Характеристика сезонных изменений внешнего дыхания у детей-северян 11–14 лет
На правах рукописи
ЗАВЬЯЛОВА Александра Александровна ХАРАКТЕРИСТИКА СЕЗОННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ У ДЕТЕЙ-СЕВЕРЯН 11–14 ЛЕТ 03.03.01 – Физиология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Архангельск – 2012
Работа выполнена на кафедре гигиены и медицинской экологии Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Северный государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации
Научный консультант: доктор биологических наук, доцент Щербина Федор Александрович Пащенко Владимир Петрович
Официальные оппоненты:
доктор медицинских наук, профессор ГБОУ ВПО СГМУ (г. Архангельск) Минздравсоцразвития России, профессор кафедры нормальной физиологии Лукманова Наталья Борисовна кандидат биологических наук, доцент ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова», заведующая кафедрой теоретических основ физической культуры
Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Российский университет дружбы народов»
Защита диссертации состоится «24» мая 2012 года в «12» часов на заседании диссертационного совета Д 212.008.04 при Северном (Арктическом) федеральном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 163045, г. Архангельск, пр. Бадигина, д. 3.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоно сова».
Автореферат разослан «21» апреля 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Старцева Лариса Федоровна
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования. Среди ведущих факторов, определяющих специфику Севера, выделяют большую группу пульмонотропных, оказыва ющих непосредственное влияние на систему внешнего дыхания (Скрипаль Б.А. и др., 1992;
Abraham P., 2001;
Величковский Б.Т., 2005;
Гудков А.Б., Попова О.Н., 2009). На протяжении года в соответствии с циклом естествен ных сезонных компенсаторно-приспособительных реакций, направленных на уравновешивание с внешней средой, функциональное состояние системы внешнего дыхания изменяется (Евдокимов В.Г., 1982;
Логинова Т.П., 2006;
Кочан Т.И., 2007;
Варламова Н.Г. и др., 2008). При этом оценка степени на пряжения системы дыхания и диапазона ее компенсаторных возможностей представляют собой одну из важных проблем физиологии и пульмонологии (Грибанов А.В., 1983;
Гришин О.В., Устюжанинова Н.В., 2006;
Иржак Л.И., 2006;
Агаджанян Н.А. и др., 2009;
Анохин М.И., 2012).
В настоящее время имеются исследования о влиянии климатических факторов Севера на дыхательную систему взрослых в различные сезоны года (Бартош О.П., 2003;
Евдокимов В.Г., 2004;
Варламова Н.Г., Евдокимов В.Г., 2006;
Варламова Н.Г. и др., 2008;
Мишина Е.А., 2007;
Чеснокова В.Н., 2010;
Ефимова Н.В., Попова О.Н., 2012). Однако взаимодействие организма ребенка с окружающей средой имеет свои особенности и закономерности.
Процессы роста и дифференцировки в организме ребенка обусловливают высокую чувствительность к изменению среды и служат одним из инди каторов ее влияния (Алексеев С.В. и др., 1993;
Макарова В.И. и др., 1997;
Агаджанян Н.А. и др., 2006). Вместе с тем научные исследования по изуче нию функционирования системы внешнего дыхания у детского населения в различные сезоны года немногочисленны (Евдокимов В.Г., 1982;
Чупакова Л.В., Щербина Ф.А., 2012).
Дети среднего школьного возраста испытывают морфофункциональную перестройку внутренних органов и систем, связанную с пубертатным скач ком роста, что определяет их большую уязвимость по сравнению с детьми других возрастов. Для ребенка 11-14 лет характерны неравномерность рос та и созревания отдельных легочных структур, несовершенство нейрогу моральной регуляции внешнего дыхания, что приводит к функциональной нестабильности системы дыхания и повышению ее чувствительности к воздействию неблагоприятных природно-климатических факторов Севера.
Однако в настоящее время данные по изучению функции внешнего ды хания у детей 11-14 лет в годовом цикле носят фрагментарный характер (Лебедева О.П., 2002;
Рогачевская О.В., 2002), что отражает необходимость дальнейшего изучения этого вопроса.
Цель и задачи исследования. Цель работы – установить особенности сезонных изменений системы внешнего дыхания у детей среднего школьно го возраста (11-14 лет), родившихся и постоянно проживающих в условиях Европейского Севера России.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Исследовать в различные сезоны года статические легочные объемы и емкости у детей 11- 14 лет, жителей г. Архангельска.
2. Изучить вентиляционные показатели, предельные и резервные возмож ности системы внешнего дыхания у обследованных детей в течение года.
3. Определить годовую динамику показателей проходимости дыхатель ных путей у детей-северян среднего школьного возраста.
