органической патологией сердечно-сосудистой системы, тогда как у 78,5 % школьников без ор­ганического поражения сердца регистрируются отдельные ЭКГ-синдромы или их сочетания. В 73,0­91,9 % случаев данные изменения выявляются у детей и подростков с отклонениями в физическом развитии или особенностями ростового процесса, преимущественно с дефицитом массы тела или ускоренными темпами роста. Это наиболее отчетливо прослеживается в возрастной группе подрост­ков 10-14 лет и свидетельствует об определенной морфофункциональной незрелости и несовершен­стве нейровегетативного контроля над активацией сердца в период их интенсивного роста и созрева­ния [35].

Таким образом, при изучении закономерностей формирования адаптационных возможностей растущего организма необходимо оценивать функциональные резервы организма, одним из методов, способствующих этому, является метод донозологической диагностики по регуляции структуры сер­дечного ритма.

Список литературы

1. Баранов А.А. Особенности физиологических процессов перестроек организма подростков // Педиатрия. — 2003. —№ 2. — С. 4-7.
2. Сетко А.Г., Карпенко И.Л., Перминова Л.А., Кузнецова Е.И. Оценка риска для здоровья населения при многосредо-вом воздействии химических веществ в зоне влияния предприятия нефтехимического производства // Урал. мед. журнал. — 2010. — № 11. — С. 44-46.
3. Климов П.В., Суржиков Д.В., Болшаков В.В., Суржиков В.Д. Загрязнение окружающей среды индустриального цен­тра, как фактор риска для здоровья населения // Проблемы анал. риска. — 2011. — Т. 8, № 4. — С. 70-81.
4. Лим Т.Е., Фридман К.Б., Шусталов С.Н. Модель изучения риска для здоровья населения от загрязнений автомо­бильным транспортом // Экология человека. — 2011. — № 8. — С. 3-7.
5. Ясницкий Л.Н., Зайцева Н.В., Гусев А.Л., Шур П.З. Нейросетевая модель региона для выбора управляющих воздейст­вий в области обеспечения гигиенической безопасности // Информат. и системы упр. — 2011. — № 3. — С. 51-59.
6. Сараева Н. М. Психологический статус детей, проживающих на экологически «загрязненных» территориях, как по­казатель их адаптации к условиям жизненной среды // Вестн. РУДН. Сер. психол. и пед. — 2010. — № 4. — С. 63-68.
7. Криволапчук И.А., Сухецкий В.К. Психофизиологическая характеристика функционального состояния подростков на разных стадиях адаптации полового созревания в условиях напряженной информационной нагрузки // Физиология челове­ка. — 2005. — Т. 31, № 6. — С. 13-25.
8. Савилов Е. Д., Выборова С.А. Состояния адаптации как показатель здоровья // Гигиена и санитария. — 2006. — № 3. — С. 7-8.
9. Соколова А.Я., Гречкина Л.И. Физическое развитие и состояние сердечно-сосудистой системы у молодых людей в зависимости от уровня двигательной активности // Физиология человека. — 2005. — Т. 32, № 2. — С. 93-98.
10. Дадоев Л.Я., Усынин А.М., Вагнер Н.И., Тутатчиков А.Т. Функциональное состояние учащихся 11-12 лет в условиях интенсивных учебных нагрузок по данным анализа вариабельности сердечного ритма // Физиология человека. — 2003. — Т. 29. — № 4. — С. 62-65.
11. Фарбер Д.А., Игнатьева И.С. Влияние нейроэндокрийных сдвигов пубертатного периода на реализацию рабочей па­мяти у подростков // Физиология человека. — 2006. — Т. 32, № — С. 5-14.
12. Золотникова Г.П., Кургуз Р.В. Соматометрические и физиологические показатели физического развития учащихся профессиональных лицеев, проживающих в техногенно-загрязненных районах Брянской области // Проблемы регион. эко­логии. — 2011. — № 2. — С. 138-141.
13. Сетко А.Г., Карпенко И.Л., Перминова Л.А., Кузнецова Е.И. Оценка риска для здоровья населения при многосредо-вом воздействии химических веществ в зоне влияния предприятия нефтехимического производства // Урал. мед. журнал. — 2010. — № 11. — С. 44-46.
14. Кургуз Р. В. Психофизиологические показатели учащихся профессиональных лицеев из экологически различных районов Брянской области // Вестн. востанов. мед. — 2011. — № 4. — С. 48-50.
15. Даян А.В., Оганнисян А.О., Геворкян Э.С., Баклаваджян О.Г., Минасян С.М., Мкртян М.Р. Реакция сердечной дея­тельности старшеклассников школ с дифференцированным обучением на экзаменационный стресс // Физиология человека.— Т. 29, № 2. — С. 37-43.
