Реакции сердечно – сосудистой системы и изменения электролитного баланса слюны детей 7-10 лет при выполнении физических нагрузок различной мощности

На правах рукописи

Кузнецова наталья олеговна

Реакции сердечно – сосудистой системы и изменения

электролитного баланса слюны детей 7-10 лет при выполнении

физических нагрузок различной мощности

03.03.01 – физиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Казань 2010

Работа выполнена на кафедре анатомии, физиологии и охраны здоровья человека государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Бирская государственная социально-педагогическая академия»

Научный руководитель	кандидат биологических наук, доцент Исхакова Айгуль Тимербаевна
Официальные оппоненты	доктор биологических наук, профессор Ванюшин Юрий Сергеевич доктор биологических наук, профессор Нигматуллина Разина Рамазановна
Ведущая организация - ГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им. И.Я. Яковлева»

Защита состоится «16» ноября 2010 г. в 14 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.078.02 при ГОУ ВПО «Татарский государственный гуманитарно-педагогический университет» по адресу: 420021, г. Казань, ул. Татарстан, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Татарский государственный гуманитарно-педагогический университет» по адресу: 420021, г. Казань, ул. Татарстан, 2

Автореферат разослан «16» октября 2010 года

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук, профессор

Т.Л. Зефиров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Адаптивные реакции человека в ответ на воздействие факторов внешней среды обеспечиваются не отдельными органами, а соподчиненными между собой функциональными системами, которые состоят из компонентов, принадлежащих к разным анатомо–физиологическим структурам (П.К. Анохин, 1971; К.В. Судаков, 2000).

Исследования Р.С. Орлова, А.Д. Ноздрачева (2006) показали, что адаптивные сдвиги в ответ на воздействие возмущающих факторов среды (в частности, физической нагрузки) осуществляются как на уровне организма (ЧСС, АД и др.), так и на уровне межклеточного пространства (содержание ионов Na+ и К+ в биологических жидкостях). При этом важной индивидуальной особенностью является уровень приспособительных возможностей организма, а также успешность его адаптации к различным факторам (М.З. Меерсон, 1993; Р.М. Баевский с соавт., 1999).

Изучению особенностей адаптивных реакций сердечно-сосудистой системы и механизмов ее регуляции, в частности, насосной функции сердца, посвящено большое количество работ (Т.А. Аджимолаев с соавт.,1989; Р.Р. Нигматуллина, 1999; И.А. Береснева, 2000; Н.П. Горбунов, 2001; Л.Г. Лушпа, 2002; Н.И. Шлык, 2005; И.М. Воронин, 2006; Д.Б. Демин с соавт., 2008; И.А. Калиниченко, 2008; Р.А. Абзалов с соавт., 2009; Ю.С. Ванюшин с соавт., 2009; Ф.Г. Ситдиков с соавт., 2009; М.В. Шайхелисламова, 2009). Наряду с этим, надежность функционирования организма во многом зависит от состояния баланса электролитов и их концентрации в крови и биологических жидкостях, в частности, в слюне (А.Я. Цыганенко, 2002; А.Б. Денисов, 2003; Ф.А. Иорданская, 2006). Это определяется большой ролью катионов в обмене веществ и поддержании постоянства внутренней среды. Тем не менее до настоящего времени не сформировались представления о степени изменчивости баланса электролитов на разных этапах развития человека. Данные, имеющиеся в литературе (Т.Д. Семенова, 1972; И.И. Пономаренко, 1982; И.О.Тупицын с соавт., 1983; Р.И. Айзман с соавт., 1990; Е.Е. Краснова с соавт., 2005; И.В. Радыш с соавт., 2006; С.И. Найдич, 2008), пока не дают возможности получить полное представление о влиянии возраста, пола и мощности выполняемой нагрузки на электролитный баланс слюны (ионов Na+ и К+) школьников.

Для изучения деятельности сердечно–сосудистой системы, механизмов ее регуляции и электролитного баланса слюны у детей разного возраста недостаточно исследований, проводимых только в состоянии покоя, необходимо проведение тестирующих нагрузок (Ю.В. Наточин с соавт., 1980; И.О. Тупицын с соавт., 1983; Н.А. Агаджанян с соавт., 1986; Р.И. Айзман с соавт., 1990).

Все сказанное выше определяет актуальность комплексного исследования возрастных и индивидуальных особенностей электролитного баланса слюны и деятельности ССС у детей 7-10 лет как в состоянии покоя, так и при выполнении функциональной нагрузки.

Цель работы - комплексное изучение реакций ССС и ионного состава слюны школьников 7-10 лет в покое и при выполнении физических нагрузок различной мощности.

В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:

1. Изучить возрастные особенности ССС и ионного состава слюны детей 7-10 лет в условиях относительного покоя.
2. Исследовать особенности реагирования ССС обследуемых детей при выполнении физических нагрузок различной мощности.
3. Изучить влияние физических нагрузок различной мощности на ионный состав слюны детей 7-10 лет.
4. Выявить корреляционные связи между ионным составом слюны и показателями сердечной деятельности обследуемых детей.

Положение, выносимое на защиту:

Реакции сердечно–сосудистой системы и изменения электролитного состава слюны школьников 7-10 лет на физические нагрузки взаимосвязаны и зависят от возраста, пола детей и мощности выполняемой нагрузки.

Научная новизна работы состоит в том, что:

- впервые были проведены комплексные исследования по определению влияния физических нагрузок различной мощности на деятельность ССС и электролитный состав слюны детей 7-10 лет;

-установлено разнонаправленное возрастное изменение концентрации Na+ и К+ в слюне у детей 7-10 лет;

-обнаружено, что физическая нагрузка различной мощности приводит к взаимосвязанным реакциям ССС и изменениям ионного состава слюны у детей 7-10 лет;

-изучена направленность и теснота корреляционных связей между деятельностью ССС и ионным составом слюны у детей 7-10 лет в ответ на мышечные нагрузки различной мощности.

Научно-практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты:

-подтверждают необходимость комплексного исследования реакций ССС и ионного состава слюны у детей 7-10 лет в условиях относительного покоя и при выполнении физических нагрузок различной мощности;

-уточняют и дополняют знания об особенностях изменения ионного состава слюны и ССС школьников 7-10 лет при выполнении нагрузок различной мощности;

-раскрывают особенности связей между электролитным составом слюны и особенностями функционирования сердечно–сосудистой системы.