4. Проанализировать показатели легочного газообмена и оценить эконо мичность кислородных режимов в годовом цикле у обследуемого контин гента.
Научная новизна. Впервые установлены сезонные особенности функцио нального состояния системы внешнего дыхания у детей 11-14 лет, жителей Европейского Севера. Показано, что наиболее выраженные компенсаторно приспособительные реакции системы внешнего дыхания возникают в пере ходные периоды года (весной, осенью). Выявлено, что в системе внешнего дыхания самые значительные изменения в динамике годового цикла наблю даются в показателях бронхиальной проходимости и легочного газообмена в сравнении с величинами статических и динамических легочных объемов, которые изменяются в меньшей степени. Установлено, что в течение годово го цикла наименьшая экономичность кислородных режимов наблюдается в осенний период.
Практическая значимость. Выявленные особенности сезонных измене ний системы внешнего дыхания у детей среднего школьного возраста, уро женцев Европейского Севера, позволяют охарактеризовать компенсаторно приспособительные процессы, протекающие в детском организме под влиянием природно-климатических факторов, дополняя этим сведения по возрастной и экологической физиологии.
Материалы исследования используются в учебном процессе на экс периментальной базовой кафедре экологической физиологии и биохимии Института физиологии природных адаптаций УрО РАН (акт о внедре нии от 20.02.2012), на кафедре нормальной и патологической физиологии ГОУ ВПО ХМАО-Югры «Ханты-Мансийской государственной медицинской академии» (акт о внедрении от 14.03.2012), на кафедре гигиены и медицин ской экологии Северного государственного медицинского университета (акт о внедрении от 16.03.2012).
Полученные результаты могут быть использованы для составления базы данных для дальнейших исследований в рамках изучения сезонных измене ний дыхательной системы у детей.
Основные положения, выносимые на защиту. 1. Наиболее выражен ные изменения показателей системы внешнего дыхания у детей среднего школьного возраста, жителей Европейского Севера, наблюдаются в переход ный период от теплого времени года к холодному (осенью). 2. Среди показа телей, характеризующих состояние системы внешнего дыхания, наибольшие изменения в годовом цикле происходят со стороны бронхиальной проходи мости и легочного газообмена. 3. Сезонная динамика показателей внешнего дыхания у девочек более выражена, чем у мальчиков.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на научной конференции «Актуальные вопросы гигиены и медицинской эко логии на Севере» (к 75-летию кафедры гигиены и медицинской экологии) (Архангельск, 2010);
на IV Архангельской международной медицинской на учной конференции молодых ученых и студентов (к 300-летию со дня рож дения М.В. Ломоносова) (Архангельск, 2011);
на международной научно практической конференции «Циркумполярная медицина: влияние факторов окружающей среды на формирование здоровья человека» (Архангельск, 2011);
на Итоговой научной сессии СГМУ и СНЦ Северо-Западного отде ления РАМН «Медицинские школы Европейского Севера: от науки к прак тике» (Архангельск, 2011);
на I Международной заочной электронной кон ференции «Кислотно-основной и температурный гомеостазис» (Сыктывкар, 2011);
на научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Северного (Арктического) федерально го университета имени М.В. Ломоносова «Развитие Северо-Арктического региона: проблемы и решения» (Архангельск, 2012);
на V Архангельской международной медицинской научной конференции молодых ученых и сту дентов (Архангельск, 2012), на заседании проблемной комиссии СГМУ по экологии, физиологии труда, гигиене и безопасности в чрезвычайных си туациях (Архангельск, 2012). По материалам диссертации опубликовано печатных работ, из которых 3 в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 125 страницах машинописного текста и состоит из введения, трех глав, заключения, выво дов и практических рекомендаций. Работа проиллюстрирована 5 таблицами и 24 рисунками. Список литературы включает 211 отечественных и 58 за рубежных публикаций.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Исследование функции внешнего дыхания проводилось зимой (январь), весной (апрель), летом (июнь) и осенью (ноябрь) у одной и той же группы детей – 25 мальчиков и 35 девочек среднего школьного возраста, родившихся и постоянно проживающих в г. Архангельске.
Обследование контингентов осуществлялось на базе МОУ СОШ № с соблюдением этических норм, изложенных в Хельсинкской декларации и Директивах Европейского общества (8/609 ЕС), и одобрено локальным Ко митетом по этике Северного государственного медицинского университета № 01/10 от 18.01.2010 г.
На основании сбора анамнеза, результатов последнего периодического медицинского осмотра, проведенного на базе учебного учреждения, а также, данных объективного осмотра была установлена группа здоровья ребенка.
Для обследования были отобраны дети I – II групп здоровья. В число об следованных не были включены дети: имеющие хронические заболевания, имеющие острые заболевания и жалобы в день обследования.
