Возрастно-половые особенности и механизмы <
На правах рукописи
ШАЙХЕЛИСЛАМОВА МАРИЯ ВЛАДИМИРОВНА
ВОЗРАСТНО-ПОЛОВЫЕ ОСОБЕННОСТИ И МЕХАНИЗМЫ
АДАПТАЦИОННЫХ РЕАКЦИЙ У ДЕТЕЙ 7-15 ЛЕТ
03.00.13 – физиология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора биологических наук
Казань - 2007
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Татарский государственный гуманитарно-педагогический университет» на кафедре анатомии, физиологии и охраны здоровья человека
Научный консультант заслуженный деятель науки РФ,
доктор биологических наук, профессор
Ситдиков Фарит Габдулхакович
Официальные оппоненты доктор биологических наук, профессор
Раевский Владимир Вячеславович
доктор биологических наук, профессор
Дмитриев Алексей Дмитриевич
доктор медицинских наук, профессор
Пикуза Ольга Ивановна
Ведущая организация Российский кардиологический
научно-производственный комплекс
МЗ РФ (г.Москва)
Защита состоится « » 2008г. в часов на заседании диссертационного совета Д 212.078.02 при ГОУ ВПО «Татарский государственный гуманитарно-педагогический университет» по присуждению ученой степени доктора биологических наук по специальности 03.00.13 – физиология по адресу: 420021, г. Казань, ул. Татарстан, д.2.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Татарский государственный гуманитарно-педагогический университет» по адресу: 420021, г. Казань, ул. Татарстан, д.2.
Автореферат разослан « » 2008 года
Ученый секретарь диссертационного совета,
доктор медицинских наук, профессор Т.Л. Зефиров
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования: Раскрытие закономерностей нейро-гуморальной регуляции физиологических функций и адаптационных реакций растущего организма является неотъемлемой частью научного фундамента, лежащего в основе охраны здоровья подрастающего поколения, сохранения его физического и интеллектуального потенциала (Ф.Г. Ситдиков, 1974-2006; В.Н. Швалев с соавт., 1976-2003; Р.А. Абзалов, 1985-2005; Т.Л. Зефиров, 1999-2006; В.В. Раевский, 2005; М.Н. Силантьев, 2006; Б.С. Кулаев, 2006; K.S. Mydambo, 1991; D.W. Hill et al. 1993; C.G. Perry et al., 2003; A. Wanner et al., 2003; А.Д.Дмитриев, 2004 и др.).
Согласно принципу гетерохронии развития функциональных систем (А.Н. Северцев, 1939; П.К. Анохин, 1975; К.В. Судаков, 2000) на каждом этапе онтогенеза происходит созревание именно тех нейроэндокринных механизмов, которые необходимы для обеспечения жизненных функций и оптимального приспособления организма к условиям существования, свойственным данному возрасту (И.А. Држевецкая, 1994). Исключительную роль в этом играют нервные и гормональные механизмы симпато-адреналовой и гипофизарно-надпочечниковой систем, активно взаимодействующие в пусковых реакциях на уровне ЦНС (G.P. Chrousos, 2000; F. Duval et al., 2000; A. Levy, 2002; M. Marinelli, P.V. Piazza, 2002; Y.T. Tseng et al., 2002; M. Ising, 2003; A. Czyrak et al., 2003; J.L. McGaugh, 2004; B. Roozendaal et al., 2005; K.L. Tamashiro et al., 2005; ), на этапах биосинтеза катехоламинов и кортикостероидов (A. Hodel, 2001; R.J. Wurtman, 2002; M. Brede et al., 2003), в деятельности периферических вегетативных путей (А.Д. Ноздрачев, 1967-2001; M.V. Ugriumov, 2002; S. Uckert et al., 2003; K. Van Craenenbroeck et al., 2005), на уровне мембран, ферментов и рецепторов в эффекторных органах – сердце, мышцах, сосудах (A. Kavelaars et al., 2000; N. Zuckerman-Levin et al., 2001; J.L. McGaugh, B. Roozendaal, 2002; J. Sundell et al., 2002; E. Ortega, 2003; G. Horvath et al., 2003; D.L. Wong, 2003; S. Fountoulakis, A. Tsatsoulis, 2006). Благодаря своей мобилизующей, гомеостатической и тонизирующей роли катехоламины и кортикостероиды создают общий фон для адаптации и слагающиеся на этом фоне взаимосвязи с вегетативными функциями организма (E. Carstensen, et al., 1995; H.F. Figueiredo, et al., 2003; N. Miyai et al., 2005; N. Yanagihara, et al., 2005; M.M. Ostrander, et al., 2006). Симпато-адреналовая система, ее симпатическая часть, представляет собой нервное регуляторное звено, необходимое для запуска гуморального механизма приспособительных эндокринных реакций (Н.С. Сапронов, 1998; S.L. Alexander et al., 1996; G.P. Chrousos, 2000; A. Levy, 2002; Y.T. Tseng et al., 2002; B. Roozendaal et al., 2006). Гипофизарно-надпочечниковая система занимает ключевое положение в механизме перехода срочных адаптационных реакций в полноценное развитие долговременной адаптации, предупреждая избыточные тканевые реакции на стресс (А.Б. Пирогов, 1993; Р.С. Midgley, 1990; E. Ortega, 2003; C. Gouarne, M. Duclos, 2004). При этом андрогены коры надпочечников могут выступать в качестве защитного механизма, снижающего высокий уровень глюкокортикоидов и опасность их катаболического действия на организм (Т.А. Обут, 1989, 2000). Изучение взаимосвязей симпато-адреналовой и гипофизарно-надпочечниковой систем на уровне целостного организма в онтогенезе является малоисследованной проблемой, имеющей общебиологическое значение.
Нервная и эндокринная регуляция функций детского организма, его адаптации к физическим и умственным нагрузкам отличается относительной незрелостью и функциональной неустойчивостью, проявляющимися в физиологическом колебании продукции гормонов и медиаторов, изменении чувствительности рецепторного аппарата тканей-мишеней. Несмотря на большое количество литературных данных, посвященных изучению возрастно-половых особенностей функционального состояния симпато-адреналовой системы (САС) и коры надпочечников (КН) (С.И. Русинова, 1989; А.В. Крылова, 1990; И.А. Држевецкая, 1994; Н.Б.Сельверова, Т.А. Филиппова, 2000; N. Zuckerman-Levin et al., 2001; Arbay et al.; 2001; Holmes et al., 2004; Leger et al., 2006; Y. Lebenthal et al., 2006; McCartney et al., 2007; M. Rauchenzauner et al., 2007), представленные результаты весьма противоречивы, не отражают характера их взаимосвязей в процессе онтогенеза и адаптации современных школьников к учебным нагрузкам.
Функции жизнеобеспечения и адаптации организма реализуются через вегетативную нервную систему, обладающую надёжными механизмами сохранения гомеостаза покоя и различных видов деятельности. В детском возрасте ВНС претерпевает существенные структурные и функциональные изменения (О.В. Корушко с соавт., 1991; А.В. Ковалева, 2000; С.М. Кушнир, 2000; Е.М. Спивак, 2003; М. Goto et al., 1997; M.M. Massin, 1997; J. Stewart et al., 1998; S. Nottin et al., 2002). В 7-10 лет в сердце у детей резко возрастает плотность холинергических и адренергических сплетений (В.Н. Швалев, Р.А. Стропус, 1979; В.Н. Швалев с соавт., 2003; J. Meister, 1992; J.P. Finley et al., 1995), усиливается тонус блуждающего нерва (И.А. Аршавский, 1967; М.М. Безруких, 2000, 2002; И.М. Воронин с соавт., 2006; Э.С. Геворкян с соавт., 2006; Е.Н. Дудник с соавт., 2006; A. Malliani et al., 1994 M. Massin et al., 1998; M. Massin, 1999; S. Nottin et al., 2002; R. Perini, A. Veicsteinas, 2003), однако симпатические влияния на сердце преобладают, наблюдается напряжение компенсаторных механизмов сердечно-сосудистой системы, связанное с адаптацией детского организма к физическим и умственным нагрузкам (С.И. Русинова, 1989; А.В. Крылова, 1990-2006; И.О. Тупицын, 1996; О.К. Побежимова, 2000; Ю.С. Ванюшин, 2001; Г.А. Назипова, 2002; О.Н. Кудря, 2002; Т.В. Малых, 2005; Р.Г. Ардеев, 2006; P. Helms, 1993; P.A. Richey, 1998; S. Nottin et al., 2002; и др.). Нейроэндокринная перестройка периода полового созревания, связанная с физиологической гиперфункцией гипоталамуса, гипофиза, мозгового и коркового слоя надпочечников, вызывает мощный поток симпатической импульсации в различные органы и системы. (Н.Б.Сельверова, Т.А. Филиппова, 2000; А.Н. Шарапов, 2001; S.M. Plosker et al., 1991; L.D. Dorn et al., 1997; R.V. GarciaMayor et al., 1997; K.O. Klein et al., 1998; N. Zuckerman-Levin et al., 2001; Y. Lebenthal et al., 2006; McCartney et al., 2007). Повышается уязвимость детского организма к воздействию внешних неблагоприятных факторов, которые способны вызвать переход эволютивных нервных и эндокринных перестроек в эндокринные и нервно-сосудистые дисфункции детей и подростков (Р.А. Калюжная, 1987; С.М. Кушнир, 2000; J. Sundell et al., 2002).
Вегетативная неустойчивость, проявляющаяся в преобладании тонуса симпатического или парасимпатического отделов ВНС, свойственна подавляющему большинству современных детей (Л.Г. Лушпа, 2002, 2004; О.И. Коломиец, 2004; А.Ю. Шевченко, 2006; Е.Ю. Синицкая, 2006; Р.В. Учакина, 2006; М.Н. Силантьева, 2006), которых относят в группу условно здоровых, имеющих исчерпанный лимит адаптации и риск развития вегето-сосудистых дистоний (С.Б. Шварков, 1991; А.М. Вейн, 2003; Е.М. Спивак, 2003). Та или иная форма расстройства ВНС может быть связана как с гиперфункцией САС, так и с повышенной чувствительностью к катехоламинам адренорецепторов сердца и сосудов, а также проявляться в виде изменения базальной секреции кортизола и половых гормонов (А.А. Курочкин, 2000; А.Н. Шарапов, 2000; J. Sundell et al., 2001; K. Spiegel et al., 2004). Определение уровня катехоламинов и кортикостероидов с учетом особенностей вегетативной регуляции сердечной деятельности даст представление о нейроэндокринных механизмах формирования исходного вегетативного тонуса в сердечно-сосудистой системе детей и подростков, который оценивается, в основном, по данным кардиоинтервалографии (Л.Н. Игишева с соавт., 2006; И.Г. Нидеккер с соавт., 2006; Н.Е. Ревина, 2006; А. Эйдукайтис с соавт., 2006; R. Perini, A. Veicsteinas, 2003; G. Racsak et al., 2005; F.S. Martinelli et al., 2005) и результатам клинического обследования (Е.М. Спивак, 2003; М.Н. Школьникова, 2007; S.L. King et al., 2000; E. Resmini et al., 2006).
Учебная деятельность может оказывать негативное влияние на нервные и эндокринные механизмы регуляции физиологических функций в детском организме (А.Г. Хрипкова с соавт., 1990; Н.Б. Дикопольская, 2001; И.Б. Яхонтова, 2002; И.В. Ермакова, 2002; С.В. Романова, 2004; В.В. Письменский, 2004; И.Р. Валеев, 2005; М.Н. Силантьев, 2006; и др.) и, в частности, статические мышечные нагрузки, которые преобладают в повседневной жизни школьника, при этом двигательная активность снижена (И.О. Тупицын, 1995; М.М. Безруких, М.В. Антропова, 2000; Н.С. Горбунов, 2006). Своеобразие гемодинамических сдвигов, происходящих в организме детей при локальной статической нагрузке (Р.А. Шабунин, 1969; Т.В. Алферова, 1990; Э. А. Городниченко, 1990, 1991; В.Г. Плотников, 2002; Г.В. Кмить, 2005; I.A. Khan et al., 2005; H.P. Muller et al., 2006; J.P. Fisher et al., 2006; M. Sundstedt et al., 2007), выраженная активация симпато-адреналовой системы и быстро наступающее утомление (Р.Н. Робсон с соавт., 1978; R.C. Tarasi, 1984; E.G. Adinader, 1996; A.B. Gustafson, R.K. Kalkhoff, 1982-2005) позволяют рассматривать ее в качестве стрессогенного фактора, повышающего риск развития вегетативных нарушений и сердечно-сосудистой патологии в школьном возрасте (T. Nakamoto, K. Matsukawa, 2006; L.R. Davrath et al., 2006). Однако исследований, посвященных изучению реакций симпато-адреналовой системы и коры надпочечников на локальную статическую нагрузку у детей, с учетом исходного вегетативного тонуса, в литературе нами не обнаружено.