Результаты наших исследований могут быть использованы при организации учебно-воспитательного процесса в школах, в преподавании возрастной физиологии, а также могут служить справочным материалом для сравнительного анализа.

Апробация работы. Основные материалы исследования доложены на Всероссийском симпозиуме и школе-семинаре молодых ученых и учителей «Растущий организм: адаптация к физической и умственной нагрузке» (Казань, 2002, 2005, 2006, 2010); на Всероссийской конференции «Нейрогуморальные механизмы регуляции сердца» (Казань, 2003); на VIII Всероссийском симпозиуме и школе-семинаре молодых ученых и учителей (Набережные Челны, 2004); на Международной конференции, посвященной 60-летию Института возрастной физиологии РАО (Москва, 2004); Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 70-летию Р.А. Абзалова (Казань, 2005); на IX Всероссийской научно – теоретической конференции, посвященной юбилею Ф.Г. Ситдикова (Казань, 2008); на IV Всероссийском симпозиуме с международным участием (Ижевск, 2008); на Всероссийской научно–практической конференции (Бирск, 2008); на Всероссийской конференции с международным участием, посвященной юбилею факультета физической культуры (Казань, 2009); на ХХI Съезде Физиологического общества им. И.П. Павлова (Калуга, 2010).

Автором опубликовано 11 научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация объемом 143 страницы состоит из введения, обзора литературы, главы, посвященной описанию методов исследования, результатов собственных исследований и их обсуждения, заключения, выводов, практических рекомендаций и приложения. В работе имеется список литературы, содержащий 282 источника, из них зарубежных авторов-30. Диссертация иллюстрирована 16 таблицами и 10 рисунками.

Сокращения:

ЧСС – частота сердечных сокращений; УОК – ударный объём крови; МОК – минутный объем кровообращения; АДс – артериальное давление систолическое; АДд – артериальное давление диастолическое; ССС – сердечно – сосудистая система; ВНС – вегетативная нервная система; ИН – индекс напряжения; Мо – мода; АМо – амплитуда моды; П – покой; ФН – физическая нагрузка.

МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

В исследовании приняли участие мальчики (n=67) и девочки (n=59) 7-10 лет, обучающиеся в средней общеобразовательной школе № 9 г. Бирска Республики Башкортостан, относящиеся к I и II группе здоровья.

Изучение физического развития школьников проводилось с использованием общепринятой методики оценки соматического развития по В.В. Бунак (1941). Определялись: длина (см), масса (кг) и площадь поверхности тела (м2), окружность грудной клетки (ОГК).

Для исследования функционального состояния сердечно–сосудистой системы был использован метод тетраполярной грудной реоплетизмографии. Ударный объем крови рассчитывали по формуле Кубичека в модификации Ю.Т. Пушкаря с соавт. (1980), минутный объем кровообращения – как произведение УОК и ЧСС. Измерение артериального давления производили по методу Н.С. Короткова на автоматическом приборе AND (Япония). Определялось систолическое, диастолическое и пульсовое давления.

Исследование вариабельности сердечного ритма проводили по методу вариационной пульсометрии Р.М. Баевского (1970-1984) с использованием комплекса «Реакард» («Медфизприбор», г. Казань). Анализировались показатели: частота сердечных сокращений (ЧСС), мода (Мо), амплитуда моды (АМо), индекс напряжения (ИН), вегетативный показатель ритма (ВПР). Показатели ССС регистрировали до нагрузок и на 3-й минуте выполнения предложенной нагрузки.

Количественное определение электролитов проводилось в смешанной слюне школьников через 1,5-2,0 часа после приема пищи методом прямой потенциометрии на рН-метре-иономере «Эксперт – 001» («Эконикс – эксперт», г.Москва). Рассчитывали величины коэффициента Na/K, связанные обратно–пропорциональной зависимостью с уровнем активности симпато–адреналовой и гипоталамо–гипофизарно–надпочечниковой системы. Коэффициент Na/K предложен Р.М. Баевским (1983) для оценки адаптивных возможностей организма.

Дозированная физическая нагрузка заключалась в выполнении степ–теста мощностью 0,5 и 1,0 Вт/кг массы тела. Мощность предложенной нагрузки, выполняемой при подъеме на ступеньку, рассчитывалась по формуле: N = [ 1,3 * m * n * h ] * 6,12, где m - масса обследуемого, кг; n - число подъемов в минуту; h - высота ступеньки, м; 1,3 - коэффициент, учитывающий величину работы при спуске со ступеньки; 6,12 - коэффициент перевода кГм/мин в Вт.

Статистическая обработка полученных результатов проводилась в соответствии с общепринятыми методами вариационной статистики (Г.Ф. Лакин, 1990) при помощи компьютера Pentium IV c применением пакета программ Microsoft Excel Windows 2000. Для оценки достоверности различий нами использовались стандартные значения t-критерия Стьюдента. Для выяснения степени сопряженности полученных показателей использовался метод парной корреляции.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Возрастные особенности сердечно – сосудистой системы

детей 7-10 лет

Результаты проведенного исследования согласуются с общеизвестной возрастной тенденцией изменений показателей сердечной деятельности. В частности, частота сердцебиений с возрастом урежалась. У мальчиков к 10 годам ЧСС достигала 90,13 ± 1,59 уд/мин (р<0,05). У девочек этот процесс носил волнообразный характер. От 7 лет (90,10 ± 1,32 уд/мин) к 8 годам (81,13 ± 1,62 уд/мин) хронотропная функция сердца значительно (на 9 уд/мин) уменьшалась. В дальнейшем, к 10 годам, значения ЧСС возрастали с каждым годом в среднем на 4 уд/мин. Также были обнаружены статистически значимые различия в частоте сердцебиений по полу. В 7 (р<0,05) и 8 (р<0,01) лет значения данного показателя выше у мальчиков. В последующие возрастные периоды эти различия практически нивелируются. В целом ЧСС мальчиков в пределах исследуемого возрастного диапазона изменяется в большей степени, чем у девочек (5 уд/мин).