Измерение антропометрических данных (длины тела, массы тела и окруж ности грудной клетки) осуществлялось до начала обследования по общепри нятой методике. В связи с тем, что значимые различия между сезонами года по показателям антропометрии отсутствовали как у мальчиков, так и у де вочек (p 0,05), расчет и анализ должных величин для спирометрических показателей по сезонам года не проводился.
С целью изучения функционального состояния системы внешнего ды хания у детей был использован метод спирографии. Для обследования ис пользовали спирограф микропроцессорный портативный СМП-21/01-“Р-Д” (Россия), который обеспечивал приведение измеренных и вычисленных объ емных и скоростных показателей к стандартным газовым условиям (BTPS).
Измерения проводились в первой половине дня при дыхании атмосферным воздухом в помещении в условиях температурного комфорта и относи тельного покоя в положении сидя, через 1,5 – 2 часа после принятия пищи, после предварительной тренировки обследуемого. Тренировка согласно ре комендациям Н.А. Шалкова (Шалков Н.А., 1957) заключалась, прежде всего, в ознакомлении обследуемых с применяемой аппаратурой. При этом ребенка обучали спокойному дыханию в спирограф, а также правильному выполне нию маневров при исследовании ЖЕЛ, ФЖЕЛ и МВЛ.
В годовом цикле были изучены следующие показатели: 1. Статиче ские легочные объемы: дыхательный объем (ДО), резервный объем вдоха (РОвд), резервный объем выдоха (РОвыд), и жизненная емкость легких (ЖЕЛ);
2. Динамические легочные объемы: минутный объем дыхания (МОД), час тота дыхания (ЧД), максимальная вентиляция легких (МВЛ), рассчитывал ся резерв дыхания (РД);
3. Показатели проходимости воздухоносных путей:
форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ), объем форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1), пиковая объемная скорость (ПОС), мак симальная объемная скорость при выдохе 25, 50 или 75 % ФЖЕЛ (МОС25, МОС50, МОС75 соответственно), средняя объемная скорость на участке 25–75 % ФЖЕЛ (СОС25-75), рассчитывался индекс Генслера (ИГ).
Кроме спирографического исследования был проведен анализ газового состава выдыхаемого воздуха. При помощи газоанализатора ПГА-200 в вы дыхаемом воздухе определялось процентное содержание кислорода (FeO2) и углекислого газа (FeСO2) с последующим расчетом относительной величины потребления кислорода (ПО2/кг) (Аулик И.В., 1990) и минутного выделения углекислого газа (ВУГ) (Кузнецова Т.Д., Назарова Н.Б., 1976).
В помещении, где осуществляли исследование, измеряли температуру воздуха и атмосферное давление, для того, чтобы привести величину по требления кислорода и выделение углекислоты к стандартным физическим условиям (STPD) (Анохин М.И., 2003).
Для оценки экономичности внешнего дыхания определялись следующие показатели: вентиляционный эквивалент (ВЭ), дыхательный коэффициент (ДК), кислородный эффект одного дыхательного цикла (О2RC). С целью опре деления эффективности вентиляции и газообмена в легких рассчитывался коэффициент использования кислорода (КИО2).
Анализ полученных результатов исследования проводился с помощью статистического пакета SPSS 18.0. Проверка на нормальность распределе ния данных осуществлялась при помощи критерия Шапиро-Уилк (для вы борок до 50 наблюдений). Результаты описательной статистики для данных, подчиняющихся закону нормального распределения, представлялись в виде среднего значения (М) и стандартного отклонения (s), для данных, не под чиняющихся закону нормального распределения – в виде медианы (Me), пер вого и третьего квартиля (Q1 и Q3 соответственно). В случае нормального распределения данных использовался дисперсионный анализ для зависимых выборок, для попарных сравнений – t-критерий Стьюдента для зависимых выборок с поправкой Бонферрони. В случае распределения данных отлич ного от нормального – использовался дисперсионный анализ по Фридману, для попарных сравнений – критерий Вилкоксона для зависимых выборок с поправкой Бонферрони. Критический уровень значимости (p) для всех про веряемых статистических гипотез принимался равным 0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Статистическая обработка полученных данных показала, что у здоро вых детей среднего школьного возраста, жителей г. Архангельска, в системе внешнего дыхания в течение года происходят значимые функциональные перестройки.