Теоретические предпосылки функциональной взаимосвязи симпато-адреналовой и гипофизарно-адренокортикальной систем позволили предположить, что возрастное развитие, адаптация детей к учебным нагрузкам будут сопровождаться сопряженными реакциями САС и КН, направленность которых должна отражать степень их функциональной зрелости, роль в нейроэндокринном приспособительном механизме, а также исходный тонус ВНС.
Все вышесказанное определяет актуальность, теоретическое и практическое значение данного диссертационного исследования.
Цель исследования - комплексное изучение функционального состояния симпато-адреналовой системы, коры надпочечников и гемодинамики у детей 7-15-летнего возраста, с учетом исходного вегетативного тонуса, в различных условиях функционирования растущего организма.
Задачи исследования
- Изучить функциональное состояние симпато-адреналовой системы и коры надпочечников, соотношение их активности у детей 7-15 лет в возрастно-половых группах, на разных стадиях полового созревания и в динамике учебного года.
- Исследовать вариабельность сердечного ритма, исходный вегетативный тонус в сердечно-сосудистой системе детей школьного возраста.
- Изучить состояние гемодинамики с учетом возраста и тонуса ВНС.
- Выявить особенности функционирования симпато-адреналовой системы и коры надпочечников у детей с различным исходным вегетативным тонусом в сердечно-сосудистой системе.
- Исследовать реакцию срочной адаптации симпато-адреналовой системы и коры надпочечников на физическую нагрузку статического и динамического характера у детей с различным исходным вегетативным тонусом в сердечно-сосудистой системе.
- Изучить реакцию центральной гемодинамики на дозированную статическую и динамическую нагрузку у школьников с различным исходным вегетативным тонусом.
- Исследовать изменения взаимосвязей катехоламинов, метаболитов глюкокортикоидов, андрогенов и гемодинамических параметров с возрастом, под влиянием локальной статической нагрузки у детей с различным тонусом ВНС.
Научная новизна иследования
Впервые проведено комплексное исследование состояния симпато-адреналовой системы и коры надпочечников, соотношения их функциональной активности у детей 7-15 лет, на разных стадиях полового созревания и в динамике учебного года; дана оценка исходного вегетативного тонуса в сердечно-сосудистой системе на основании экскреции катехоламинов, метаболитов глюкокортикоидов и андрогенов в сочетании с показателями вегетативной регуляции сердечного ритма и гемодинамическими параметрами; исследована реакция срочной адаптации симпато-адреналовой системы и коры надпочечников школьников на локальную статическую нагрузку, осуществлен дифференцированный подход к ее оценке с учетом тонуса ВНС.
Показано, что с возрастом и по мере полового созревания детей 7-15 лет наблюдается синхронизм в проявлении функциональной активности симпато-адреналовой системы и коры надпочечников, выражающийся в одновременном увеличении абсолютных показателей суточной экскреции НА и 17-ОКС – у девочек в 9 и 12, а у мальчиков – в 14 лет, а также А, НА и 17-КС – на III стадии полового созревания в обеих половых группах.
Выявлена разнонаправленная динамика функционального состояния САС и КН в процессе обучения в возрастно-половых группах: в 7-10 лет обнаруживается уменьшение экскреции А и НА в конце учебного года при стабильных показателях 17-КС и 17-ОКС; в 14 и 15 лет – возрастает экскреция 17-ОКС у мальчиков, а выделение НА и метаболитов половых гормонов к концу учебного года снижается. У девочек экскреция А и НА имеет стабильный характер, показатели 17-КС и 17-ОКС изменяются в пределах возрастного диапазона.
Показано, что исходный вегетативный тонус в сердечно-сосудистой системе детей сопряжен с экскрецией катехоламинов и метаболитов глюкокортикоидов: у школьников с симпатикотоническим вариантом ИВТ в отличие от нормо- и ваготоников отмечается более высокий уровень экскреции НА, снижение ДА и возрастание отношения НА/А, сочетающиеся с увеличением экскреции 17-ОКС. Исключение составляют девочки 8, 9 и 15 лет, у которых в состоянии симпатикотонии активность глюкокортикоидной функции коры надпочечников относительно снижена.
Впервые показано, что локальная статическая нагрузка вызывает сдвиги в функциональном состоянии САС и КН у детей младшего школьного возраста – повышение экскреции катехоламинов, ДОФА и метаболитов глюкокортикоидов. У мальчиков 7 и девочек 9, 10 лет в состоянии симпатикотонии прирост НА сопровождается снижением ДА и ДОФА, а у нормо- и ваготоников имеет место одновременное уменьшение экскреции КА, и 17-ОКС.
Установлено, что реакция сердечно-сосудистой системы на локальную статическую нагрузку у детей 7-15 лет зависит от исходного вегетативного тонуса, имеет различия в половых группах: у мальчиков 7-10 лет с преобладанием симпатических влияний ведущим звеном в механизме срочной адаптации ССС являются сосудистые реакции, характеризующиеся увеличением ОПСС, ДАД и СГД при снижении или незначительном возрастании УОК и МОК. С возрастом отмечается усиление насосной функции сердца, которое у симпатотоников не сопровождается столь же существенным снижением периферического сопротивления сосудов, что приводит к увеличению СГД. У девочек от 7 к 15 годам обнаруживается уменьшение хроно- и инотропной реакции сердца, у школьниц 13, 14 и 15 лет в состоянии ваготонии возникают депрессорные реакции, выражающиеся в снижении САД и ДАД, несмотря на увеличение ОПСС.
Научно-практическая значимость
Результаты диссертационного исследования вносят вклад в развитие теории адаптационных процессов в онтогенезе, могут быть использованы в лекционных курсах по возрастной физиологии, эндокринологии, педиатрии и детской кардиологии.
Полученные результаты:
- раскрывают закономерности функционирования симпато-адреналовой системы и коры надпочечников у детей 7-15 лет, соотношение их функциональной активности в процессе возрастного развития и полового созревания школьников, а также их роль в становлении нейроэндокринного механизма приспособительных реакций на протяжении учебного года;
- позволяют судить об участии симпато-адреналовой системы и коры надпочечников в обеспечении исходного вегетативного тонуса в сердечно-сосудистой системе растущего организма;
- раскрывают закономерности реакций срочной адаптации симпато-адреналовой системы и коры надпочечников у детей 7-15 лет на физическую нагрузку статического и динамического характера, их взаимосвязь с исходным вегетативным тонусом и гемодинамикой детей.
Материалы исследования свидетельствуют о необходимости превентивного подхода к проблеме вегетативных нарушений в детском и подростковом возрасте, оптимизации функционального состояния организма школьников путем рационального сочетания статического и динамического компонентов учебной деятельности. Полученные результаты могут быть использованы специалистами по возрастной физиологии, педиатрами и педагогами для проведения мониторинга функционального состояния школьников и выявления групп детей с повышенным риском развития вегетативных расстройств.
Положения, выносимые на защиту
- В процессе возрастного становления нейроэндокринного механизма приспособительных реакций у детей 7-15 лет обнаружен синхронизм в проявлении функциональной активности симпато-адреналовой системы, глюкокортикоидной и андрогенной функции коры надпочечников. При этом выявлен гетерохронный характер их созревания в возрастно-половых группах.
- Адаптация школьников к локальной статической нагрузке сопровождается взаимообусловленными реакциями симпато-адреналовой системы, коры надпочечников и гемодинамики, направленность которых определяется исходным вегетативным тонусом, возрастом и полом детей.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на IV Всесоюзной конференции «Физиология развития человека» (Москва, 1990); на Республиканской научно-практической конференции по проблеме преемственности школьного и вузовского образования (Казань, 1990); на IV Всесоюзном симпозиуме «Физиология медиаторов. Периферический синапс» (Казань, 1991); на регионально-республиканской научно-практической конференции «Физическая культура. Спорт. Здоровье» (Наб. Челны, 1991); на IV Всесоюзной конференции «Физическое воспитание и школьная гигиена» (Архангельск, 1991); на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы валеологии, синаптологии» (Наб. Челны, 1999); на Международной конференции, посвященной 55-летию института Возрастной физиологии РАО «Физиология развития человека» (Москва, 2000); на региональной научно-практической конференции «Качество жизни в трансформирующемся обществе» (Наб. Челны, 2001); на X Международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2001); на XVIII Съезде Физиологического общества им. И.П. Павлова (Казань, 2001); на VI Всероссийском симпозиуме и школы семинара молодых ученых и учителей «Растущий организм: адаптация к физической и умственной нагрузке» (Казань, 2002); на Всероссийской научно-практической конференции «Биоразнообразие и биоресурсы Среднего Поволжья и сопредельных территорий» (Казань, 2002);на Всероссийской конференции с Международным участием «Достижения биологической функциологии и их место в практике образования» (Самара, 2003); на Всероссийской конференции «Нейрогуморальные механизмы регуляции сердца» (Казань, 2004); на Всероссийской научной конференции «Растущий организм: адаптация к учебной и физической нагрузке» (Набережные Челны, 2004); на Всероссийской научной конференции «Теоретические основы физической культуры» (Казань, 2005); на I съезде физиологов СНГ (Дагомыс, 2005); на Всероссийской научной конференции «Физиология сердца» (Казань, 2005); на Всероссийской научно-практической конференции ТГГПУ (Казань, 2006); на VIII Всероссийском научно-практическом симпозиуме «Растущий организм: адаптация к физической и умственной нагрузке» (Казань, 2006); на итоговых научных конференциях профессорско-преподавательского состава ТГГПУ (1987-2006), на ХХ Съезде Физиологического общества им. И.П. Павлова (Москва, 2007). Основное содержание исследования отражено в ---- работах.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа объемом 635 страниц состоит из введения, обзора литературы, описания организации и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы. Работа содержит 214 таблиц и рисунков. Список литературы включает 1023 источника, из них – 650 отечественных и 373 зарубежных авторов.
Список используемых сокращений
М - мальчики; Д – девочки, САС- симпато-адреналовая система, КА- катехоламины, А – адреналин, НА – норадреналин, ДА – дофамин, 17-КС- 17-кетостероиды, 17-ОКС- 17-оксикортикостероиды, ВНС- вегетативная нервная система, ЧСС - частота сердечных сокращений, Мо – мода, АМо - амплитуда моды, х- вариационный размах, ИН - индекс напряжения, ВИК- вегетативный индекс Кердо, ИВТ - исходный вегетативный тонус, С- симпатикотония, Н- нормотония, В- ваготония, ССС- сердечно-сосудистая система, САД - систолическое артериальное давление, ДАД - диастолическое артериальное давление, СГД - среднее гемодинамическое давление, УОК - ударный объем крови, МОК - минутный объем крови, ОПСС - общее периферическое сопротивление сосудов, УИ - ударный индекс, СИ - сердечный индекс, УПСС - удельное периферическое сопротивление сосудов.
Организация и методы исследования
В исследовании приняли участие мальчики и девочки 7-15 лет, обучающиеся в общеобразовательной средней школе №143 г. Казани, относящиеся к I и II группе здоровья. Всего было проведено 3260 комплексных физиологических обследований. Возрастная динамика изучаемых показателей оценивалась по данным непрерывного наблюдения, проводимого в течение 8 лет, в котором приняли участие 123 школьника – 59 девочек и 64 мальчика. Наполняемость групп по исходному вегетативному тонусу соответствовала процентному соотношению детей с различным ИВТ в том или ином возрасте. Функциональная активность САС и КН изучалась в различные периоды учебного года – в октябре, феврале и мае.