Согласно нашим данным, УОК у школьников закономерно увеличивался с возрастом в обеих возрастно – половых группах. У мальчиков в 7 лет он составлял в среднем 27,33 ± 1,16 мл, а в 10 лет – 52,37 ± 3,57 мл, т.е. в период от 7 до 10 лет УОК увеличивался на 25,04 мл (р<0,001).

В группе школьниц УОК изменялся в меньшей степени, чем у мальчиков. Так, увеличение сердечного выброса у девочек наблюдалось от 7 лет (33,92 ± 3,64 мл) к 9 годам (39,66 ± 2,71 мл), прирост в этот период составлял 5,74 мл (р<0,05). В 9-10 лет УОК у школьниц практически не изменялся, оставаясь в пределах 41,00 ± 4,37 мл. Общее возрастное увеличение сердечного выброса у девочек 7-10 лет составляло 7,08 мл (р<0,05).

Темп изменения УОК не одинаков в различные возрастные периоды. Величина прироста УОК у 7–летних школьников была достоверно (р< 0,05) ниже, чем в 8, 9 и 10 лет. Прирост УОК к 8 годам составлял 7,05 мл (р<0,05), от 8 к 9 годам – 7,92 мл.

Возрастная динамика МОК у мальчиков повторяла динамику УОК. В целом за исследуемый период значения этого показателя повышались от 2,99 ± 0,29 л/мин в 7 лет до 4,23 ± 0,24 в 10 лет. Периоды возрастного прироста МОК у мальчиков совпадали с бльшим изменением УОК, чем хронотропной функции сердца. Так, в среднем УОК увеличивался на 20 %, а ЧСС снижалась на 4,4 %. В группе девочек также наблюдалась тенденция увеличения МОК в изучаемом возрастном диапазоне от 3,21 ± 0,31 л/мин в 7 лет до 4,23 ± 0,75 л/мин в 10 лет. От 7 к 8 годам у обследуемых школьниц изменения ЧСС были более выражены по сравнению с величиной сердечного выброса (9,9 % и 6,4 %, соответственно). От 8 к 9 годам в формировании МОК УОК имел большее значение (8,6 %), чем ЧСС (7,0 %). К 10 годам у школьниц роль ЧСС и УОК в формировании МОК выравнивалась (по 3,4 и 3,2 %).

Анализ корреляционных связей выявил наличие сильных связей МОК – УОК на фоне отсутствия достоверных связей МОК – ЧСС у девочек 7-10 лет. У мальчиков теснота связей незначительно изменялась, с ослаблением к 10 годам.

Выявленная возрастная динамика АДд, АДс совпадала с динамикой УОК и МОК.

В среднем от 7 к 10 годам АДс увеличивалось у мальчиков на 4,28 % (p < 0,05), а у девочек на 5,16 %. Периодами большего прироста величин АДс у мальчиков был возраст 9 лет, где АДс увеличивался с 7 лет (105,0 ± 7,4 мм рт.ст.) до 9 лет (111,1 ± 8,7 мм рт. ст) на 5,5 %. У девочек же АДс значительно возрастало к 8 годам и достигало величин 109,3 ± 7,0 мм рт.ст. К 10 годам значения АДс у мальчиков и девочек выравнивались и составляли у мальчиков 112,1 ± 6,4 мм рт.ст. и у девочек 113,6 ± 11,5 мм рт.ст.

Повышение АДд с возрастом было характерно для обследуемых детей всех групп независимо от пола. АДд у мальчиков увеличивалось с 7 лет (64,56 ± 6,00 мм рт.ст) до 10 лет (70,8 ± 1,8 мм рт.ст.) на 6,3 мм рт.ст. У девочек максимальные значения АДд наблюдались в 9 лет - 69,3 ± 1,7 мм рт.ст. Изменение АДд с возрастом было более выраженным у мальчиков (6,32 мм рт. ст., p < 0,05), чем у девочек (3,02 мм рт.ст.).

У детей от 7 к 10 годам отмечалось снижение ИН, ВПР и возрастание Мо. Полученные данные согласуются с представлением о том, что у детей с возрастом увеличивалась активность парасимпатического отдела ВНС, возрастала роль синусного узла (Мо).

По нашим данным, ИН у мальчиков в изучаемый возрастной период, снижался в 2,5 раза (р<0,05) и составлял в 7 лет 349,6 ± 76,9 у.е. и в 10 лет - 141,3 ± 27,3 у.е. Общее возрастное изменение от 7 к 10 годам составило 208,6 у.е. (59,6 %, р<0,05). В группе девочек изменения ИН носили характер тенденции. Отмечается значительное (на 37,6 % или 64 у.е.) снижение ИН от 7 лет (170,3 ± 31,1 у.е.) к 8 (105,6 ± 22,2 у.е.) годам. В остальные возрастные периоды ИН у обследуемых детей изменялся незначительно. В среднем от 8 к 10 годам ИН возрастал на 5,6 у.е. (5 %). Нами были обнаружены достоверно значимые различия (р<0,05) по полу у 8-летних детей.

Необходимо отметить, что изменения активности центрального контура регуляции в управлении ритмом сердца более выражены у мальчиков по сравнению с девочками.

Таким образом, в изучаемый возрастной период у обследуемых детей снижалась роль центрального контура в управлении сердечным ритмом, о чем свидетельствует снижение тесноты связей ЧСС – ИН у девочек и наличие корреляций средней степени у мальчиков. Вместе с этим у детей 7-10 лет усиливалась роль синусного узла, о чем говорят тесные отрицательные корреляционные связи ЧСС – Мо и возрастающая роль автономного контура регуляции сердечным ритмом.

Ионный состав слюны обследуемых детей

Согласно результатам наших исследований, возрастная динамика концентрации электролитов в смешанной слюне школьников имела следующие особенности. Концентрация ионов К+ в слюне школьников от 7 до 10 лет волнообразно снижалась (у девочек р<0,001). У мальчиков от 7 к 8 годам концентрация К+ повышалась на 0,0027 г/л (17 %), нарушая общую возрастную динамику и составляя в 7 лет 0,0169 ± 0,0009 г/л и в 8 лет - 0,0183 ± 0,0019 г/л. От 8 к 10 годам количество выделяемого со слюной К+ снижалось на 0,0043 г/л (24 %). В группе девочек максимальные значения концентрации данного иона отмечены в 7 лет 0,0320 ± 0,0004 г/л. К восьми годам концентрация этого электролита снижалась (р<0,01) максимально по сравнению с остальными возрастными периодами на 0,015 г/л (46,8 %). В возрастные периоды от 8 до 10 лет концентрация данного иона в слюне имела тенденцию к повышению. Анализ полученных данных выявил наличие достоверно значимых различий по полу в концентрации данного иона у детей 7 (р<0,001) и 10 (р<0,01) лет.