Так, при анализе динамики статических легочных объемов и емкостей в годовом цикле установлено, что величина ЖЕЛ зависела от сезона года, как у мальчиков, так и у девочек (табл. 1). В группе девочек значения показателя ЖЕЛ были статистически значимо больше осенью, летом и зимой по срав нению с весной, в группе мальчиков – осенью по сравнению с зимой, весной и летом. Максимальные значения ЖЕЛ регистрировались в осенний период года, минимальные – в весенний. Так, осенью в группе девочек величина ЖЕЛ превышала летнее значение на 7 % (p 0,001), в группе мальчиков на 4,8 % (p 0,01), весной показания ЖЕЛ в группе девочек были снижены по сравнению с летом на 3,5 % (p 0,01), в группе мальчиков на 5,3 % (p 0,05).
Повышенную ЖЕЛ в осенний период года по сравнению с весенним, веро ятно, можно расценивать как компенсаторно-приспособительную реакцию организма направленную на увеличение площади дыхательной поверхности легких, обеспечивающей газообмен (Ferguson G.T. et al., 2000), и на улучше ние параметров кондиционирования воздуха (Варламова Н.Г. и др., 2008).
При фракционном анализе ЖЕЛ, установлено, что фактическая величи на РОвд зависела от сезона года у девочек и была значимо больше зимой по сравнению с весной. В обеих группах максимальные значения РОвд наблю дались зимой и осенью, минимальные – весной. Значения РОвыд зависели от сезона года у мальчиков и были статистически значимо больше летом, чем зимой и весной. Так, летом величина РОвыд превышала зимнее значение на 30 % (p 0,01), весеннее на 18,3 % (p 0,05). Максимальные показания РОвыд в обеих группах приходились на лето и осень, минимальные на зиму.
Повышение величин резервных объемов вдоха и выдоха в осенний период года, вероятно, является проявлением компенсаторно-приспособительных реакций внешнего дыхания, направленных на обеспечение повышающихся к зиме энергозатрат организма и способствующих демпфированию неблаго приятных климатических факторов.
Демонстративным показателем функции системы внешнего дыхания является величина ДО (Давидовская Е.И. и др., 2005). Показатель ДО за висел от сезона года у девочек и был статистически значимо больше зимой по сравнению с весной, и осенью по сравнению с летом. Максимальные значения ДО в группе девочек наблюдались осенью, минимальные летом.
Таблица Показатели легочных объемов и емкостей в различные сезоны года у детей 11–14 лет, уроженцев Европейского Севера n = 35 (д), n = 25 (м) Сезон года Показатели Пол p р1-2 р1-3 р1-4 р2-3 р2-4 р3- зима (1) весна (2) лето (3) осень (4) д2 3,52 ± 0,53 3,29 ± 0,47 3,41 ± 0,52 3,65 ± 0,48 0,001 *** ** *** *** ЖЕЛ, л м 3,89 ± 0,71 3,78 ± 0,76 3,99 ± 0,87 4,18 ± 0,83 0,001 ** * *** ** д 1,43 ± 0,43 1,18 ± 0,39 1,37 ± 0,53 1,42 ± 0,48 0,021 ** РОвд, л м2 1,63 ± 0,67 1,33 ± 0,54 1,38 ± 0,6 1,47 ± 0,48 0, 1,51 1,61 1,72 1, д1 0, (1,15;
2,11) (1,32;
1,98) (1,38;
2,09) (1,43;
2,36) РОвыд, л м2 1,61 ± 0,47 1,88 ± 0,59 2,3 ± 0,88 2,12 ± 0,82 0,001 ** * 0,45 0,42 0,4 0, д1 0,003 * ** (0,38;
0,53) (0,33;
0,49) (0,32;
0,48) (0,38;
0,56) ДО, л 0,49 0,49 0,46 0, м1 0, (0,41;
0,53) (0,41;
0,58) (0,37;
0,53) (0,38;
0,54) Примечание. Различия между сезонами статистически значимы: * – p 0,05;
** – p 0,01;
*** – p 0,001.
Сравнение зависимых выборок осуществлялось:
– непараметрическим критерием Т-Вилкоксона, (Ме (Q1;
Q3));
– параметрическим критерием Т-Стъюдента, (М ± s).
Так, в осенний период года величина ДО превышала летнее значение на 15 % (p 0,01). Увеличение глубины дыхания в группе девочек в холодный (зимой) и переходный (осенью) периоды года, вероятно, способствует увеличению количества функционирующих альвеол.
Известно, что показатель МОД является непосредственным результатом работы системы внешнего дыхания (Гришин О.В. и др., 2004). Исследова ние величины МОД показало, что ее изменения зависели от сезона года в группе девочек и значения МОД были статистически значимо выше осенью по сравнению с летом и весной (табл. 2). Так, осенью в группе девочек вели чина МОД превышала летнее значение на 12,2 % (p 0,05). Максимальные значения МОД у девочек наблюдались в осенний, у мальчиков – в осенний и весенний периоды года. Минимальные – у девочек – весной, у мальчи ков – летом. Увеличение МОД в осенний период года может являться важной приспособительной реакцией внешнего дыхания в ответ на повышенную по требность организма в кислороде, направленную на обеспечение усиленного тканевого метаболизма, при повышенных энергозатратах.