Для характеристики физического развития школьников 7-15-летнего возраста использовалась общепринятая методика оценки соматического развития по В.В. Бунак (1941). Определялись: длина (см), масса (кг) и площадь поверхности тела (м2) по формуле Э. Дю-Буа (ST=m0.423*H0.725*0.007184), а также окружность грудной клетки в паузе между вдохом и выдохом.
Исследование вариабельности сердечного ритма проводилось по методу вариационной пульсометрии Р.М. Баевского (1970-1984) с использованием автоматизированного кардиопульмонологического комплекса REACARD. Ритм сердца регистрировался в течение 3 минут в положении лежа. Анализировались показатели ЧСС, Мо, АМо, х и ИН. Оценка состояния ИВТ осуществлялась на основании автоматического анализа параметров гистограммы, за основу принимались показатели ИН. Дополнительно определялся вегетативный индекс Кердо (ВИК), целые положительные значения которого свидетельствуют о преобладании тонуса симпатического отдела ВНС (О.А. Глазачев с соавт., 1994; Н.А. Шарапов, 2001).
Функциональное состояние симпато-адреналовой системы оценивали по содержанию А, НА, ДА и ДОФА в суточной и порционной моче флуорометрическим методом (Э. Ш. Матлина с соавт., 1965) на приборе БИАН-130 (М-800). Сбор мочи проводился на каждом этапе обследования, до и после тестирующей функциональной нагрузки.
Состояние андрогенной и глюкокортикоидной функции коры надпочечников изучали на основании экскреции 17-ОКС и 17-КС. Для определения 17-КС в моче использовался колориметрический метод Н.В, Самосудовой и Ж.Ж. Басс на основе реакции Циммермана с м-динитробензолом в модификации М.А. Креховой (В.Г.Колб, В.С.Камышников, 1976). Оптическая плотность раствора измерялась на фотоэлектроколориметре ФЭК-56 ПМ. Содержание в моче 17-ОКС определяли по реакции с финилгидрозином после ферментативного гидролиза (В.Г. Колб, В.С. Камышников, 1976) с использованием спектрофотометра СФ-16. Анализировались абсолютные показатели экскреции и относительные величины, рассчитанные на 1 кг массы тела
Для исследования функционального состояния сердечно-сосудистой системы был использован метод тетраполярной грудной реоплетизмографии, широко применяемый в возрастной физиологии (И.Н. Вульфсон, 1977; Р.А. Абзалов, 1986; М.К. Осколкова, 1988; С.И. Русинова, 1989; А.В. Крылова, 1990; Ю.С. Ванюшин, 2001). Ударный объем крови рассчитывали по формуле Кубичека в модификации Ю.Т. Пушкаря с соавт. (1980), минутный объем крови – как произведение УОК на ЧСС. ОПСС рассчитывали по формуле Пуазейля (Ф.Д. Акулова, 1986). Измерение артериального давления производилось по методу Н.С. Короткова в состоянии относительного покоя в положении сидя на полуавтоматическом приборе MF-30 (Япония). Определялось систолическое, диастолическое и среднее гемодинамическое артериальное давление - СГД=0.42*ПД+ДАД (О.А. Мутафьян, 2003).
Параметры гемодинамики регистрировали до нагрузок, после них, а также в течение 5 мин в постизометрическом периоде.
Пробу с локальной статической нагрузкой проводили в положении испытуемого сидя, путем сжатия левой рукой ручного динамометра с усилием, равным 50% от максимального произвольного усилия (Б.Г. Бершадский с соавт., 1983; Л.П. Ларикова с соавт., 1983; И.А. Лебедев, 1985; Э.А. Городниченко, 1990) в течение 1 мин. За показатель максимального произвольного усилия принимали среднюю величину из трех попыток.
Дозированная велоэргометрическая нагрузка задавалась в течение 3 минут на велоэргометре «РИТМ» ВЭ-05 (Киев) в положении сидя и составляла 1,5Вт на 1 кг массы тела.
Статистическую обработку полученных данных проводили общепринятыми методами вариационной статистики с применением пакета программ Microsoft Exel Windows 98. Для оценки достоверности различий использовали Т-тест, основанный на t-критерии Стьюдента. Для выяснения степени сопряженности полученных показателей использовался метод парной корреляции.
Результаты исследования и их обсуждение
Функциональное состояние симпато-адреналовой системы и коры надпочечников у детей 7-15-летнего возраста
Анализ возрастной динамики функционального состояния САС показал, что активность ее гормонального и медиаторного звеньев изменяется гетерохронно в половых группах (рис.1, рис.2). Суточная экскреция А от 7 к 15 годам изменяется незначительно, отмечается лишь некоторое ее увеличение у мальчиков в 14 лет, составляющее 0.97 мкг/сут, что согласуется с представлениями о более раннем созревании хромаффинной ткани относительно симпатической иннервации в онтогенезе (А.Д. Ноздрачев, 1983; В.М. Смирнов, 1993; К.В. Судаков, 2000; S. Fountoulakis, A. Tsatsoulis, 2006) и соответствует данным о полной ее сформированности у детей к 7-10 годам (С.И. Русинова, 1989; И.А. Држевецкая, 1994; Н.Б. Сельверова, Т.А. Филиппова, 2000; Ситдиков и др., 2006; N. Zuckerman-Levin et al., 2001; Y. Lebenthal et al., 2006).
Рис. 1 Возрастная динамика экскреции катехоламинов, метаболитов андрогенов и глюкокортикоидов у мальчиков 7-15 лет
Примечание: по оси абсцисс – возраст (лет); по оси ординат – У1 – экскреция 17-КС( ), 17-ОКС ( ) в мкм/сут; У2 – экскреция А ( ) и НА ( ) в мкг/сут.
*, # - различия достоверны при р<0,05 по сравнению с предыдущим возрастом
Тогда как, динамика экскреции НА более выражена и носит колебательный характер, снижаясь у мальчиков от 12 к 13 годам и возрастая в 14 лет (р<0.05).
У девочек максимальный уровень НА наблюдается уже в 9 лет, что не исключает его пубертатного увеличения к 12 годам, составляющего 3.77 мкг/сут (р<0.05). То есть функциональная активность медиаторного звена САС у школьниц проявляется в более раннем возрасте по сравнению с мальчиками и их сверстницами, обследованными 15-25 лет назад (С.А. Акинина, 1977; И.С. Плехова, 1987; А.В. Крылова, 1990). Это свидетельствует о преобладании у них нервных механизмов регуляции и считается более оптимальным для поддержания длительного возбуждения физиологических систем в детском организме (И.А. Држевецкая, 1994).
Сравнительный анализ состояния САС и КН у детей выявил определенный синхронизм в проявлении их функциональной активности с возрастом. Так, имеющий место достоверный прирост экскреции НА у мальчиков от 13 к 14 годам сопровождается не менее значительным увеличением 17-ОКС (р<0.05). Более раннее созревание медиаторного звена САС у девочек, характеризующееся возрастанием суточной экскрецией НА в 9 и 12 лет, сопровождается существенным приростом метаболитов глюкокортикоидов (р<0.05).
Вместе с тем выявляются и разнонаправленные изменения изучаемых показателей. На фоне поступательного и линейного увеличения 17-КС с у мальчиков возрастом, отмечается тенденция к снижению 17-ОКС от 11 к 13 годам. Вероятно, это отражает биологический антагонизм андрогенов и глюкокортикоидов, обладающих белково-анаболическим и – катаболическим влиянием на организм (М.А. Жуковский, 1995), свидетельствует о возрастающей роли андрогенов КН и половых желез в регуляции ростовых процессов с возрастом (И.А. Држевецкая, 1987; Н.Б. Сельверова, Т.А. Филиппова, 2000; Т. Reinehr, et al., 2005; Y. Lebenthal, et al., 2006) и подтверждает ранее полученные данные об отрицательной корреляции 17-ОКС и положительной взаимосвязи 17-КС с показатели длины тела у школьников 11 и 15 лет (Ф.Г. Ситдиков и др., 2004; И.Р. Валеев, 2005).
Учитывая, что развитие нейроэндокринной системы в подростковом возрасте определяется преимущественно уровнем половой зрелости, изучение функционального состояния САС и КН проводилось на каждой стадии полового созревания в раздельных половых группах (рис.3). От I к III стадии наблюдаются однонаправленные и положительные сдвиги изучаемых показателей в обеих половых группах: выделение А и НА у мальчиков увеличивается на 4.77 мкг/сут (р<0.05) и 3.09 мкг/сут, а у девочек - на 2.66 мкг/сут (р<0.05) и 5.18 мкг/сут (р<0.05), отмечается достоверный прирост экскреции 17-КС.
Рис. 2 Возрастная динамика экскреции катехоламинов, метаболитов андрогенов и глюкокортикоидов у девочек 7-15 лет
Примечание: по оси абсцисс – возраст (лет); по оси ординат – У1 – экскреция 17-КС( ), 17-ОКС ( ) в мкм/сут; У2 – экскреция А ( ) и НА ( ) в мкг/сут.
*, # - различия достоверны при р<0,05 по сравнению с предыдущим возрастом
Это может свидетельствовать о наличии функциональной взаимосвязи между САС и КН, их взаимоусиливающем биологическом действии на стадии активации гонад (Дж. Таннер, 1968). На IV стадии полового созревания, характеризующейся интенсивным формированием как коры надпочечников, так и половых желез (Н.Б. Сельверова, Т.А. Филиппова, 2000), выявляются особенности в половых группах: у мальчиков наблюдается существенное возрастание 17-КС и 17-ОКС (р<0.05), сочетающееся с еще большим увеличением экскреции НА, обеспечивающего, вероятно, наряду с другими медиаторами ЦНС гуморальную передачу нервных влияний на уровне гипоталамуса и, как следствие, активизацию КН (Н.С. Сапронов, 1998; S.L. Alexander et al., 1996). У девочек отмечается стабилизация данных показателей при снижении экскреции А. На V стадии полового созревания динамика изучаемых показателей в обеих половых группах разнонаправлена: суточная экскреция НА снижается при стабильном уровне А, а выделение 17-КС и 17-ОКС продолжает существенно увеличиваться. Это указывает на незавершенность пубертатного формирования системы «гипофиз-кора надпочечников» среди исследуемого возрастного контингента детей, а также согласуется с данными литературы о более поздних пубертатных изменениях в регуляции гипофизарно-адренокортикальной системы, когда дефинитивный уровень концентрации кортизола и дегидроэпиандростерона устанавливается лишь к 21 году (Н.Б. Сельверова, Т.А. Филиппова, 2000).
Анализ функционального состояния САС и КН на протяжении учебного года выявил особенности суточной экскреции изучаемых гормонов и гормональных метаболитов в возрастно-половых группах. У мальчиков и девочек младшего школьного возраста наблюдается снижение экскреции НА при стабильных показателях 17-ОКС, что, с одной стороны указывает на стрессовый характер учебной деятельности в период адаптации детей к школе, а с другой – на более высокую биологическую устойчивость гипофизарно-надпочечниковой системы, обладающей надежными механизмами саморегуляции (Н.С. Сапронов, 1996)
М Д
Рис. 3 Экскреция катехоламинов, метаболитов андрогенов и глюкокортикоидов у детей на разных стадиях полового созревания
Примечание: по оси абсцисс – возраст (лет); по оси ординат – У1 – экскреция 17-КС( ), 17-ОКС ( ) в мкм/сут; У2 – экскреция А ( ) и НА ( ) в мкг/сут.
*, # - различия достоверны при р<0,05 по сравнению с предыдущей стадией полового созревания
Исключение составляют девочки 9 лет, у которых наблюдается одновременное уменьшение НА и 17-ОКС, свидетельствующее о несовершенстве механизмов адаптации школьниц в период препубертата.