Возрастная динамика концентрации ионов Na+ у мальчиков и девочек была разнонаправленной. Так, в 7 лет ( 0,0470 ± 0,0087 мг/л) у мальчиков отмечены достоверно (р<0,001) высокие значения концентрации данного иона по сравнению с детьми 8 лет (0,0208 ± 0,0021 мг/л). В период от 8 до 10 лет количество выделяемых со слюной ионов Na+ возрастало на 0,0152 мг/л (80 %) со снижением (р<0,05) к девяти годам. У девочек количество Na+ в смешанной слюне от 7 к 10 годам увеличивалось на 0,0304 мг/л (71 %, р<0,001). Полученные данные показывают наличие статистически значимых различий (р<0,05) по полу в выделяемом слюнном секрете у детей 7,8 и 9 лет.

На наш взгляд, такие разнонаправленные возрастные изменения Na+ и К+ в слюне школьников 7-10 лет могут быть объяснены содержанием указанных электролитов крови в данный возрастной период. Так, по данным И.О. Тупицына (1983), концентрация К+ в крови у детей от 7 к 10 годам снижается, а Na+ – возрастает. Кроме того, рядом исследований (А.Б. Денисов, 2003) было показано, что концентрация электролитов слюны связана с возрастными влияниями ионной концентрации крови.

Динамика коэффициента Na/K, который является показателем минерало – кортикоидной активности коры надпочечников и опосредованно показателем содержания альдостерона в организме, зависела от пола обследуемых детей. Так, у мальчиков величина данного коэффициента снижалась, у девочек – возрастала (р<0,05). В целом величина Na/K в слюне в большей степени зависела от концентрации натрия, чем калия. Изменения данного коэффициента у детей с 7 до 10 лет были аналогичными возрастной динамике ионов Na+ в слюне обследуемых детей.

Корреляционный анализ выявил положительные взаимосвязи в концентрации ионов Na+ в слюне и уровня АД у детей 7-10 лет. Это, вероятно, указывает на участие указанных ионов в формировании сосудистого тонуса у обследованных детей.

Особенности реагирования сердечно – сосудистой системы детей 7-10 лет на физическую нагрузку мощностью 0,5 Вт/кг

По нашим данным (таблица 1), во всех возрастно - половых группах обследуемых детей отмечалось значительное повышение (р<0,001) ЧСС под влиянием физической нагрузки. Наибольший прирост ЧСС отмечался у мальчиков в 7 лет (35,3 уд/мин, что составляет 39,4 %), в 10 лет (33 уд/мин или 32,9 %) и у девочек в 9 лет (36 уд/мин или 37,4 %). В остальные возрастные периоды повышение ЧСС находилось в пределах 26,5 - 29,8 % у мальчиков и 21,6 - 29,3 % у девочек. Изменение ЧСС на предложенную нагрузку было более выраженным у мальчиков (32,1 %), чем у девочек (28,9 %).

Сдвиг УОК на нагрузку был разнонаправленным у обследуемых детей. Так, у мальчиков (р<0,05) 7, 8, 10 лет и у девочек 10 лет наблюдалось снижение инотропной реакции сердца. Причем в 7 лет у мальчиков снижение (р<0,05) УОК (6,3 мл, что составляло 22,3 %) больше, чем в остальные возрастные периоды. В группе школьников 9 лет и школьниц 7 - 9 лет УОК на предложенную нагрузку возрастал. Максимальный прирост УОК в 5,56 мл (16,5 %) был зарегистрирован у девочек 8 лет.

Динамика МОК отражает интеграцию УОК и ЧСС. В возрастных группах 8 - 9 лет имело место достоверное увеличение МОК на предложенную нагрузку. Максимальный прирост МОК регистрируется у 8–летних детей: у мальчиков – 1,62 л/мин (50,7 %, р<0,05), а у девочек - 2,8 л/мин (85,7 %, р<0,05), тогда как у 9 – летних школьников повышение составило 1,2 л/мин (34,4 %, р<0,05), а у

Таблица 1.

Динамика реагирования сердечно – сосудистой системы детей 7-10 лет

в ответ на нагрузку 0,5 Вт/кг (Мср± m)

	Возраст, лет
		7		8		9		10
		П	ФН	П	ФН	П	ФН	П	ФН
ЧСС (уд/мин)	М	90,30±3,96	126,00±3,19*	99,10±1,06	129,00±1,47*	96,00±1,68	121,00±1,82*	100,00±0,45	133,00±2,59*
	Д	105,80±3,82	135,00±3,40*	101,80±4,92	132,00±3,28*	96,56±1,15	133,00±1,25*	105,10±0,76	128,00±0,40*
УОК (мл)	М	28,42±0,92	22,10 ±2,88	32,96±0,26	31,62±1,21	37,40±2,21	40,02±0,99	40,35±1,26	38,43±0,85
	Д	25,38±1,17	27,11±2,28	33,59±1,50	39,15±3,12	33,00±1,52	34,05±1,93	36,75±1,71	35,43±1,25
МОК (л/мин)	М	2,39 ±0,19	2,66 ±0,43	3,32 ±0,10	5,00±0,36*	3,46 ±0,26	4,66±0,17*	4,13 ±0,13	4,99 ±0,48
	Д	2,59 ± 0,18	2,90 ± 0,15	3,25 ± 0,24	6,05±0,57*	3,29 ± 0,12	4,34±0,38*	4,04 ± 0,31	4,76 ± 0,30
АДс (мм рт.ст.)	М	111,00 ± 1,80	108,00 ±1,40	109,00 ±2,65	122,00 ±2,31*	105,00 ±2,92	118,00 ±2,14*	112,00 ±2,11	123,00 ±2,81*
	Д	104,00 ±2,65	105,90 ±3,42	115,00 ±2,21	117,00 ±3,30	112,00 ±2,92	117,00 ±2,83	118,00 ±3,06	121,00 ±5,22
АДд (мм рт.ст.)	М	68,00±2,40	74,00 ±2,10	69,00 ±1,40	75,00 ±1,80*	66,00 ±1,90	67,00 ±0,70	76,00 ±1,40	75,00 ±1,70
	Д	77,00 ±1,50	76,00 ±2,40	81,00 ±1,70	79,00 ±5,10	76,00 ±1,40	68,00 ±1,40*	75,00 ±2,40	75,00 ±1,50
ИН (у.е.)	М	101,0±17,1	129,8±80,4	133,0± 29,3	223,6 ± 69,6	147,0± 32,9	229,2± 62,5	131,0± 35,3	326,0±32,8*
	Д	193,2± 22,6	284,1± 38,6	98,86± 20,6	181,3 ± 31,9	113,4± 15,3	185,2± 33,5	160,8± 26,5	337,6± 2,2*