Как у мальчиков, так и у девочек статистически значимые различия меж ду сезонами года по показателю ЧД выявлены не были, однако наблюдалась тенденция к увеличению ЧД от зимы к осени в обеих группах.
Поскольку, величина МОД определяется не только частотой, но и глу биной дыхания, увеличение МОД в осенний период года в группе девочек достигалось преимущественно за счет возрастания ДО (см. табл. 1), что яв ляется более рациональным, чем за счет ЧД, поскольку известно, что такой способ увеличения МОД не приводит к снижению эффективности вентиля ции альвеол (Кузнецова Т.Д. и др., 1991;
Рапопорт Ж.Ж., 1979).
При оценке вентиляционной функции легких немаловажное значение име ет вопрос о резервах дыхательной системы. Считается, что их можно оценить по показателю МВЛ. Анализ полученных результатов показал, что значения МВЛ зависели от сезона года в группе девочек и были статистически значимо выше летом по сравнению с весной. Так, летом в группе девочек величина МВЛ превышала значение МВЛ весной на 8 % (p 0,05). Как у девочек, так и у мальчиков максимальные значения МВЛ приходились на осень, что говорит о максимальных функциональных способностях системы внешнего дыхания в переходный период от теплого времени года к холодному.
Наряду с МВЛ большое значение в определении функционального со стояния дыхательной системы имеет определение показателя РД. Величина РД показывает способности обследуемого увеличить вентиляцию. Исследо вание показало значимые различия между сезонами года по показателю РД в группе девочек. Величина РД была статистически значимо больше летом по сравнению с весной.
Таблица Показатели динамических легочных объемов в различные сезоны года у детей 11–14 лет, уроженцев Европейского Севера n = 35 (д), n = 25 (м) Сезон года Показатели Пол p р1-2 р1-3 р1-4 р2-3 р2-4 р3- зима (1) весна (2) лето (3) осень (4) д2 7,38±1,41 7,06±1,66 7,24±1,61 8,12±1,43 0,018 * * МОД, л/мин м 8,32±1,24 8,82±1,89 8,08±1,79 8,53±1,79 0, 15 17 17 д1 0, (13,5;
18,5) (15;
20) (14,5;
22) (15;
21) ЧД, кол/мин 17 18 18 м1 0, (15;
19) (15;
19) (15;
19) (16;
20) д2 90,88±19,89 88,1±16,88 95,75±14,81 98,74±21,16 0,013 * МВЛ, л/мин м 103,96±26,06 100,04±22,94 99,31±22,71 110,52±31,86 0, д 83,5±19,86 81,04±16,93 88,5±14,49 90,62±21,71 0,028 * РД, 95,64 87,79 86,47 90, л/мин м1 0, (79,02;
111,32) (81;
112,64) (77,3;
99,81) (81,11;
128,42) Примечание. Различия между сезонами статистически значимы: * – p 0,05;
** – p 0,01;
*** – p 0,001.
Сравнение зависимых выборок осуществлялось:
– непараметрическим критерием Т-Вилкоксона, (Ме (Q1;
Q3));
– параметрическим критерием Т-Стъюдента, (М ± s).
Так, летом величина РД превышала значение РД весной на 8,4 % (p 0,05).
Максимальные значения РД приходились на осень (у девочек), зиму и осень (у мальчиков). Минимальные – на весну (у девочек) и лето (у мальчиков).
Эффективность выполнения легкими специфической функции внешнего газообмена во многом определяется состоянием воздухоносных путей.
Весьма чувствительным к выявлению даже незначительно выраженных изменений бронхиальной проходимости и удобным для их оценки в динами ке является показатель ОФВ1 (Белов А.А., Лакшина Н.А., 2000). Величина ОФВ1 зависела от сезона года в группе девочек и была статистически значи мо выше в осенний период года по сравнению с весенним и летним (табл. 3).
Так, осенью в группе девочек величина ОФВ1 превышала летнее значение на 9 % (p 0,05). В обеих группах максимальные значения ОФВ1 наблюдались осенью, минимальные – весной (у девочек) и летом (у мальчиков).
Пиковая объемная скорость позволяет судить о максимальной скоро сти, достигаемой в процессе форсированного выдоха (Копытова Н.С., Гудков А.Б., 2007). Установлено, что показатель ПОС зависел от сезона года у девочек и был статистически значимо выше осенью по сравнению с остальными сезонами года. Так, осенью в группе девочек величина ПОС превышала летнее значение на 17,5 % (p 0,01). В обеих группах значения ПОС были максимальны осенью и минимальны зимой.