У детей более старшего возраста (11-15 лет) соотношение между показателями САС и КН изменяется, преимущественное воздействие на их функциональное состояние оказывают эндокринные и вегетативные перестройки периода полового созревания (рис.4). Так, у мальчиков до 14 лет экскреция КА и метаболитов глюкокортикоидов на протяжении учебного года характеризуется относительной стабильностью с некоторой тенденцией к возрастанию уровня НА в 11 и 13 лет от октября к маю. Обращает на себя внимание волнообразный характер экскреции метаболитов андрогенов в течение учебного года у мальчиков 12, 13 и 14 лет – уменьшение ее интенсивности в зимний и возрастание в весенний период (р<0.05), что, по-видимому, объясняется сезонными колебаниями функциональной активности надпочечниковых и половых желез и согласуется с представлениями о нейроэндокринных сезонных ритмах (А.П Голиков., П.П. Голиков, 1973). У школьников 14 и 15 лет на фоне возрастного увеличения НА (рис.1) наблюдается его достоверное снижение к концу учебного года по сравнению с началом (р<0.05), что, с одной стороны, может свидетельствовать о повышении активности нервного звена САС в период пубертата, а с другой – о низкой экономичности ее функционирования в процессе учебной деятельности подростков (М.К. Осипова, 1983; Крылова, 1990). При этом динамика глюкокортикоидной функции КН имеет противоположный характер: экскреция 17-ОКС, составляющая в начале учебного года у мальчиков 14 и 15 лет 7.59±0.55 мкм/сут и 10.07±0.85 мкм/сут, к концу увеличивается, превосходя в 1.5 раз свою возрастную планку. Это может указывать на длительное и существенное напряжение в гипофизарно-надпочечниковой системе, которое, как известно, сопровождается снижением чувствительности центральных кортикостероидных рецепторов к угнетающему действию кортизола (R.M. Sapolsky et al., 1984-1986), резким увеличением его содержания в крови и усилением деградации. Несмотря на то, что увеличение глюкокортикоидов – это основная адаптивная реакция организма, повышенный уровень кортизола опасен своим катаболическим действием на детский организм, угнетением лимфоидной ткани и реакций иммунитета (И.А. Држевецкая, 1987; М.А. Жуковский, 1995; E. Ortega, 2003).
Рис. 4. Изменение экскреции катехоламинов, метаболитов андрогенов и глюкокортикоидов у детей 11-15 лет в течение учебного года
Примечание: по оси абсцисс – возраст (лет) и периоды учебного года (о - октябрь; ф – февраль; м – май); по оси ординат – У1 – экскреция 17-КС( ), 17-ОКС ( ) в мкм/сут; У2 – экскреция А ( ) и НА ( ) в мкг/сут.
*, # - различия достоверны при р<0,05 по сравнению с предыдущим периодом учебного года
Более того, высокая концентрация кортизола может вызвать снижение биосинтеза андрогенов (Г.В. Кация, Н.П. Гончаров, 1994), поэтому не исключено, что именно с этим связано параллельное понижение уровня андрогенов, содержание которых в суточной моче в конце учебного года достоверно меньше, чем в начале и в 1.4 раза ниже возрастных показателей 15-летних школьников. Это является неблагоприятным фактором, способным повлиять на перспективу полового созревания мальчиков (Е.Б. Севастьянова, 1971; И.А. Држевецкая, 1987; T. Reinehr, et al., 2005; Y. Lebenthal, et al., 2006).
Иная картина у девочек 11-15 лет – на всех этапах исследования суточная экскреция НА имеет у них стабильный характер, свидетельствуя о высокой мобилизационной готовности организма школьниц, обусловленной, вероятно, более ранним созреванием симпатического звена САС. При этом выделение метаболитов глюкокортикоидов носит колебательный характер: наблюдается увеличение 17-ОКС от начала к середине учебного года (р<0.05) и снижение от февраля к маю, наиболее ярко выраженное в 13 и 14 лет (р<0.05). Вероятно, опасность истощения глюкокортикоидов на фоне стойких тонических симпатических влияний (1-адренорецепторный механизм на уровне гипоталамуса, моделирующий секрецию кортиколиберина, как следствие АКТГ и глюкокортикоидов (S. Damluji, L.M. Rees, 1987; H.J. Lenz et al., 1987), их избыточного катаболического влияния на организм предупреждается у девочек путем временного регуляторного угнетения синтеза гормона (и снижения экскреции 17-ОКС). Это расценивается как важная защитная реакция, направленная на сохранение адаптационного резерва и повышение общей сопротивляемости детского организма (И.А. Држевецкая, 1987; K. Lissak, E. Endroczi, 1960). Противоположный характер приобретает экскреция метаболитов глюкокортикоидов и половых гормонов у школьниц в 15 лет: резкий скачок 17-КС и их высокие значения в течение всего учебного года (в пределах от 35.24±3.10 мкм/сут до 40.28±1.94 мкм/сут) наблюдаются в сочетании с уменьшением метаболитов глюкокортикоидов (р<0.05). Не исключено, что именно андрогены в данном случае могут выступать в качестве регуляторов устойчивой адаптации, снижая уровень 17-ОКС (Т.А. Обут, 1989).
Это указывает на более совершенный характер нейроэндокринных приспособительных реакций у девочек в период полового созревания.
Характеристика исходного вегетативного тонуса у детей 7-15 лет
Наиболее важным интегральным параметром, отражающим состояние вегетативного гомеостаза у детей, является исходный вегетативный тонус – степень выраженности симпатических и парасимпатических влияний на организм в состоянии относительного покоя (Н.А. Белоконь с соавт., 1986; С.М. Кушнир, 2000; А.М. Вейн, 1991, 2003; Е.М. Спивак, 2003). Установлено, что для детей 7-15 лет свойственна неустойчивость вегетативной регуляции сердечного ритма. На фоне усиления тонуса блуждающего нерва (И.А. Аршавский, 1960; Р.А.Стропус, 1973; О.С.Колосова, 1983; М.М. Безруких, 1991), выражающегося в урежении ЧСС, количество детей с преобладанием симпатических влияний на сердечный ритм наибольшее: у школьников 7 лет – это 67.00% мальчиков и 62.50% девочек. В 9 лет симпатико- и парасимпатикотонические влияния на сердечный ритм более сбалансированны, увеличивается процент детей в состоянии нормотонии, однако, у мальчиков группа симпатикотоническим вариантом ИВТ остается преобладающей (47,70%). В 14-15 лет количество мальчиков-симпатотоников возрастает до 66,66%, а ваготоников снижается до 16,66% и 33,33%, причем в 15 лет дети с нормотоническим вариантом ИВТ вообще не регистрируются (рис.5). Пубертатный скачок симпатической активности у девочек наступает раньше (Р.А. Калюжная, 1975; А.В. Крылова, 1990) и соответствует 12, 13 годам, когда школьницы с преобладанием симпатических влияний на сердечный ритм составляют 60,00% и 61,51% соответственно, наблюдается существенный прирост ЧСС (р<0,05).
Рис.5 Соотношение различных вариантов исходного вегетативного тонуса в сердечно-сосудистой системе у детей школьного возраста (%)
Примечание: симпатикотония, нормотония, ваготония
Независимо от возраста и группы ИВТ у детей 7-15 лет, отмечаются положительные значения ВИК, что согласуется с данными литературы об относительной возрастной симпатикотонии и напряжении детского организма в процессе учебной деятельности (О.А. Глазачев с соавт., 1994).
Более полное представление о тонусе ВНС дает определение биологически активных веществ в крови и выделениях человека, количественный состав которых позволяет судить о нервных и гуморальных взаимосвязях в механизме регуляции вегетативных функций (Г.Н. Кассиль, 1989; А.Н. Шарапов, 2003).
Таблица 1
Экскреция катехоламинов и ДОФА, метаболитов андрогенов и глюкокортикоидов
у детей с различным исходным вегетативным тонусом в сердечно-сосудистой системе (М±m)
| Возраст (лет) | № п/п | И В Т | Показатели | |||||||
| А (нг/мин) | НА (нг/мин) | ДА (нг/мин) | ДОФА (нг/мин) | НА/А | 17-КС (нмоль/час) | 17-ОКС (нмоль/час) | ||||
| М | ||||||||||
| 7 | 1 | С | 8.49±0.78 | 20.66±1.35 | 124.33±4.73 | 22.17±1.33 | 2.43 | 980.00±57.00 | 227.00±12.00 | |
| 2 | Н | 8.66±0.30 | 16.13±1.28 | 157.40±8.22 | 20.34±1.80 | 1.86 | 906.30±53.00 | 293.30±10.30 | ||
| 3 | В | 14.83±0.42 | 16.03±1.36 | 157.27±7.34 | 13.94±1.62 | 1.08 | 831.00±36.60 | 190.00±10.00 | ||
| 1/2 | * | ** | ||||||||
| 2/3 | ** | * | * | |||||||
| 1/3 | ** | * | ** | ** | * | * | ||||
| 8 | 1 | С | 5.99±0.49 | 18.00±1.75 | 115.07±3.37 | 15.27±1.04 | 3.00 | 1032.00±72.00 | 237.00±14.30 | |
| 2 | Н | 9.99±0.65 | 20.56±1.90 | 142.47±7.62 | 21.54±2.10 | 2.05 | 964.60±50.30 | 227.66±13.00 | ||
| 3 | В | 8.49±0.72 | 17.33±1.53 | 167.14±9.11 | 15.84±1.76 | 2.04 | 1100.30±96.00 | 193.30±10.60 | ||
| 1/2 | ** | ** | * | |||||||
| 2/3 | * | * | ||||||||
| 1/3 | * | ** | * | |||||||
| 9 | 1 | С | 6.83±0.37 | 18.58±1.94 | 136.29±5.04 | 13.35±1.02 | 2.72 | 1164.00±84.60 | 336.00±24.00 | |
| 2 | Н | 10.55±0.76 | 18.15±1.68 | 151.23±8.35 | 15.42±1.59 | 1.72 | 930.66±49.00 | 338.00±22.30 | ||
| 3 | В | 8.33±0.34 | 17.89±1.32 | 167.17±8.94 | 20.24±2.24 | 1.96 | 974.00±55.60 | 300.30±21.00 | ||
| 1/2 | ** | * | ||||||||
| 2/3 | * | |||||||||
| 1/3 | ** | ** | * | |||||||
| Д | ||||||||||
| 7 | 1 | С | 7.24±0.84 | 16.85±1.19 | 111.57±3.27 | 12.15±1.08 | 2.32 | 790.30±40.00 | 293.00±12.60 | |
| 2 | Н | 6.97±0.41 | 13.71±0.93 | 124.33±5.12 | 15.52±1.24 | 1.96 | 780.00±32.30 | 272.66±12.00 | ||
| 3 | В | 7.19±0.51 | 15.35±1.31 | 133.01±5.84 | 22.17±2.16 | 2.13 | 700.00±28.00 | 200.60±10.30 | ||
| 1/2 | * | * | ||||||||
| 2/3 | ** | * | ** | |||||||
| 1/3 | ** | ** | * | ** | ||||||
| 8 | 1 | С | 9.08±0.88 | 18.71±1.69 | 111.99±3.08 | 19.82±2.81 | 2.24 | 794.00±50.00 | 180.66±9.00 | |
| 2 | Н | 8.99±0.64 | 16.05±1.36 | 167.63±8.66 | 13.35±1.19 | 1.81 | 862.00±49.60 | 253.00±25.60 | ||
| 3 | В | 7.94±0.59 | 14.44±1.28 | 146.74±8.66 | 23.05±2.40 | 2.09 | 680.66±30.00 | 320.00±19.30 | ||
| 1/2 | ** | * | * | |||||||
| 2/3 | ** | ** | ||||||||
| 1/3 | * | ** | * | * | ||||||
| 9 | 1 | С | 10.46±0.45 | 23.13±1.45 | 143.74±7.66 | 16.37±1.98 | 2.21 | 980.00±62.00 | 334.00±21.00 | |
| 2 | Н | 9.00±0.57 | 16.99±0.96 | 141.64±7.42 | 13.99±1.50 | 1.88 | 1003.00±100.00 | 324.30±19.60 | ||
| 3 | В | 11.50±0.97 | 21.83±1.02 | 163.75±8.15 | 15.26±1.64 | 1.89 | 976.30±68.30 | 420.00±28.00 | ||
| 1/2 | ** | |||||||||
| 2/3 | ** | * | * | |||||||
| 1/3 | * | |||||||||
Примечание: различия достоверны между группами ИВТ: «*» - р<0.05; «**» - р<0.01
Анализ функционального состояния САС и КН у детей 7-15 лет показал, что экскреция КА и ДОФА, метаболитов глюкокортикоидов и андрогенов зависит от исходного вегетативного тонуса в ССС, характеризуется тесной сопряженностью между собой, (табл.1). Так, у мальчиков 7 лет с симпатикотоническим вариантом ИВТ отмечается более высокий уровень экскреции НА – 20.66±1.35 нг/мин, который на 21.92% и 22.47% выше, чем в состоянии нормо- и ваготонии, наблюдается возрастание отношения НА/А. Это сочетается с повышенной экскрецией 17-ОКС и 17-КС, которая в 1.19 и в 1.18 (р<0.05) раз превосходит показатели ваготоников. Аналогичное соотношение изучаемых показателей отмечается и у девочек: в состоянии симпатикотонии экскреция НА в 1.09 раз превосходит значения нормо- и ваготоников. Так же как и у мальчиков, повышенная активность медиаторного звена САС сопровождается у школьниц усилением глюкокортикоидной и андрогенной функций КН, что выражается в повышении экскреции 17-ОКС и 17-КС, в 1.2 раза превосходящей показатели девочек в состоянии ваготонии (р<0.01 и р<0.05). Примечательно, что у детей с симпатикотоническим вариантом ИВТ имеет место значительно более низкий уровень экскреции ДА, который у мальчиков 7 лет на 33.07 нг/мин и 32.94 нг/мин (р<0.01), а у девочек на 12.76 нг/мин (р<0.05) и 21.44 нг/мин (р<0.01) ниже, чем в состоянии нормо- и ваготонии. Вероятно, высокая потребность в НА не обеспечивается достаточным восполнением его предшественника, о чем свидетельствует и более низкий уровень экскреции ДОФА у школьниц, образование которого является лимитирующим звеном в биосинтезе КА (В.В. Меньшиков, 1974). Одновременное увеличение экскреции НА, 17-ОКС и 17-КС у детей-симпатотоников может отражать функциональную взаимосвязь между нервным звеном САС и КН, их взаимоусиливающее биологическое действие в состоянии повышенных тонических симпатических влияний на сердечную деятельность.