Примечание: * - достоверность различий по отношению к покою

– достоверность различий между мальчиками и девочками одного возраста

школьниц – 1,05 л/мин (31,7 %, р<0,05). Необходимо отметить, что минимальный прирост МОК на нагрузку выявлялся у 7-летних детей (0,27 и 0,31 л/мин соответственно). В 10-летнем возрасте МОК увеличивался в среднем на 0,79 л/мин (19,7 %).

По нашим данным прирост МОК обеспечивается увеличением ЧСС на фоне уменьшения УОК или незначительного его повышения. При этом обнаружено усиление корреляционных связей МОК – ЧСС, а связи МОК – УОК переходят в разряд отрицательных. Наряду с этим, у мальчиков 9 и девочек 8, 9 лет на фоне физической нагрузки происходит усиление взаимосвязи между МОК и УОК. Так, например, в группе девочек 8 лет выполнение физической нагрузки сопровождается повышением ЧСС на 23 % и УОК - на 14 %.

Основной тенденцией изменения АДс при выполнении нагрузки было его увеличение у обследованных детей во всех группах. Исключение составила группа школьников 7 лет, у которых величина АДс уменьшается после нагрузки на 3 мм рт. ст. (3 %). Нами отмечены достоверные различия до и после нагрузки в величинах данного показателя у мальчиков 8, 9 и 10 лет. У девочек эти изменения были менее выражены и носили характер тенденции.

Анализ изменений сердечного ритма у детей 7-10 лет на предложенную нагрузку (таблица 1) выявил усиление роли центрального контура в регуляции ритма сердца (ИН). Минимальный прирост ИН - на 28,8 у.е. (22 %) – обнаружен в 7 – летнем возрасте у мальчиков и в 9 лет у девочек - 71,8 у.е. (38,7 %). Нами не обнаружены статистически значимые изменения изучаемого параметра на нагрузку в возрастной период 7-9 лет, как у мальчиков, так и у девочек. Но в 8-летнем возрасте повышение ИН в ответ на физическую нагрузку было выше, чем в 7 и 9 лет. Причем изменения показателя, характеризующего центральный контур регуляции (ИН), были более выражены у девочек, что, на наш взгляд, позволяет говорить о напряжении механизмов регуляции ритма сердца. Нами зарегистрированы достоверно значимые (р<0,01) изменения ИН у 10 - летних детей, которые почти в 2 раза превышают изменения у детей 7-9 лет при выполнении предложенной нагрузки. Так, повышение ИН у мальчиков (р<0,01) составило 60 %, а у девочек (р<0,01) - 52 %. По нашему мнению, такое напряжение механизмов регуляции ритмом сердца на предложенную нагрузку может быть связано с началом нейро-эндокринных перестроек у обследуемых детей в 10 - летнем возрасте.

Анализ результатов показал наличие достоверного (р<0,001) снижения значений Мо и увеличения АМо на нагрузку во всех возрастно-половых группах обследуемых детей. В среднем уменьшение (р< 0,001) Мо на физическую нагрузку у мальчиков составляло 20,5 %, у девочек – 23,0 %.

При выполнении физической нагрузки наблюдалось усиление отрицательных корреляционных связей ЧСС – Мо, положительных связей ЧСС – ИН, ЧСС - АМо у обследуемых детей, кроме детей 7 лет.

Усиление роли центрального контура регуляции по нервным каналам (АМо) характерно в большей степени для девочек (р<0,001). Причем повышение в 3 раза значений АМо на нагрузку в 8 лет у девочек превышает такие изменения в остальные возрастные периоды. Интересен тот факт, что именно в этот возрастной период у девочек обнаружено минимальное снижение Na+ в слюне при нагрузке. Это, вероятно, может быть связано с большей активизацией симпатических влияний, чем в другие возрастные периоды.

Изменения электролитного состава слюны детей 7-10 лет при выполнении физической нагрузки мощностью 0,5 Вт/кг

Физическая нагрузка является возмущающим фактором внешней среды для организма ребенка. Это выражается в изменении работы многих систем, в том числе электролитного баланса. Так, в ответ на выполнение нагрузки предложенной мощности у детей 7-10 лет были обнаружены разнонаправленные изменения концентрации К+ в слюне (рисунок 1). Для мальчиков 7,10 (р<0,001) и девочек 9 лет было характерно возрастание концентрации исследуемого иона. Минимальный прирост в 8,8 % (0,015 г/л) наблюдался у 7-летних школьников, и содержание калия при этом становилось равным 0,017 ± 0,004 г/л. Максимальное возрастание (р<0,001) концентрации К+ на нагрузку было у 10-летних мальчиков и составляло 0,006 г/л (68 %). Содержание К+ при этом изменялось с 0,0027 ± 0,0045 г/л в покое до 0,0085 ± 0,0040 г/л к 10-й минуте после выполнения нагрузки указанной мощности. У девочек 9 лет повышение количества К+ в слюне произошло на 0,0024 г/л (26,4 %, р<0,05). В остальных возрастно–половых группах детей было обнаружено снижение количества исследуемого иона в смешанной слюне после выполнения нагрузки мощностью 0,5 Вт/кг. Так, у мальчиков 8 лет (6,6 %, что составляет 0,0012 г/л) и 9 лет (28,9 % или 0,0046 г/л) наблюдалась тенденция к уменьшению концентрации К+. Тогда как у школьниц 7 лет (70 % или 0,021 г/л), 8 (52,7 % или 0,0078 г/л) и 10 лет (45,7 % или 0,0065 г/л) данные изменения носили статистически значимый характер.