Максимальные значения ОФВ1 и ПОС как у мальчиков, так и у девочек осенью указывают на более лучшую бронхиальную проходимость на уровне крупных бронхов в переходный период года от теплого к холодному.
Проведенные исследования показали, что значения МОС25 и МОС50 за висели от сезона года в группе девочек и были статистически значимо выше осенью по сравнению с другими сезонами года. Так, осенью величина МОС25 превышала летнее значение на 16,9 % (p 0,01), показатель МОС на 17,9 % (p 0,01). В обеих группах максимальные значения МОС25 и МОС50 наблюдались осенью, минимальные у девочек – весной, у мальчиков летом (МОС25) и и зимой (МОС50). Повышение значений МОС25 и МОС50 у девочек в осенний период года свидетельствуют о снижении сопротивления дыхательных путей току воздуха на уровне крупных и центральных бронхов (выше 7-8-й генерации) (Анохин М.И., 2012) в переходный период года от теплого к холодному.
Известно, что величина СОС25-75 в меньшей степени зависит от произ вольного усилия обследуемого и более объективно отражает проходимость воздухоносных путей (Старшов А.М., Смирнов И.В., 2003). Установле но, что показатель СОС25-75 зависел от сезона года в группе девочек и был статистически значимо выше осенью по сравнению с весной и летом.
Таблица Показатели форсированных дыхательных проб в различные сезоны года у детей 11–14 лет, уроженцев Европейского Севера n = 35 (д), n = 25 (м) Сезон года Показатели Пол p р1-2 р1-3 р1-4 р2-3 р2-4 р3- зима (1) весна (2) лето (3) осень (4) д1 2,49(1,68;
2,88) 2,32(1,92;
2,71) 2,55(2,04;
2,89) 2,78(2,54;
3,21) 0,001 * * ОФВ1, л/c м 2,83(1,78;
3,42) 2,73(2,38;
3,2) 2,39(1,68;
2,65) 2,97(2,36;
3,26) 0, д 4,31±1,28 4,33±1,37 4,73±1,15 5,56±1,07 0,001 *** *** ** ПОС, л/c м1 4,86(3,55;
5,92) 5(4,19;
5,75) 5,11(4,33;
5,79) 5,53(4,36;
6,25) 0, д2 3,83±1,34 3,77±1,31 4,26±1,11 4,98±1,11 0,001 *** *** ** МОС25, л/c м 4,5(3,3;
5,34) 4,38(3,84;
5,33) 4,25(3,58;
5,37) 4,5(3,8;
5,42) 0, д 3,32±1,25 3,2±1,07 3,47±0,83 4,09±0,91 0,001 ** *** ** МОС50, л/c м2 3,67±1,21 3,85±0,95 3,86±0,93 4±0,89 0, д2 3,08±1,09 3±0,95 3,17±0,73 3,62±0,86 0,005 ** * СОС25-75, л/c м 3,45±1,05 3,56±0,91 3,51±0,87 3,64±0,87 0, Примечание. Различия между сезонами статистически значимы: * – p 0,05;
** – p 0,01;
*** – p 0,001.
Сравнение зависимых выборок осуществлялось:
– непараметрическим критерием Т-Вилкоксона, (Ме (Q1;
Q3));
– параметрическим критерием Т-Стъюдента, (М ± s).
Так, осенью в группе девочек величина СОС25-75 превышала летнее значение на 14,2 % (p 0,05) (рис. 1). Увеличенные значения показателя СОС25-75 в группе девочек в осенний период года свидетельствует о снижении сопро тивления дыхательных путей потоку воздуха на уровне средних бронхов ниже 7–8-й генерации разветвления (Анохин М.И., 2003).
Рис.1. Величина СОС25-75 в различные сезоны года у детей среднего школьного возраста, жителей Европейского Севера Примечание. За 100 % принята величина СОС25-75 в летний период года.
Различия по сравнению с летним сезоном статистически значимы:
* – p 0,05.
Важнейшим показателем, характеризующим обмен газов между альвео лярным воздухом и кровью легочных капилляров является величина ПО2.
Анализ полученных результатов показал зависимость показателя относи тельной величины ПО2 (ПО2/кг) от сезона года (табл. 4). Так, у девочек ве личина ПО2/кг осенью превышала летнее значение на 14,8 % (p 0,05), в группе мальчиков на 17,8 % (p 0,05).
В связи с тем, что величина ПО2/кг в большей степени определяется уров нем метаболизма (Иржак Л.И., 2006), можно предположить, что в переход ный период от теплого времени года к холодному (осенью), у детей 11-14 лет жителей Европейского Севера наблюдается интенсификация окислительных процессов, а, следовательно, и повышение потребности в кислороде, что, ве роятно, является компенсаторно-приспособительным механизмом в ответ на снижение температуры окружающего воздуха.