У мальчиков 12 и 13 лет различия между показателями САС и КН в группах ИВТ приобретают иной характер: выявляется высокий уровень экскреции НА и 17-ОКС у детей с преобладанием парасимпатических влияний на сердечный ритм, интенсивность которой практически не отличается от таковой в группе симпатотоников и, вероятно, является закономерным свидетельством функционального синергизма отделов ВНС, взаимоусиливающих биологическую активность в процессе поддержания вегетативного баланса у здоровых детей (С.М. Кушнир, 2000; Е.М. Спивак, 2003).
В качестве исходной симпатикотонии у мальчиков 14-, 15- и девочек 12-летнего возраста, кроме усиления тонических симпатических влияний на сердечный ритм (АМо), вновь отмечается повышение экскреции НА и отношения НА/А, а также снижение ДА, сочетающееся с возрастанием уровня 17-ОКС, (различия в экскреции андрогенов между группами ИВТ математически не достоверны).
У школьниц 8, 9 и 15 лет соотношение между показателями САС и КН в группах изменяется. Существенно увеличенная экскреция НА в ссостоянии симпатикотонии неожиданно сочетается с достоверно более низкой экскрецией 17-ОКС. В 8 лет она составляет 180,66±9,00 нмоль/час и в 1.40 раз меньше, чем у школьниц с нормо- и ваготоническим вариантом ИВТ (р<0.05), у которых выделение НА соответственно ниже. Подобные же различия наблюдаются и у девочек 9, 15 лет – в случае усиления симпатических влияний на сердечный ритм показатель экскреции 17-ОКС становится на 86.00 нмоль/час и 155,70 нмоль/час ниже, чем у ваготоников (р<0.05). Снижение активности глюкокортикодной функции КН при усилении тонуса симпатического отдела ВНС свидетельствует о повышении резистентности КН к эндо- и экзогенным воздействиям, совершенствовании механизма гуморальной регуляции вегетативного тонуса у девочек с возрастом.
Реакции срочной адаптации симпато-адреналовой системы и коры надпочечников на дозированную физическую нагрузку статического и динамического характера
Функциональная проба с локальной статической нагрузкой является симпатическим тестом, позволяющим судить о состоянии эфферентного симпатического звена и центрального механизма ее вегетативного обеспечения (М.Р. Могендович, 1972; L.R. Davrath et al., 2006).
У детей младшего школьного возраста дозированная локальная статическая нагрузка вызывает сдвиги функционального состоянии САС и КН, характер которых зависит от тонуса ВНС и имеет особенности в половых группах. У мальчиков 7 лет с преобладанием симпатикотонических влияний на сердечную деятельность реакция САС характеризуется увеличением экскреции А, НА и ДА, при этом выделение ДОФА снижается, что характеризует ее как неэкономную, сопровождающуюся уменьшением предшественников (рис.6). Это сочетается с положительными, хотя и менее значительными, сдвигами в экскреции 17-ОКС и 17-КС, составляющими 5.28% и 21.61%. Особо выделяются мальчики в состоянии нормо- и ваготонии: несмотря на достоверно более низкий фоновый уровень экскреции НА, его значения после нагрузки имеют отрицательную динамику, наблюдается снижение предшественников. Имеющее место компенсаторное увеличение ДОФА не обеспечивает соответствующего прироста КА, что сочетается с уменьшением экскреции 17-ОКС на 6.21% и на 14.25% у нормо- и ваготоников соответственно. Это указывает на низкие резервные возможности САС и КН, выявляющиеся после статического напряжения, и может быть связано с проявлением утомления и астенизации организма мальчиков в период адаптации к учебной деятельности (О.С. Глазачев с соавт., 1994-1997).
Иная картина наблюдается у школьников 8 и 9 лет: более высокий уровень приспособительных реакций САС, характеризующийся одновременным увеличением экскреции КА и ДОФА, выявляется нами именно в группе нормо- и ваготоников, где происходит одновременный прирост экскреции НА, ДА и ДОФА, свидетельствующий о наличии резервных возможностей и экономизации функций САС. Это сопровождается повышением активности андрогенной и глюкокортикоидной функций КН – выделение 17-КС увеличивается на 41.50% и на 14.02%, а 17-ОКС – на 52.02% и на 17.00% в той и другой группе ИВТ. Тогда как, у мальчиков-симпатотоников адаптивные возможности изучаемых систем снижены. Поэтому ваготонический вариант ИВТ у школьников 8 и 9 лет в отличие от 7-летних расценивается нами как наиболее сбалансированный вариант вегетативной регуляции сердечного ритма, при котором повышенная вагусная активность в покое, вероятно, связана с компенсацией инициальной симпатикотонии. Наблюдается взаимодополняющее действие адренергических и холинергических систем, свойственное здоровым детям (С.М. Кушнир, 2000), обеспечивающее адекватную гуморальную реакцию организма в ответ на тестирующую функциональную пробу.
Рис. 6 Изменение экскреции катехоламинов и ДОФА, метаболитов андрогенов и глюкокортикоидов в ответ на локальную статическую нагрузку у детей 7-9 лет с различным исходным вегетативным тонусом в сердечно-сосудистой системе (%)
Примечание: а – А; б –НА; в – ДА; г – ДОФА; д – 17-КС; е- 17-ОКС.
У девочек младшего школьного возраста по сравнению с мальчиками реакции срочной адаптации САС и КН на локальную статическую нагрузку носят более совершенный характер, адекватны фоновым значениям экскреции изучаемых гормонов и гормональных метаболитов. Так, у школьниц 7 лет в состоянии симпатикотонии на фоне повышенной активности САС в покое (ее медиаторного звена) отмечается тенденция к снижению уровня экскреции НА, при этом содержание ДА увеличивается, что, вероятно, вызвано компенсаторным ускорением процесса декарбоксилирования ДОФА в условиях снижения НА (В.Б. Розен, 1984) и объяснимо с точки зрения закона “исходного уровня” о регуляции гомеостаза (С.М. Лейтес, 1959). Наибольшая реактивность глюкокортикоидной функции КН наблюдается у девочек с ваготоническим вариантом ИВТ - (21.93%), у которых уровень экскреции 17-ОКС в покое самый низкий (200.60±10.30 нмоль/час). Это отличает их от группы симпатотоников, где сдвиг менее выражен (1.67%), а содержание 17-ОКС до нагрузки выше (293.00±12.60 нмоль/час).
Выделяются школьницы 9 лет: в состоянии симпатико- и нормотонии у них выявляется снижение резервных возможностей САС, вероятно, связанное с функциональным напряжением организма девочек в период препубертата (Н.Б. Сельверова, Т.А. Филиппова, 2000). У симпатотоников прирост в экскреции А и НА составляет 9.36% и 1.81% при снижении ДА и ДОФА, а у нормотоников – наблюдается уменьшение экскреции А, тенденция к снижению НА и ДА при стабилизации уровня ДОФА. Однако, несмотря на это, функциональная активность КН у этих школьниц после нагрузки повышается. Возможно, временное регуляторное угнетение глюкокортикоидной функции в покое, у девочек-симпатотоников 8 и 9 лет носит защитный характер и приводит к увеличению ее резервных и адаптационных возможностей, в связи с чем прирост 17-ОКС у них наибольший (30.83% и 31.86%).
Разнонаправленная динамика показателей САС и КН указывает на особенности нейроэндокринного механизма приспособительных реакций 9-летних девочек на статическую нагрузку, а именно: большую устойчивость гипофизарно-надпочечниковой системы и повышение активности андрогенной функции КН, обеспечивающей метаболические процессы в период препубертата.
У детей среднего и старшего школьного возраста реактивность САС и КН в ответ на локальную статическую нагрузку значительно снижается, её различия между группами ИВТ нивелируются. Это расценивается нами как проявление экономизации функции САС и КН вследствие устойчивых приспособительных перестроек в ответ на статическую мышечную нагрузку у детей с возрастом. Исключением являются школьники с симпатикотоническим вариантом ИВТ 14 и 15 лет, у которых сдвиг экскреции 17-ОКС и ДА находится на уровне значимости – р<0,05.
Дозированная велоэргометрическая нагрузка по сравнению со статической вызывает более существенные изменения функционального состояния САС и КН, направленные на мобилизацию энергетических ресурсов организма. Так, у детей 7-летнего возраста отмечается прирост экскреции А в пределах от 44,25% до 78,03% и НА – от 25,39% до 51,53% у мальчиков и девочек соответственно. Параллельно с этим увеличивается ДА при положительных сдвигах ДОФА, что сочетается с возрастанием уровня 17-ОКС (от 18,25% до 30,40%) и 17-КС (от 12,64% до 58,10%). Однако у мальчиков с ваготоническим вариантом ИВТ выявляется снижение резервов САС и КН: на фоне относительно низких донагрузочных значений А и НА их содержание не изменяется, экскреция ДА снижается, что сочетается с незначительным сдвигом показателей 17-ОКС и их отсутствием в содержании 17-КС. Это подтверждает сделанное ранее заключение об астенизации организма первоклассников. У мальчиков 9 и 10 лет отмечается совершенствование реакции срочной адаптации САС и КН на физическую нагрузку динамического характера.
Рис. 7 Изменение экскреции катехоламинов и ДОФА, метаболитов андрогенов и глюкокортикоидов в ответ на дозированную велоэргометрическую нагрузку у детей 14-15 лет с различным исходным вегетативным тонусом в сердечно-сосудистой системе (%)
Примечание: а – А; б –НА; в – ДА; г – ДОФА; д – 17-КС; е- 17-ОКС.