Анализ результатов исследования показал, что во всех группах обследованных детей независимо от возраста и пола в ответ на выполнение нагрузки указанной мощности происходило снижение концентрации Na+ в смешанной слюне. Причем изменения концентрации данного иона были более выражены у девочек, чем у мальчиков. В среднем снижение содержания Na+ у мальчиков 7-10 лет составило 27 %, а у девочек того же возраста – 57,4 %. Кроме того, для детей 8 лет было характерно минимальное снижение количества Na+ в слюне по сравнению с другими возрастами.

Анализ корреляционных связей между концентрацией Na+ и ИН у обследуемых детей показал, что у детей 7, 8 лет, мальчиков 9 лет данные связи носили отрицательный характер и наблюдалось усиление тесноты корреляционных связей после выполнения предложенной нагрузки.

Таким образом, выполнение нагрузки указанной мощности приводит к снижению исследуемых электролитов в слюнном секрете (исключение составляют мальчики 7, 10 и девочки 9 лет). Наряду с этим, у детей 9 лет и девочек 7 лет на нагрузку в большей степени изменяется концентрация натрия в слюне, чем значения ИН.

После выполнения предложенной нагрузки коэффициент Na/K снижался. Это косвенно может свидетельствовать об активизации симпато-адреналовой системы детей указанных групп.

Рис.1. Изменения электролитного состава слюны детей 7-10 лет при выполнении нагрузок различной

мощности (%)

Примечание: *- достоверность различий по отношению к исходному уровню

Особенности реагирования сердечно – сосудистой системы детей 7-10 лет на физическую нагрузку мощностью 1 Вт/кг

Анализ полученных данных показал, что у всех обследованных детей на 3-й минуте выполнения предложенной нагрузки (таблица 2) наблюдалось повышение (р<0,05) частоты сердцебиений. Наибольший прирост отмечался у мальчиков 8 лет, который составил 32,8 уд/мин (26 %, р<0,05), и у девочек 9 лет – 41,4 уд/мин (30 %, р<0,05). В остальных группах детей, как у мальчиков, так и у девочек повышение ЧСС на нагрузку находилось в пределах 24-26 % (31-34 уд/мин). Изменения УОК на предложенную нагрузку у детей 7-10 лет носили разнонаправленный характер. У мальчиков 7-10 лет и девочек 10 лет инотропная функция сердца возрастала. Причем большие изменения УОК наблюдались у 8–летних мальчиков и составляли 10,2 мл (30 %). Величина УОК при этом становилась равной 35,3 ± 4,7 мл. У девочек 7-9 лет УОК на нагрузку снижался в 7 лет на 0,8 мл (3,5 %), в 8 лет – 4,3 мл (13,3 %, р<0,05) и в 9 лет – 3,7 мл (11 %). При этом выявлены тесные отрицательные корреляционные связи между МОК и УОК.

В наших исследованиях МОК на предложенную нагрузку возрастал во всех группах обследованных детей. Данные изменения в 7, 9 и 10 лет носили достоверно значимый (р<0,05) характер независимо от пола. Увеличение данного показателя в большей мере было характерно для мальчиков, чем для девочек. Так, в среднем МОК у мальчиков возрастал на 1,3 л/мин (29,5 %), а у девочек – на 0,96 л/мин (22,5 %). Согласно полученным нами данным, у мальчиков 7, 9, 10 лет и девочек 7-10 лет срочная адаптация к физической нагрузке осуществлялась за счет увеличения ЧСС. У мальчиков 8 лет в данном процессе превалировала роль УОК. Данный факт подтверждают выявленные корреляционные связи. Так, например, у мальчиков 9 и 10 лет выявлены достаточно прочные связи между ЧСС и МОК. В 8–летнем возрасте степень тесноты взаимосвязи УОК – МОК больше, чем ЧСС – МОК. У девочек, за исключением 10 лет, обнаруживаются отрицательные корреляционные связи между УОК и МОК.

Таблица 2.

Динамика реагирования сердечно – сосудистой системы детей 7-10 лет

на нагрузку 1,0 Вт/кг (Мср± m)

Возраст, лет

7

8

9

10

П

ФН

П

ФН

П

ФН

П

ФН

ЧСС (уд/мин)

М

106,0±1,7

140,3±2,0*

93,5±2,2

126,3±1,5*

99,8±1,5

131,9±2,1*

98,6±3,2

129,7±3,6*

Д

99,6±1,8

135,0±2,3*

100,0±2,6

133,0±1,1*

96,5±2,8

138,0±1,6*

102,6±1,6

137,0±1,2*

УОК (мл)

М

24,6±2,0

28,7±1,2

25,1±1,6

35,3±4,7

29,6±1,7

31,2±0,9

36,7±1,3

43,4±2,6*

Д

22,6±1,1

21,8±1,4

32,5±0,7

28,2±1,6*

33,4±1,4

29,7±1,9

32,0±2,9

38,8±3,7

МОК (л/мин)

М

2,4 ± 0,2

3,7±0,2*

2,5±0,2

2,9 ± 0,3

2,9 ± 0,2

4,1±0,2*

3,6± 0,3

6,0±0,3*

Д

2,4 ±0,1

3,2±0,3*

3,2 ±0,0

3,6 ±0,3

3,2 ±0,0

3,8±0,1*

3,2 ±0,2

5,2±0,5*

АДс ((мм рт.ст.)

М

120,1±2,1

114,6±5,0

107,1±2,5

120,7±5,9

105,6±2,7

116,2±4,4

116,4±3,0

121,5±3,9

Д

112,6±1,7

119,4±3,8

104,8±2,2

119,6±1,8*

100,1±3,2

113,8±2,5*

99,0±2,7

114,3±4,5*

АДд ((мм рт.ст.)

М

74,1±3,0

73,6±2,5

67,9±2,1

72,7±2,7

69,7±1,2

67,0±2,4

75,3±2,6

74,2±4,6

Д

72,9±1,1

77,1±1,6*

69,0±3,2

74,5±2,7

71,3±1,5

73,1±2,1

72,9±1,1

74,0±1,9

ИН (у.е.)