Таблица Показатели легочного газообмена и его экономичности в различные сезоны года у детей 11–14 лет, уроженцев Европейского Севера n = 35 (д), n = 25 (м) Сезон года Показатели Пол p р1-2 р1-3 р1-4 р2-3 р2-4 р3- зима (1) весна (2) лето (3) осень (4) д2 6,43±1,96 7,03±2,26 7,04±1,85 8,08±2,04 0,004 ** * ПО2/кг, мл/мин/кг м1 6,61(5;
7,54) 7,7(6,7;
8,9) 6,11(5,63;
7,9) 7,2(6,16;
8,5) 0,008 * д2 16,95±0,84 16,39±0,68 16,26±0,49 16,03±0,69 0,001 * ** *** FeO2, % м 16,9±0,77 16,47±0,59 16,57±0,61 16,2±0,58 0,001 ** * д 1,97(1,75;
2,09) 1,6(1,34;
1,9) 1,62(1,38;
1,75) 1,89(1,67;
2,03) 0,001 * ** * ** FeCO2,% м2 1,87±0,26 1,59±0,4 1,69±0,33 1,8±0,3 0,006 * 110,4 93 92,2 121, д1 0,001 * ** ** ВУГ, (94,65;
139) (72,85;
120,8) (72,7;
111,2) (111,5;
145,9) мл/мин м2 127,8±23,56 115,9±36,5 107,1±33,86 125,56±29,45 0,042 * 15,39 18,65 17,88 22, д1 0,007 * * ** (12,91;
21,01) (12,73;
21,55) (13,94;
21,98) (17,51;
27,04) O2RC, мл м2 19,06±5,82 21,86±5,81 19,49±6,21 21,49±5,63 0, Примечание. Различия между сезонами статистически значимы: * – p 0,05;
** – p 0,01;
*** – p 0,001.
Сравнение зависимых выборок осуществлялось:
– непараметрическим критерием Т-Вилкоксона, (Ме (Q1;
Q3));
– параметрическим критерием Т-Стъюдента, (М ± s).
При изучении динамики минутного ВУГ, было выявлено, что в группе девочек несмотря на то, что FeСО2 в выдыхаемом воздухе осенью было ми нимальным, величина минутного ВУГ была максимальна, что достигалось за счет повышения величины МОД (см. табл. 2), преимущественно за счет ДО (см. табл. 1) и в небольшой степени ЧД, для обеспечения должного выведе ния углекислого газа. В группе мальчиков повышение показателя минутного ВУГ осенью не наблюдалось, максимальные значения регистрировали в зим ний период года (на 29,3 % больше по сравнению с летом, p 0,05).
Об экономичности кислородных режимов в организме позволяет судить показатель O2RC. Исследование величины O2RC показало, что ее изменения зависели от сезона года в группе девочек и O2RC была статистически зна чимо выше осенью по сравнению с зимой, весной и летом. Так, осенью в группе девочек величина O2RC превышала летнее значение O2RC на 26 % (p 0,01) (рис.2). Максимальные значения O2RC у девочек приходились на осень, у мальчиков на весну и осень, минимальные на зиму в обеих группах.
Возрастание величины O2RC в осенний период года указывает на сниженную экономичность работы дыхательной системы, поскольку организму на вы полнение одного дыхательного цикла требуется затрачивать большее коли чество энергии.
Рис.2. Динамика величины O2RC в различные сезоны года у детей среднего школьного возраста, жителей Европейского Севера Примечание. За 100 % принята величина O2RC в летний период года.
Различия по сравнению с летним сезоном статистически значимы:
** – p 0,01.
Таким образом, у детей 11-14 лет, родившихся и постоянно проживаю щих на Европейском Севере России, в переходный период от теплого вре мени года к холодному (осенью) установлено повышение функциональных возможностей, предельных и резервных способностей системы внешнего дыхания, общей вентиляции легких, проходимости дыхательных путей на уровне крупных и средних бронхов, газообменной эффективности вентиля ции при снижении экономичности одного дыхательного цикла.
ВЫВОДЫ 1. У детей среднего школьного возраста (11-14 лет), уроженцев г. Архан гельска, наиболее высокие значения показателей ЖЕЛ, РОвыд и ДО в группе девочек, а также ЖЕЛ в группе мальчиков наблюдаются в осенний период года. Так, в группе девочек величины ЖЕЛ, РОвыд и ДО превышают летние значения на 7 % (p 0,001), 2,3 % (p 0,05) и 15 % (p 0,01) соответственно.