Данный возраст расценивается нами как наиболее благоприятный период для формирования навыков двигательной активности – независимо от ИВТ наблюдается одновременное увеличение экскреции А, НА (от 52,10% до 60,00%), ДА (32,52% в среднем), 17-ОКС и 17-КС (от 30,07% до 68,70%). В отличие от девочек 9 и 10 лет, у которых в состоянии симпатико- и ваготонии резервные возможности САС и КН снижены. Иная картина наблюдается у школьников 14 и 15 лет (рис.7). Сдвиги в состоянии вегетативного баланса и эндокринной регуляции, свойственные для данного возраста, являются провоцирующим фактором, выявляющим неустойчивость и низкую экономичность приспособительных реакций подростков. Так, у мальчиков в состоянии симпатикотонии экскреция НА возрастает на 46,00% и 71,54%, при этом уровень ДОФА снижается, а увеличение ДА не превышает 10,00%, то есть высокая мобилизационная готовность САС у симпатотоников сопровождается неэкономным расходом ее функциональных резервов. Примечательно, что у мальчиков старшего школьного возраста дозированная велоэргометричекая нагрузка вызывает снижение экскреции метаболитов половых гормонов при возрастании уровня 17-ОКС. Изменение соотношения 17-КС и 17-ОКС в сторону увеличения последних после физической нагрузки может указывать на преобладание катаболических процессов над анаболическими и низкую эффективность переключения организма от состояния работы к восстановлению (А.А. Виру, 1985).
Состояние гемодинамики у детей 7-15 лет с различным исходным вегетативным тонусом в покое, при воздействии физической нагрузки статического и динамического характера
Надежным индикатором уровня нейро-гуморальной регуляции в целостном организме является сердечно-сосудистая система. Анализ показателей ССС у детей 7-15 лет с различным тонусом ВНС выявил особенности ее функционального состояния в покое. У мальчиков с симпатикотоническим вариантом ИВТ отмечаются более высокие показатели ЧСС, УОК, МОК, СИ и УИ, свидетельствующие о напряжении функций сердца в процессе обеспечения оптимального уровня тканевого кровотока (табл.2). У девочек младшего школьного возраста в отличие от мальчиков существенных различий в показателях гемодинамики между группами ИВТ не установлено. Вместе с тем, у школьниц 13, 14 и 15 лет с состоянии ваготонии отмечается относительное снижение САД, ДАД и СГД в сочетании с урежением ЧСС.
Дозированная велоэргометрическая нагрузка вызывает сдвиги в функциональном состоянии ССС, которые в целом согласуются с установленными ранее закономерностями реакций детского организма на дозированные физические нагрузки (Р.А. Калюжная, 1985; Р.А. Абзалов, 1985; С.И. Русинова, 1989; Г.Х. Самигуллин, 1989; А.В. Крылова, 1990; Л.Г. Ковтун, 1990; Ю.С. Ванюшин, 2001), вместе с тем дифференцированный анализ с учетом тонуса ВНС расширяет представления об их индивидуальных особенностях. Для детей младшего школьного возраста обеих половых групп характерна хронотропная реакция сердца, которая наиболее ярко выражена в состоянии симпатико- и ваготонии: у мальчиков-симпатотоников 7 и 8 лет прирост ЧСС составляет 29,35% и 40,50%, при этом, сдвиг УОК не превышает 14,05%, а у ваготоников даже снижается. Тогда как у школьников в состоянии нормотонии активность хроно- и инотропной функции сердца почти одинакова с некоторым преобладанием последней (прирост ЧСС – 30,12%, а УОК – 41,48%).
Таблица 2
Показатели гемодинамики у детей 7 лет с различным исходным вегетативным тонусом в покое
| № п/п | ИВТ | Показатели | |||||||||
| ЧСС, уд/мин | САД, | ДАД, | СГД, | УОК, мл | МОК, л | ОПСС, дин*с-1*см-5 | УИ, мл/м2 | СИ, л/мин/м2 | УПСС, усл.ед. | ||
| мм.рт.ст. | |||||||||||
| М | |||||||||||
| 1 | СС | 105.10 ±1.97 | 111.33 ±1.26 | 66.33 ±1.58 | 85.25 ±1.68 | 42.60 ±1.04 | 4.47 ±0.45 | 1598.96 ±64.02 | 45.31 ±2.14 | 4.76 ±0.10 | 17.93 ±1.24 |
| 2 | Н | 102.95 ±1.22 | 115.00 ±2.01 | 76.00 ±1.31 | 92.38 ±1.67 | 38.56 ±1.56 | 3.96 ±0.41 | 1914.68 ±105.20 | 41.02 ±2.92 | 4.21 ±0.21 | 21.93 ±1.29 |
| 3 | В | 90.18 ±1.75 | 108.50 ±1.47 | 71.00 ±1.20 | 86.75 ±1.32 | 25.77 ±1.09 | 2.33 ±0.39 | 2690.36 ±229.97 | 27.41 ±1.34 | 2.45 ±0.20 | 35.00 ±1.44 |
| р 1/2 | ** | ** | * | ** | * | * | |||||
| р 2/3 | ** | * | * | ** | ** | ** | ** | ** | ** | ** | |
| р 1/3 | ** | * | ** | ** | ** | ** | ** | ** | |||
| Д | |||||||||||
| 1 | СС | 100,84 ±1,47 | 93,90 ±1,22 | 69,30 ±1,02 | 83,42 ±1,01 | 33,92 ±1,36 | 3,32 ±0,52 | 1998,02 ±90,93 | 38,98 ±1,69 | 3,81 ±0,30 | 21,86 ±1,20 |
| 2 | Н | 103,99 ±2,15 | 96,00 ±1,34 | 68,00 ±1,12 | 79,76 ±1,37 | 40,41 ±2,47 | 4,06 ±0,41 | 1559,09 ±78,20 | 46,44 ±2,24 | 4,66 ±0,50 | 17,09 ±1,04 |
| 3 | В | 101,65 ±1,78 | 108,50 ±1,82 | 67,50 ±1,26 | 84,72 ±1,52 | 34,96 ±1,75 | 3,37 ±0,54 | 2001,73 ±104,82 | 40,18 ±2,00 | 3,87 ±0,29 | 21,87 ±1,32 |
| р 1/2 | * | * | * | ** | * | ** | |||||
| р 2/3 | * | * | ** | * | ** | ||||||
| р 1/3 | |||||||||||
Примечание: различия достоверны между группами ИВТ: «*» - р<0,05; «**» - р<0,01
С возрастом наблюдается усиление насосной функции сердца и снижение периферического сопротивления сосудов, а также равнозначный вклад ЧСС и УОК в обеспечение МОК. Наблюдаемый «скачок» симпатических влияний на ССС в период пубертата снижает экономичность ее адаптивных реакций. Так, у мальчиков-симпатотоников 14 и 15 лет велоэргометрическая нагрузка вызывает значительное увеличение ЧСС – 61,80% и 61,64% в том и другом возрасте, при этом прирост УОК не менее существенен и составляет 52,60% и 62,27%. Снижение ОПСС на 238,25 дин*с-1*см-5 является недостаточным в условиях резкого возрастания МОК (с 3,89±0,13 л до 10,30±0,75 л, р<0,01), что приводит к увеличению СГД и создает перегрузку для сердца (Ф.З. Меерсон, 1975). «Гиперреативный» характер ответной реакции со стороны гемодинамики у детей в период пубертата может свидетельствовать о несовершенстве механизма срочной адаптации ССС к физической нагрузке динамического характера, проявляющимся на фоне неустойчивости ее нейро-гуморальной регуляции.
Адаптационные механизмы ССС при статических нагрузках в большей степени обеспечиваются активацией симпатического отдела ВНС (Г.В. Кмить, 2005; J.P. Fisher et al., 2006; M. Sundstedt et al., 2007). Применение пробы с локальной статической нагрузкой позволило оценить уровень компенсаторных реакций ССС в зависимости от ее исходного вегетативного тонуса, с учетом постизометрических эффектов.
Рис.8 Изменение показателей гемодинамики в ответ на локальную статическую нагрузку у детей 7 лет с различным исходным вегетативным тонусом в сердечно-сосудистой системе (%)
Примечание: С - симпатикотония, Н - нормотония, В – ваготония
У мальчиков-симпатотоников 7 лет в ответ на статическое усилие наблюдается преобладание сосудистых реакцийв регуляции АД: обнаруживается увеличение ДАД, ОПСС, СГД, снижение УОК и урежение ЧСС (рис.8).
Снижение ЧСС и уменьшение сердечного выброса в ответ на изометрическое усилие может быть вызвано компенсаторным повышением вагусных влияний на сердце, в условиях активации симпатического отдела ВНС. (Р.А. Калюжная, 1973).
Нельзя исключать также факт своеобразного «функционального депонирования» крови в неактивных мышцах, а также снижения кровотока в малом круге в результате натуживания, что уменьшает ударный выброс и МОК (J. Astrond, 1965). Усиление спастического состояния периферических сосудов, наблюдаемое у мальчиков-симпатотоников 7 лет при увеличении экскреции НА доказывает его положительную роль как одного из гуморальных факторов регуляции сосудистого тонуса. Это подтверждается картиной корреляций (рис.10), где имеет место достоверная положительная связь НА – ОПСС (r=0,75, р<0,05), НА – ДАД (r=0,84, р<0,05), тогда как связи НА – МОК и НА – УОК слабо положительны (r=0,32, r=0,36). Следовательно, в данном случае именно повышение сосудистого тонуса является ведущим в регуляции АД и, вероятно, связано с усилением реактивности медиаторного звена САС. Обращают на себя внимание положительные связи А – НА, НА – ДА и отрицательная НА – ДОФА, что, с одной стороны, указывает на активацию биосинтеза КА, а с другой – характеризует ДОФА как его лимитирующее звено. Отсутствие корреляций 17-ОКС практически со всеми гемодинамическими показателями (за исключением САД, где она слабо положительна) свидетельствует, по-видимому, что эффекты кортизола на ССС при статической нагрузке у мальчиков-симпатотоников 7 лет не выражены или отсутствуют.
Не менее показательна реакция гемодинамики в группе мальчиков-ваготоников, где после статического усилия наблюдается снижение УОК и МОК на 22,27% и 18,02% на фоне компенсаторного возрастания ОПСС и небольшого увеличения ЧСС. Такая реакция считается неблагоприятной (Р.А. Калюжная, 1975), свидетельствует о ранних признаках утомления в ССС, снижении выносливости мальчиков к локальной статической нагрузке и наблюдается при уменьшении экскреции А, НА, ДА и 17-ОКС (рис.6).
У мальчиков-симпатотоников старших классов сосудистое звено сохраняется как значимый фактор в регуляции АД после статического усилия, что выражается в увеличении ДАД и ОПСС (рис.9). Однако в отличие от младших школьников параллельно с этим происходит существенный прирост УОК и МОК как компенсаторная реакция сердца, направленная на преодоление спастического состояния сосудов. То есть, нарушается нормальное функционирование гемодинамического механизма саморегуляции, обеспечивающего физиологический баланс между объемом циркулирующей крови и пропускной способностью капилляров (Н.Н. Савицкий, 1974; Г.М. Яковлев, В.А. Карлов, 1992). Подтверждением этого является повышение СГД, которое в норме выступает в качестве гемодинамической константы. Наблюдаемая реакция ССС предполагает существенное усиление адренергических влияний на сердце и сосуды, между тем выявляется снижение экскреции А и НА (рис.6). Возникшее противоречие подтверждается характером корреляций – отрицательные связи НА – УОК, А – УОК, НА – МОК, А – МОК (r от -0,70 до - 0,84, р<0,05) (рис.10). Между тем известно, что адренергический тонус поддерживается не только путем увеличения концентрации КА в зоне рецепции, но и за счет возрастания чувствительности адренорецепторов (Б.Н. Манухин, 1968), при этом может наблюдаться отрицательная корреляция НА с плотностью -адренорецепторов (K. Szemeredi et al., 1989, 1993). В нашем исследовании, вероятно, это отрицательные связи НА с УОК и МОК. Примечательно, что на фоне снижения экскреции КА наблюдается положительный сдвиг в экскреции 17-ОКС (42,35%), который сочетается с достоверной положительной корреляцией 17-ОКС – МОК, 17- ОКС – УОК и 17-ОКС – САД (r от 0,72 до 0,80, р<0,05), указывающей на гемодинамические эффекты кортизола, обеспечивающие гиперкинетический вариант кровообращения и повышение АД.