М

149,7 ±9,9

193,5±46,7*

125,4 ±27,6

391,0±51,3*

100,1 ±18,5

453,0±102,4*

110,5 ±21,8

128,2 ±36,8

Д

102,6 ±18,5

160,4 ±35,3

110,0 ±23,1

153,1 ±11,2

109,6 ±20,4

191,7±17,2*

187,8 ±31,6

285,4±38,1*

Примечание: * - достоверность различий по отношению к покою

– достоверность различий между мальчиками и девочками одного возраста

Во время мышечной работы у обследованных детей 7-10 лет повышалась величина систолического давления. Исключением стали мальчики 7 лет, у которых АДс имело тенденцию к снижению на 5 мм рт.ст. (4,6 %).

Увеличение АДс на нагрузку было более выраженным у девочек по сравнению с мальчиками. В среднем АДс мальчиков изменялось на 8,6 мм рт.ст. (7,8 %) и 12,6 мм рт.ст (12,2 %) – у девочек. Кроме того, повышение АДс на нагрузку у девочек 8-10 лет носило достоверно значимый характер.

Наряду с увеличением АДс на предложенную нагрузку, у мальчиков 7-10 лет и девочек 8 лет возрастало АДд. Причем у девочек 7 лет эти изменения были достоверно значимыми (р<0,05). В группе школьников 7, 9, 10 лет АДд снижалось.

Необходимо отметить, что у детей 8 лет изменения АДс и АДд были выражены в большей степени по сравнению с остальными возрастными периодами. Так, АДс возрастало у мальчиков на 12,6 % (13,6 мм рт.ст.) и у девочек – на 14 % (14,8 мм рт.ст., р<0,05). АДд у мальчиков повышалось на 7,1 % (4,8 мм рт.ст.) и у девочек – на 7,9 % (5,5 мм рт.ст.).

Повышение ЧСС на предложенную нагрузку сопровождалось усилением централизации управления ритмом сердца (ИН) во всех группах обследованных детей (таблица 2). У мальчиков 8 и 9 лет ИН возрастает на 256,7 у.е. (211,9 %, р<0,001) и 352,9 у.е. (352,7 %, р<0,01), соответственно. В 7 и 10 лет наблюдалась тенденция к увеличению данного показателя, соответственно на 29 % и 16 %. У девочек достоверные (р<0,01) изменения отмечались в 9 лет и составляли 82,15 у.е. (74,9 %). В остальные возрастные периоды изменение ИН находилось в пределах 39,2 – 56,3 % и носило характер тенденции. Влияние центрального контура регуляции на ритм сердца при выполнении предложенной нагрузки осуществлялось усилением влияний по нервным каналам (АМо) наряду со снижением влияний блуждающего нерва (Мо), во всех обследованных группах детей. Снижение данных влияний было достоверно значимым (р<0,001) и в среднем составляло у мальчиков 35,4 % и 26,6 % - у девочек. Отмечены максимальные величины прироста (р<0,001) значений АМо на нагрузку у мальчиков 8 лет (74,8 %), 9 (101 %) и девочек 9 лет (73,5 %), 10 (96,6 %).

Изменения электролитного состава слюны детей 7-10 лет при выполнении физической нагрузки мощностью 1 Вт/кг

Физическая нагрузка, как и стрессовая ситуация, оказывает существенное влияние на уровень электролитов в крови (А.Я. Цыганенко с соавт., 2002; Ф.А. Иорданская, 2006). Это находит отражение в содержании Na+ и К+ в слюне (А.Б. Денисов, 2003). В ответ на выполнение нагрузки предложенной мощности у детей 7-10 лет наблюдалось снижение концентрации ионов калия (рисунок 1). Исключение составила группа школьников 9 лет, у которых обнаружилась тенденция к возрастанию количества определяемого иона на 0,002 г/л (12,5 %). Концентрация исследуемого иона, при этом, на 10-й минуте после выполнения нагрузки становилась равной 0,018 ± 0,002 г/л, а в состоянии покоя - 0,016 ± 0,002 г/л. Изменение уровня ионов К+ в слюне у 7-летних детей было максимальным по отношению к остальным изучаемым возрастным периодам. Так, у мальчиков 7 лет снижение (р<0,05) концентрации К+ составило 0,019 г/л (54,5 %) и достигало 0,015 ± 0,001 г/л после нагрузки. У девочек того же возраста понижение (р<0,001) выделяемого со слюной К+ произошло на 0,019 г/л (73,1 %). Содержание ионов К+ в данном случае изменялось с 0,026 ± 0,002 г/л в покое на 0,007 ± 0,001 г/л на 10-й минуте после выполнения предложенной нагрузки. Необходимо отметить, что снижение количества выделяемого со слюной ионов К+ у девочек более выражено, чем у мальчиков. У мальчиков среднее снижение концентрации К+ составило 36,6 %, а у девочек – 50,9 %. Вероятно, это является следствием меньшего возрастания симпатических влияний в организме обследуемых девочек, чем в организме мальчиков (бльшие значения АМо и ИН).

При выполнении физической нагрузки изменения концентрации Na+ в слюне зависели от возраста: чем младше возраст мальчиков, тем меньшие сдвиги по концентрации ионов Na+ в слюне. Так, например, у 7-летних школьников снижение (р<0,01) концентрации Na+ составило 27,7 % (0,005 мг/л), а у 10-летних (р<0,001) – 85,1 % (0,063 мг/л). Рассмотренные изменения концентрации К+ и Na+ нашли отражение в коэффициенте Na/K, который на предложенную нагрузку снижался у всех групп обследованных детей.

Согласно полученным нами данным, у обследуемых детей обнаруживаются разнонаправленные изменения ИН и содержания Na+ в слюне. Степень указанных изменений зависела от возраста. Так, у мальчиков 7-9 лет минимальные (27,7 %) сдвиги концентрации Na+ на нагрузку в 7 лет сопровождались минимальными изменениями величин ИН (29,2 %), а в 9-летнем возрасте снижение количества выделяемого со слюной Na+ (44,6 %) сопровождалось максимальным повышением (р<0,01) величин ИН (352,7 %). Кроме того, выполнение предложенной нагрузки вызывало изменение тесноты корреляционных связей ИН - Na+ у мальчиков 9 лет с r = -1 в покое до r = - 0,82 – после нагрузки. У 10-летних школьников снижение концентрации натрия происходило наряду с незначительным (16 %) повышением деятельности центрального контура регуляции ритма сердца (ИН).