У мальчиков значения ЖЕЛ осенью больше по сравнению с летом на 4,8 % (p 0,01). Минимальные величины ЖЕЛ как у девочек (p 0,05), так и у мальчиков (p 0,01) зарегистрированы весной.
2. В переходный период от теплого времени года к холодному (осенью) у девочек 11-14 лет установлены наибольшие значения величины МОД (на 12,2 % больше по сравнению с летом (p 0,05)), что достигается преиму щественно за счет возрастания ДО. В группе мальчиков значимых разли чий в величине МОД между разными сезонами года не выявлено (p 0,05).
Предельные и резервные способности аппарата внешнего дыхания у об следуемого контингента максимальны в осенний период года, минимальны – весной.
3. Осенью у девочек среднего школьного возраста регистрируется наи меньшее сопротивление дыхательных путей на уровне крупных и сред них бронхов. Так, величины ОФВ1, ПОС, МОС25, МОС50 и СОС25-75 осе нью превышают летние значения в группе девочек соответственно на 9 % (p 0,05), 17,5 % (p 0,01), 16,9 % (p 0,01), 17,9 % (p 0,01) и 14,2 % (p 0,05). В группе мальчиков статистически значимых сезонных измене ний не выявлено.
4. Интенсивность легочного газообмена у детей 11-14 лет максимальна в осенний период года, когда выявлены наиболее высокие значения показате лей ПО2/кг и ВУГ, которые у девочек превышают летние значения на 15,2 % (p 0,05) и 31,8 % (p 0,01), а у мальчиков на 14,5 % (p 0,05) и 17,2 % (p 0,05) соответственно.
5. В осенний период года у детей среднего школьного возраста установ лено снижение экономичности работы системы внешнего дыхания у девочек на 26 % (р 0,01) и у мальчиков на 10,3 % (р 0,05) по сравнению с летним периодом.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 1. В отделениях функциональной диагностики при проведении у детей мониторинговых спирографических исследований рекомендуется учитывать сезонную динамику показателей внешнего дыхания.
2. Данные об особенностях функционирования дыхательной системы у детей 11-14 лет, родившихся и постоянно проживающих в условиях Севера, в различные сезоны годы должны быть рекомендованы к использованию в учебном процессе медицинских и педагогических ВУЗов, а также должны быть включены в учебные программы на факультетах последипломного об разования.
СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Завьялова А.А. Сезонные адаптивные реакции статических легочных объемов и емкостей у детей среднего школьного возраста, уроженцев Евро пейского Севера / А.А. Завьялова // Бюллетень Северного государственного медицинского университета. – 2010. – № 2. – С. 32 – 33.
2. Завьялова А.А. Показатели динамических легочных объемов у детей среднего школьного возраста, жителей Европейского Севера, в различные сезоны года / А.А. Завьялова // Бюллетень Северного государственного ме дицинского университета. – 2011. – № 2. – С. 20 – 21.
3. Завьялова А.А. Динамика показателей статических легочных объемов и емкостей у детей среднего школьного возраста Европейского Севера в го довом цикле / А.А. Завьялова // Бюллетень Северного государственного ме дицинского университета. – 2011. – № 2. – С. 21 – 22.
4. Завьялова А.А. Изменения вентиляционной функции легких в раз личные сезоны года у детей 11-14 лет, уроженцев Европейского Севера / А.А. Завьялова // Аспирантские и докторантские чтения. Материалы научно практической конференции молодых ученых в рамках первой Всероссийской недели науки с международным участием. – Саратов: Издательство Саратов ского медицинского университета, 2012. – С. 11 – 12.
5. Завьялова А.А. Сезонные изменения показателей легочного газо обмена и его экономичности у детей 11-14 лет, уроженцев Европейского Севера / А.А. Завьялова // В мире научных открытий. – 2012. – № 2 (26). – С. 48 – 52.
6. Завьялова А.А. Сезонные изменения показателей внешнего дыха ния у детей среднего школьного возраста – уроженцев г. Архангельска / А.А. Завьялова, Ф.А. Щербина, В.С. Смолина // Экология человека. – 2012. – № 2. – С. 28 – 31.
7. Завьялова А.А. Сезонные изменения проходимости воздухоносных путей у детей среднего школьного возраста, жителей Европейского Се вера / А.А. Завьялова, Ф.А. Щербина, В.С. Смолина // Экология челове ка. – 2012. – № 4. – С. 34 – 38.
Подписано в печать 19.04.2012.
Формат 60841/16. Бумага офсетная.
Гарнитура Times New Roman.
Печать ризография. Уч.-изд. л. 1,0.
Тираж 100 экз. Заказ № ГБОУ ВПО «Северный государственный медицинский университет» 163000, г. Архангельск, пр. Троицкий, Телефон 20-61-90. E-mail: [email protected]