Рис. 9 Изменение показателей гемодинамики в ответ на локальную статическую нагрузку у мальчиков 14 и девочек 15 лет с различным исходным вегетативным тонусом (%)
Следовательно, наблюдаемые нами сдвиги в экскреции КА и глюкокортикоидов, их взаимосвязь с гемодинамическими параметрами – это проявление сложного нейроэндокринного регуляторного механизма, реализующего адренергические влияния на сердце и сосуды у мальчиков в состоянии симпатикотонии при локальной статической нагрузке.
У девочек младшего школьного возраста гемодинамические реакции в ответ на статическую нагрузку по сравнению с мальчиками более сбалансированы, от 7 к 9 годам увеличивается роль инотропного компонента в их структуре, наблюдается снижение ОПСС и стабилизация СГД. Это сопровождается благоприятными реакциями САС и КН, которые адекватны фоновым значением экскреции КА, метаболитов андрогенов и глюкокортикоидов (табл. 1; рис.6). Исключение составляют девочки 9 лет, у которых в состоянии симпатико- и нормотонии резервные возможности САС снижены.
Однако с возрастом реакции ССС на локальную статическую нагрузку у школьниц приобретают иной характер: у девочек 13, 14, 15 лет в состоянии ваготонии наблюдается уменьшение показателей насосной функции сердца, а также депрессорная реакция, характеризующиеся снижением САД, ДАД и СГД несмотря на повышение ОПСС (рис.10). Это сочетается с отсутствием сдвига в экскреции НА и 17-ОКС. Корреляционный анализ выявил отрицательную связь ДА – ДОФА (r=-0,72, р<0,05) и НА – ДА (r=-0,80, р<0,05), первая из которых свидетельствует о снижении резервов САС, а вторая, вероятно, раскрывает существующую зависимость между норадренергическими и дофаминергическими системами. Стимуляция дофаминовых рецепторов тормозит высвобождение НА из депо симпатических терминалей (Б.Н. Манухин, 1960; О.А. Мутафьян, 2002), в результате чего снижается количество НА в крови и моче и проявляется депрессорное действие ДА.
Возможно, этим объясняется его высокое содержание прежде всего как нейромедиатора и отрицательные корреляции ДА – САД, ДА – ЧСС, сопровождающие ярко выраженный гипотензивный эффект у девочек-ваготоников. Более того, именно снижение глюкокортикоидов может приводить к падению возбудимости рецепторных структур, в результате чего уменьшается афферентный поток к сосудодвигательному центру, возникает дилятация и падение общего кровяного давления (А.Д. Ноздрачев, 2001). Вероятно, с этим связано наблюдаемое в наших исследованиях одновременное снижение экскреции 17-ОКС, показателей ДАД, САД и СГД, достоверные положительные связи 17-ОКС – ДАД, 17-ОКС – САД (r=0,72 и r=0,82), а также положительные корреляции 17-ОКС – УОК, 17-ОКС – А и А – УОК (r от 0,75 до 0,90, р<0,05), указывающие на кардиостимулирующий эффект кортизола, реализуемый через пермиссивное действие в отношении А (A. Wanner et al., 2003; D.L. Wong, 2003), и отсутствие этого эффекта в данном конкретном случае.
Мальчики-симпатотоники 7 лет
Мальчики-симпатотоники 15 лет
Рис. 10 Корреляции между показателями экскреции катехоламинов, метаболитов андрогенов, глюкокортикоидов и гемодинамическими параметрами в постизометрическом периоде
Примечание: ___положительная,____слабоположительная, ----отрицательная связь
Заключение
Проведенное исследование показало, что возрастное развитие и приспособительная деятельность детей 7-15 лет обеспечиваются сложными, взаимообусловленными реакциями САС и КН, направленными на удовлетворение основных метаболических и адаптационных потребностей растущего организма. Констатируя наличие определенного синхронизма в проявлении функциональной активности САС и КН необходимо отметить гетерохронный характер их созревания в возрастно-половых группах, а также разнонаправленную динамику экскреции НА, метаболитов андрогенов и глюкокортикоидов на протяжении учебного года. Это указывает на особую роль катехоламинов и кортикостероидов в обеспечении нейроэндокринного механизма адаптационных реакций у детей 7-15 лет и их более совершенный характер у девочек по сравнению с мальчиками в период пубертата.
Вегетативная неустойчивость сопряженная с гуморальными и кардиогемодинамическими сдвигами, в значительной степени является результатом адаптационно-компенсаторных взаимоотношений детского организма с окружающей средой. Симпатикотония, формирующаяся в период пубертата и адаптации детей к школе, характеризуется усилением взаимосвязи между нервным звеном САС и глюкокортикоидной функцией КН - существенным увеличением экскреции НА и 17-ОКС, а также положительной корреляцией между ними. Выявляется высокая мобилизационная готовность детей-симпатотоников к воздействию физических нагрузок, при этом отмечается неэкономное расходование адаптационных резервов организма. Временное регуляторное угнетение глюкокортикоидной функции КН у девочек-симпатотоников 8,9 и 15 лет в покое расценивается нами как важная защитная реакция, указывающая на повышение резистентности коры надпочечников к экзо- и эндогенным воздействиям, обеспечивающая сохранение ее адаптационных резервов. Ваготония, выявляемая у мальчиков 7 лет сопровождается снижением реактивности САС и КН в ответ на дозированную статическую и велоэргометрическую нагрузки, характеризуется развитием реакций утомления в ССС, что свидетельствует о перенапряжении и астенизации организма мальчиков в период адаптации к школе. В отличие от школьников 9,10 лет, у которых парасимпатическая активность в покое, вероятно, связанная с компенсацией инициальной симпатикотонии, характеризуется адекватными гуморальными и гемодинамическими реакциями организма на физическую нагрузку и рассматривается как наиболее сбалансированный вариант регуляции вегетативного тонуса (Н.А. Белоконь, 1987; С.М. Кушнир, 2000; Г.А. Осокина, 2003). Пассивная адаптация детей к статическим мышечным нагрузкам в процессе обучения и жизнедеятельности приводит к формированию неблагоприятных адаптивных перестроек в ССС, проявляющихся на фоне неустойчивости ее нейро-гуморальной регуляции. У мальчиков в состоянии симпатикотонии в качестве ведущего звена в механизме срочной адаптации ССС к локальной статической нагрузке выявляются спастические реакции сосудистого русла, а в последствии и компенсаторное увеличение УОК. Это указывает на высокую вероятность развития у них гипертензионного сосудистого синдрома, патогенетически связанного с повышенной реактивностью норадреналового звена САС и глюкокортикоидной функции КН. У девочек-ваготоников 13,14,15 лет локальная статическая нагрузка вызывает депрессорную реакцию и снижение сердечного выброса на фоне недостаточного «включения» симпато-адреналовой системы и коры надпочечников, указывающих на проявление у них признаков общей сосудистой гипотонии. То есть стресс-реакция при чрезмерном и длительном воздействии факторов среды из звена адаптационного процесса может трансформироваться в звено патогенеза, индуцирующее развитие болезни. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости и возможности превентивного подхода к проблеме вегетативных нарушений у детей и подростков, проведение мониторинга функционального состояния ССС, направленного на предупреждение патологических реакций в растущем организме.
ВЫВОДЫ
- Возрастное становление симпато-адреналовой системы и коры надпочечников у детей 7-15 лет происходит гетерохронно в возрастно-половых группах: наиболее существенное увеличение суточной экскреции НА обнаруживается у девочек уже в 9, а у мальчиков лишь в 14 лет; пик в экскреции 17-КС и 17-ОКС наблюдается в 9, 12 и 14, 15 лет, соответственно.
- С возрастом и по мере полового созревания детей 7-15 лет выявляется синхронизм в проявлении функциональной активности САС и КН: одновременное увеличение абсолютных показателей суточной экскреции НА и 17-ОКС в 14 лет у мальчиков, в 9 и 12 лет у девочек, а также А, НА и 17-КС – на III стадии полового созревания.
- На протяжении учебного года наблюдаются изменения функционального состояния симпато-адреналовой системы и коры надпочечников, имеющие разнонаправленный характер в возрастно-половых группах: в 7-10 лет выявляется уменьшение экскреции А и НА в конце учебного года при стабильных показателях 17-КС и 17-ОКС; в 14 и 15 лет резко возрастает экскреция 17-ОКС у мальчиков, а выделение НА и метаболитов половых гормонов от начала к концу учебного года снижается, в отличие от девочек, у которых экскреция А и НА имеет постоянный характер, а значения 17-КС и 17-ОКС изменяются в пределах возрастного диапазона.
- У детей 7-15 лет наблюдается неустойчивость вегетативной регуляции сердечного ритма, проявляющаяся в преобладании симпатических или парасимпатических влияний. Подавляющему большинству школьников свойственен симпатикотонический вариант исходного вегетативного тонуса в сердечно-сосудистой системе, характеризующийся снижением Мо и х, увеличением АМо и ИН при положительных значениях ВИК.
- Исходный вегетативный тонус в сердечно-сосудистой системе детей определяет ее функциональное состояние в покое:
- у мальчиков с симпатикотоническим вариантом ИВТ по сравнению с нормо- и ваготониками отмечаются более высокие значения ЧСС, УОК МОК и СИ при снижении ОПСС и УПСС; в отличие от школьниц 7-9 лет, у которых существеных отличий по гемодинамическим параметрам не установлено. У девочек-ваготоников 13, 14 и 15 лет выявляется относительное снижение САД, ДАД и СГД, сочетающееся с урежением ЧСС.
- У детей с преобладанием симпатических влияний на сердечную деятельность по сравнению с нормо- и ваготониками, отмечается более высокий уровень экскреции НА, возрастание отношения НА/А и снижение ДА, сочетающиеся с увеличением экскреции 17-ОКС, за исключением девочек-симпатотоников 8, 9 и 15 лет, у которых активность глюкокортикоидной функции коры надпочечников относительно снижена.
- Локальная статическая нагрузка вызывает сдвиги в функциональном состоянии симпато-адреналовой системы и коры надпочечников у детей младшего школьного возраста: повышение экскреции катехоламинов, ДОФА и метаболитов глюкокортикоидов, за исключением мальчиков 7 и девочек 9, 10 лет, у которых в состоянии симпатикотонии прирост НА сопровождается снижением ДА и ДОФА, а у нормо- и ваготоников имеет место одновременное уменьшение экскреции КА и 17-ОКС.
- Характер реагирования САС и КН на дозированную велоэргометрическую нагрузку определяется тонусом ВНС и зависит от возраста: наибольшая реактивность САС и КН отмечается у девочек в 9, 12 и 13, а у мальчиков в 7, 14 и 15 лет. При этом в состоянии симпатикотонии увеличение экскреции А и НА сопровождается снижением ДОФА, а у ваготоников наблюдается одновременное уменьшение КА, метаболитов андрогенов и глюукокортикоидов или их разнонаправленная динамика.
- Реакция сердечно-сосудистой системы на локальную статическую нагрузку у школьников 7-15 лет зависит от исходного вегетативного тонуса, имеет различия в половых группах:
- у мальчиков 7-10 лет с преобладанием симпатических влияний ведущим звеном в механизме срочной адаптации ССС являются сосудистые реакции, характеризующиеся увеличением ДАД, СГД и ОПСС при снижении или незначительном возрастании УОК и МОК. С возрастом наблюдается усиление насосной функции сердца, которое у симпатотоников не сопровождается столь же существенным снижением периферического сопротивления сосудов, что выражается в приросте ОПСС и СГД;
- у девочек в отличие от мальчиков от 7 к 15 годам хроно- и инотропные реакции сердца уменьшаются. У девочек-ваготоников 13, 14 и 15 лет преобладают депрессорные реакции, характеризующиеся снижением САД, ДАД и СГД, несмотря на увеличение ОПСС.