У девочек 7-10 лет наблюдалась иная картина изменений. С 7 до 9 лет процентное изменение концентрации исследуемого иона на нагрузку уменьшалось. Максимальные изменения количества Na+ в слюне детей 7 лет (87,7 %) сопровождались минимальным повышением величин ИН (52,3 %). И, наоборот, у 9-летних девочек было зарегистрировано минимальное снижение Na+ (47,6 %) и максимальное возрастание ИН (74,9 %).

Таким образом, комплексное изучение реакций сердечно – сосудистой системы, механизмов ее регуляции и ионного состава слюны показало, что возраст и пол обследуемых детей, а также мощность выполняемой нагрузки оказывают существенное влияние на формирование адаптационных реакций растущего организма.

ВЫВОДЫ

1. У детей от 7 к 10 годам концентрация К+ в слюне снижается, а изменения концентрации натрия зависят от возраста. У мальчиков концентрация данного электролита возрастает, у девочек – снижается. У мальчиков 7 лет обнаружена высокая концентрация Na+ в слюне по сравнению с другими возрастными группами.
2. Повышение УОК у детей от 7 до 10 лет в состоянии покоя выражено сильнее, чем изменения ЧСС. Возрастной прирост УОК у мальчиков выше, чем у девочек.
3. Выполнение нагрузки мощностью 0,5 Вт/кг сопровождается максимальным возрастанием МОК у детей 8 лет, тогда как повышение мощности нагрузки до 1 Вт/кг вызывает аналогичную реакцию у 10- летних детей.
4. При выполнении физических нагрузок различных мощностей поддержание определенного МОК достигается за счет ЧСС и сопровождается повышением централизации управления сердечным ритмом (ИН) независимо от возрастно – половых особенностей обследуемых детей.
5. Снижение концентрации К+ и Na+ в слюне обследуемых детей происходит при выполнении нагрузки мощностью 1 Вт/кг. Нагрузка меньшей мощности (0,5 Вт/кг) сопровождается снижением количества натрия у всех детей, калия - у мальчиков 8, 9 и девочек 7, 8, 10 лет.
6. Под влиянием физических нагрузок мощностью 0,5 и 1 Вт/кг у обследуемых детей 7-10 лет происходит усиление взаимосвязи между индексом напряжения регуляторных процессов и ионным составом слюны (ИН-Na+).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кузнецова Н.О., Ардеев Р.Г., Исхакова А.Т. Влияние дозированной физической нагрузки на показатели сердечно – сосудистой системы и системы внешнего дыхания у школьников 7-9 лет в зависимости от типа кровообращения //Материалы Всероссийской научно – практической конференции «Физиология сердца». - Казань. - 2005. - С.102 – 103.
2. Кузнецова Н.О., Исхакова А.Т. Особенности функционирования сердечно – сосудистой системы и системы внешнего дыхания у мальчиков 7-10 лет с различным уровнем функционирования адаптационных систем организма //Тезисы Всероссийского симпозиума и школы – семинара молодых ученых и учителей «Растущий организм: адаптация к физической и умственной нагрузке». – Казань. - 2006. - С. 56-57.
3. Кузнецова Н.О., Ардеев Р.Г., Исхакова А.Т. Типологические особенности кровообращения и внешнего дыхания школьников 7-9 лет //Материалы XXIII Международного совещания и VI школы по эволюционной физиологии. Тезисы докладов и лекций. - СПб. - 2006. - С.125.
4. Кузнецова Н.О., Исхакова А.Т. Изучение параметров сердечного ритма и ионного состава слюны детей 7-10 лет в состоянии относительного покоя и при выполнении проб с дозированной физической нагрузкой //Тезисы IV Всероссийского симпозиума с международным участием «Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и практическое применение».- Ижевск. - 2008. - С. 167 - 169.
5. Кузнецова Н.О., Исхакова А.Т. Исследование срочных адаптационных реакций и содержания в слюне ионов натрия и калия у детей 7-10 лет в покое и при выполнении дозированных физических нагрузок //Материалы Всероссийской научно – практической конференции «Образование учащейся молодежи в сфере физической культуры и спорта». – Бирск. – 2008. – С.5 – 6.
6. Кузнецова Н.О., Исхакова А.Т. Возрастная динамика параметров ритма сердца и электролитного состава слюны детей 7-10 лет //Материалы IX Всероссийской научно – теоретической конференции «Физиологические механизмы адаптации растущего организма». – Казань. – 2008. – С.73 – 74.
7. Кузнецова Н.О., Исхакова А.Т. Ионный состав слюны и параметры сердечного ритма у детей 7-10 лет //Тезисы Международной конференции «Физиология развития человека» - М. – 2009. - С. 81-82.
8. Кузнецова Н.О., Ситдиков Ф.Г., Исхакова А.Т. Влияние физической нагрузки на электролитный и вегетативный баланс детей 7-10 лет //«Теория и практика физической культуры». - №10. – 2009. – С.25 – 27.
9. Кузнецова Н.О., Исхакова А.Т. Влияние физической нагрузки на показатели насосной функции сердца детей 7-10 лет //Тезисы Всероссийской конференции с международным участием «Теоретические основы физической культуры».- Казань. – 2009. – С.73-74.
10. Кузнецова Н.О., Исхакова А.Т., Максимова О.А. Возрастная динамика параметров сердечного ритма и концентрации электролитов в слюне детей 7-10 лет //Тезисы ХХI Съезда Физиологического общества им. И.П. Павлова. - Калуга. - 2010. – С. 374.
11. Кузнецова Н.О., Исхакова А.Т. Изучение механизмов регуляции сердечной деятельности детей 7-10 лет на физические нагрузки различной мощности //Тезисы Всероссийского симпозиума и школы – семинара «Растущий организм: адаптация к физической и умственной нагрузке». – Казань. – 2010. – С. 99 - 100.