16. Сухарев А.Г. Формирование адаптационных возможностей организма детей и подростков // Вестник РАМН. — 2006.
17. № 8. — С. 15-18.
18. Ноздрачев А.Д., Кочельников С.А., Мажара Ю.П., Наумов Н.М. Один из взглядов на управление сердечным рит­мом — интракардиальная регуляция // Физиология человека. — 2005. — Т. 31, № 2. — С. 116-129.
19. Мингазова Э.Н., Меркулова Н.А. Прогнозирование заболеваемости детского населения в связи с изменением загряз­нения атмосферного воздуха (на примере Владикавказа) // Здоровье населения и среда обитания. — 2011. — № 6. — С. 13­
20. Бобко Н.Т. Состояние сердечно-сосудистой системы у диспетчеров электрических сетей // Медицина труда и про­мышленная экология. — 2002. — № 3. — С. 8-11.
21. Еремейшвили А.В., Фираго А.Л. Влияние антропогенной нагрузки на содержание тяжелых металлов в биосубстратах детей // Экология человека. — 2011. — № 10. — С. 29-33.
22. Демидко Н.Н., Гайнанова Н.К., Мирошкин Д.Г., Казликина Н.Б. Особенности состояния сердечно-сосудистой систе­мы подростков в городах с разным уровнем промышленного загрязнения // Экология человека. — 2011. — № 7. — С. 27-32.
23. Булдакова Т.И., Игнатьева Е.В., Ляпина Н.С., Суятинов С.И. Оценка состояния человека и выделение групп риска развития хронических заболеваний // Системный анализ и управление в биомед. системах. — 2011. — Т. 10, № 2. — С. 391­
24. Колесникова Л.И., Загарских Н.Ю., Колесников С.И., Долгих В.В. Медико-социальные аспекты формирования нару­шений репродуктивного потенциала у мальчиков подросткового возраста, проживающих в промышленных центрах. — Но­восибирск: Наука, 2010. — 96 с.
25. Beale Linda, Hodgson Susan, Abellan Juan Jose, LeFerre Sam, Jarup Lars.Оценка территориальных связей между здо­ровьем и окружающей средой: средство быстрого исследования // Health Perspect. — 2010. — Vol. 118, No. 9. — Р. 1306-1312.
26. Киселев, Киричук В.Ф., Посненкова О.М., Гриднев В.И. Изучение природы периодических колебаний сердечного ритма на основе проб с управляемым дыханием //Физиология человека. — 2005. — Т. 31, № 3. — С. 76-83.
27. Downs Timothy J, Ogneva-Himmelberger Velena, Aupont Onesky, Wang Vangyang, Raj Ann, Zimmerman Paula, Goble Robert, Taylor Octavia, Ghurchill Linda, Lemay Celeste.Стратификация территориальной выборки на основе уязвимости для Национального исследования у детей (округ Вустер, Массачусетс): охват колебаний факторов окружающей среды и соци­альной демографии относительно здоровья // Environ. Health Persp — 2010. — Vol. 118, No. 9. — Р. 1318-1325.
28. Chuang Kai-Jen, Van Vuan-Horng, Chiu Shu-Yi, Cheng Tsun-Jen.Долговременное воздействие загрязнения воздуха и факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний у пожилых людей на Тайване // And Environ. Med. — 2011. — Vol. 68, No. 1. — Р. 64-68.
29. Shifield Th., Bergon A., Brag-Remscell. D. et al. Recommendation for standartisation of instrumentation and practice in the use of ambulatory electrocardiography // Circulation. — 1985. — Vol. 71. — 626-631.
30. Макаров Л.М., Белозеров Ю.М., Белоконь Н.А. и др. Характеристика циркадной вариабельности частоты сердечных сокращений в период холтеровского мониторирования // Кардиология. — 1997. — № — С. 68-72.
31. Петров С.Б. Эколого-эпидемиологическая оценка влияния взвешенных веществ в атмосферном воздухе на развитие болезней системы кровообращения // Экология человека. — 2011. — № — С. 3-7.
32. Bruce-Lorw Stewart S., Cotterrell David, Jones Gareth E.Вариабельность сердечного ритма во время экспозиции при высокой температуре окружающей среды // Aviat., Space and Environ. Med. — 2006. — 77, No. 9. — P. 915-920.
33. Лютикова Л.Н., Салтыкова М.М., Рябыкина Г.В., Мареев В.Ю. Методика анализа суточной вариабельности ритма сердца // Кардиология. — 1995. — № 1. — С. 45-50.
34. Макрова Л.М. Особенности вариабельности циркадного ритма сердца в условиях свободной активности // Физиоло­гия человека. — 1998. — Т. 24, № 2. — С. 56-62.
35. Рубановский В.Б., Гиренко Л.А., Айдман Р.Н. Особенности морфофункционального развития мальчиков 7-14 лет разных типов адаптационного реагирования // Физиология человека. — 2003. — Т. 29, № 3. — С. 48-53.
36. Зорина И.Г. Донозологические нервно-психические заболевания у школьников и их связь с экологическими факторами // Вестн. РАМН. — 2012. — № 7. — 30-34.