- Реакция сердечно-сосудистой системы на дозированную велоэргометрическую нагрузку у детей 7-15 лет изменяется с возрастом, имеет особенности в группах ИВТ: для детей 7-10 лет в состоянии симпатико- и ваготонии характерна хронотропная реакция сердца и усиление сосудистого компонента в обеспечение АД при снижении или незначительном возрастании УОК. С возрастом наблюдается усиление насосной функции сердца и снижение периферического сопротивления сосудов, а также равнозначный вклад ЧСС и УОК в обеспечение МОК. Вместе с тем у мальчиков 14, 15 и девочек 12, 13 лет с симпатикотоническим вариантом ИВТ отмечается возрастание СГД и ОПСС.
- На основании корреляционного анализа установлено, что с возрастом под влиянием локальной статической нагрузки у детей с различным тонусом ВНС увеличивается количество и теснота межсистемных взаимосвязей, свидетельствующих о взаимообусловленности реакций САС, КН и гемодинамики, формировании вегетативно-гормональной функциональной системы, обеспечивающей приспособительный результат.
Список опубликованных работ по теме диссертации
- Шайхелисламова М.В. Реакция симпато-адреналовой системы на дозированную физическую нагрузку как показатель уровня функциональных возможностей организма / Шайхелисламова М.В.// Медико-социальные проблемы охраны здоровья школьников. – Казань, 1995. – С.85-89.
- Шайхелисламова М.В. Регуляция сердечного ритма девушек в процессе адаптации к учебной деятельности / Шайхелисламова М.В.// Материалы республиканской научно-практической конференции «Актуальные проблемы медико-биологической и психологической подготовки специалистов». – Казань, 1997. – С.101-102.
- Шайхелисламова М.В. Показатели артериального давления и физической работоспособности девушек 15-17 лет / Шайхелисламова М.В.// Материалы IV Всероссийского симпозиума и школы-семинара молодых ученых и учителей «Растущий организм; адаптация к физической и умственной нагрузке». – Казань, 1998. – С.98-99.
- Шайхелисламова М.В. Функциональное состояние и периоды напряжения сердечно-сосудистой и симпато-адреналовой систем студенток в течение учебного года. / Ситдиков Ф.Г., Шайхелисламова М.В.// Казанский медицинский журнал. - 1993. – Т. 74. – №1. – С. 14-17.
- Шайхелисламова М.В. Функциональное развитие эндокринной системы и ее значение в период полового созревания школьников / Шайхелисламова М.В., Валеев И.Р., Кузьмина Л.Ю. // Эколого-физиологические проблемы адаптации. Материалы X международного симпозиума. – М., 2001. – С. 605.
- Шайхелисламова М.В. Влияние учебной нагрузки и условий производства на функциональное состояние симпато-адреналовой системы и показатели регуляции сердечного ритма у девушек 17-18-летнего возраста / Ситдиков Ф.Г., Шайхелисламова М.В.. Валеев И.Р.// Физиология человека – 2001. Т.27. - №5. – С. 60-67.
- Шайхелисламова М.В. Показатели эндокринной регуляции роста и полового развития школьников 11-, 13- и 14-летнего возраста. / Шайхелисламова М.В., Валеев И.Р.// Материалы IV Республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Республики Татарстан. – Казань, 2001. – С.163.
- Шайхелисламова М.В. Адаптивные возможности организма школьников в зависимости от возраста, пола и режима обучения. / Крылова А.В., Побежимова О.К., Дикопольская Н.Б., Копылова В.А.// Материалы XVIII Съезда Физиологического общества им.И.П.Павлова. – Казань, 2001. – С.495.
- Шайхелисламова М.В. Показатели андрогенной и глюкокортикоидной функций коры надпочечников, регуляция роста и полового развития школьников. / Шайхелисламова М.В., Ситдиков Ф.Г., Валеев И.Р., Кузьмина Л.Ю. // Материалы VI Всероссийского симпозиума и школы-семинара молодых ученых и учителей. «Растущий организм: адаптация к физической и умственной нагрузке». – Казань, 2002. – С.210.
- Шайхелисламова М.В. Андрогенная функция коры надпочечников у школьников 11-15 лет в динамике учебного года. / Шайхелисламова М.В., Валеев И.Р.// Материалы Всероссийской конференции с Международным участием «Достижения биологической функциологии и их место в практике образования». – Самара, 2003. – С. 53-54.
- Шайхелисламова М.В. Функциональное состояние коры надпочечников в пре- и пубертатный периоды развития. / Шайхелисламова М.В., Ситдиков Ф.Г., Валеев И.Р.// Материалы XX Международного симпозиума «Эколого-физиологические проблемы адаптации». – Москва, 2003. – С.97-98.
- Шайхелисламова М.В. Соотношение гормонов коры надпочечников, роста и полового развития школьников / Ситдиков Ф.Г., Шайхелисламова М.В., Валеев И.Р., Кузьмина Л.Ю.// Физиология человека, 2004. – Т.30. - №.3. – С.166-168.
- Шайхелисламова М.В. Состояние андрогенной и глюкокортикоидной функции надпочечников у детей 8-15лет в процессе адаптации к учебной нагрузке. / Шайхелисламова М.В., Дикопольская Н.Б., Валеев И.Р., Ситдикова А.А., Святова Н.В., Зайнеев М.М. // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова, 2004. – Т.90. - №8. – С.414.
- Шайхелисламова М.В. Функциональное состояние коры надпочечников у детей 11-15 лет в процессе полового созревания и адаптации к учебной нагрузке. / Шайхелисламова М.В., Ситдикова А.А.// Материалы международной научной конференции «Физиология развития человека» Новые исследования Альманах Москва Вердена, 2004. - № 2. - С.417
- Шайхелисламова М.В. Вегетативный статус и состояние симпато-адреналовой системы школьников 8-9 летнего возраста /Ситдиков Ф.Г., Шайхелисламова М.В., Ситдикова А.А., Зайнеев М.М., Дикопольская Н.Б.// Sitdikova A.A. Vegetative status and condition of sympathetic-adrenal system of the 8-9-year old children /Sitdikov F.G., Shaihelislamova M.V., Sitdikova A.A., Zajneev M.M., Dikopolskaja N.B.// Материалы II Международного симпозиума «Проблемы ритмов в естествознании». – М., 2004. – С. 383-385.
- Шайхелисламова М.В. Возрастные особенности регуляции сердечного ритма школьников в течение учебной недели и учебного года / Шайхелисламова М.В., Ситдикова А.А. // Материалы Всероссийской конференции «Нейрогуморальные механизмы регуляции сердца». – Казань, 2004. – С.138-140.
- Шайхелисламова М.В. Вариабельность сердечного ритма и состояние симпато-адреналовой системы школьников 8, 9 лет в динамике учебного года / Шайхелисламова М.В., Ситдикова А.А. // Материалы Всероссийской конференции «Теоретические основы физической культуры». – Казань, 2004. – С.106.
- Шайхелисламова М.В. Реакция симпато-адреналовой системы на изометрическую нагрузку у детей с различным исходным вегетативным тонусом / Ситдикова А.А., Шайхелисламова М.В. Ситдиков Ф.Г. // Бюллетень сибирской медицины, приложение 1. – 2005. – С.168-169.
- Шайхелисламова М.В. Вариабельность сердечного ритма и особенности функционирования симпато-адреналовой системы у младших школьников в динамике учебного года / Ситдикова А.А. // Вестник КГПУ. – Казань, 2004. – №4. – С.192-198.
- Шайхелисламова М.В. Влияние разных режимов обучения на андрогенную функцию коры надпочечников / Шайхелисламова М.В., Дикопольская Н.Б. // Вестник КГПУ. – Казань, 2004. – №2. – С.82-90.
- Шайхелисламова М.В. Функциональное состояние симпато-адреналовой системы и вегетативный статус младших школьников. / Шайхелисламова М.В., Ситдикова А.А., Дикопольская Н.Б., Святова Н.В., Побежимова О.К.// Научные труды I съезда физиологов СНГ. – М.: Медицина-Здоровье, 2005. – Т. 2. – С.200.
- Шайхелисламова М.В. Превентивный подход к проблеме вегетативных нарушений у детей младшего школьного возраста. / Ситдиков Ф.Г., Шайхелисламова М.В., Ситдикова А.А., Кузьмина Л.Ю.// Клиническая физиология кровообращения, 2006. – №1. – С.68-76.
23. Шайхелисламова М.В. Соотношение функциональной активности симпато-адреналовой системы и коры надпочечников у детей 7-15 лет в различные периоды учебного года. / Ситдиков Ф.Г., Шайхелисламова М.В., Ситдикова А.А. // Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 75 летию образования кафедры физической культуры ТГГПУ. – Казань, 2006. – С. 186-187.
24. Шайхелисламова М.В. Роль симпато-адреналовой системы в формировании вегетативного статуса школьников. / Ситдикова А.А., Шайхелисламова М.В., Дикопольская Н.Б. // Материалы XIII Международного совещания и VI школы по эволюционной физиологии. Тезисы докладов и лекций. – Санкт-Петербург, 2006. – С. 199-200.
25. Шайхелисламова М.В. Функциональное состояние симпато-адреналовой системы и коры надпочечников у школьников 7-15 лет. / Шайхелисламова М.В., Ситдикова А.А. // Материалы VIII Всероссийского симпозиума «Растущий организм: адаптация к физической и умственной нагрузке». – Казань, 2006. – С.116-117.
26.Шайхелисламова М.В. Функциональное состояние симпато-адреналовой системы и особенности вегетативной регуляции сердечного ритма у младших школьников. / Ситдиков Ф.Г., Шайхелисламова М.В., Ситдикова А.А. // Физиология человека, 2006. – Т.32. – №6. – С. 22-27.
27.Шайхелисламова М.В. Функциональная взаимосвязь симпато-адреналовой системы и коры надпочечников у детей школьного возраста. / Шайхелисламова М.В., Ситдиков Ф.Г., Ситдикова А.А., Святова Н.В., Дикопольская Н.Б. // Материалы ХХ Съезда Физиологического общества им. И.П. Павлова. – М., 2007. – С.479.
28.Шайхелисламова М.В. Симпато-адреналовая система и кора надпочечников в пре- и пубертатный периоды развития человека /Шайхелисламова М.В., Ситдиков Ф.Г., Ситдикова А.А.// Онтогенез, 2008. – Т.39. - №2. – С.1-9.
29.Шайхелисламова М.В. Взаимосвязь симпато-адреналовой системы, коры надпочечников и вегетативного тонуса у детей 7-9 лет /Шайхелисламова М.В., Ситдиков Ф.Г., Ситдикова А.А.// Физиология человека, 2008. – Т.34. - №2. – С.1-10.
30.Шайхелисламова М.В. Соотношение функциональной активности симпато-адреналовой системы и коры надпочечников у детей с различным исходным вегетативным тонусом в сердечно-сосудистой системе /Шайхелисламова М.В. // Вестник ТГГПУ. - Казань, 2007. - № 6. – С.80-90.
31.Шайхелисламова М.В. Гормональный статус и вегетативный тонус у детей 7-15 лет./Ситдиков Ф.Г., Шайхелисламова М.В.// Монография. – Казань: Изд-во ТГГПУ, 2008. - 148с.
Автор выражает искреннюю благодарность заслуженному деятелю науки РФ, доктору биологических наук, профессору Ф.Г. Ситдикову за консультативную помощь и ценные рекомендации при выполнении работы; кандидату биологических наук, старшему преподавателю кафедры анатомии, физиологии и охраны здоровья человека ТГГПУ А.А. Ситдиковой за участие в организации и проведении физиологических исследований, а также врачу-педиатру детской клинической больницы №2, кандидату медицинских наук Х.М. Вахитову за проведение медицинского обследования детей; врачу-лаборанту I категории Республиканской клинической больницы РТ Л.Ю. Кузнецовой за помощь в проведении биохимических исследований.
Подписано к печати 18.01.2008г.
Печать ризографическая.
Тираж 100 экз.
Заказ № 419
Мини-типография «Студенческая» ИП Исхаков Р.З.
Свидетельство № 27274 (16:50:04) от 23.05.2002 г.
420043, г. Казань, ул. Московская, 53; тел. (843) 292-08-43, 516-17-19
