CC BY
105
УДК 616.1/4
БИОХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ВЛИЯНИЯ
КУРЕНИЯ НА КИСЛОРОДНЫЙ СТАТУС ОРГАНИЗМА ЮНОШЕЙ С РАЗЛИЧНЫМ УРОВНЕМ ФИЗИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ
© В. Г. Шамратова, С. Р. Усманова*
Башкирский государственный университет Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32.
E-mail: [email protected]
Изучено влияние курения на ведущие параметры кислородного гомеостаза организма юношей с различным уровнем физической активности. С помощью дисперсионного анализа установлено, что совместное воздействие данных факторов вызывает дезадаптационную реакцию, проявляющуюся сдвигом гомеостатического параметра рН и интегрального показателя кровообращения — адаптационного потенциала.
Ключевые слова: курение, физическая активность, кислородтранспортная система организма, кислотно-основное состояние, адаптационный потенциал, дисперсионный анализ.
Негативное влияние курения на состояние ки-слородтранспортной функции крови выражается, как известно, в снижении уровня оксигенации крови [2]. Экзогенный монооксид углерода (СО), поступающий в организм в процессе курения, при повышенных концентрациях связывается с гем-содержащими белками, гемоглобином, миоглоби-ном, цитохромами, вызывая кислородное голодание тканей за счет нарушения, как транспорта кислорода, так и тканевого дыхания Развивающиеся в организме адаптивные процессы, направленные на увеличение доставки кислорода тканям [1], проявляются в стимуляции эритропоэза, увеличении вязкости крови, мобилизации гемодинамики [3].
Физические тренировки, в противовес вредной привычке, улучшают функциональные возможности кислородтранспортной системы (КТС) организма за счет увеличения объема циркулирующей крови, омоложения популяции красных клеток и повышения текучести крови [4]. Кроме того, повышению уровня оксигенации тканей способствует снижение сродства гемоглобина к кислороду [5]. Вместе с тем исследованиями японских ученых из Osaka University показано, что занятия спортом не препятствуют снижению продолжительности жизни, обусловленному курением [6]. В этой связи представляет интерес изучение влияния интенсивности курения на состояние кислородного обеспечения организма при различном уровне физической активности. Цель данной работы заключается в анализе основных компонентов, определяющих кислородный статус организма, у курящих юношей на фоне действия физических нагрузок. При этом мы учитывали, что состоятельность всей КТС организма, обеспечивающей текущие потребности организма в кислороде, достигается благодаря взаимодействию всех составляющих ее компонентов: внешнего дыхания, гемодинамики, эритроцитарного звена, в том числе и фракционного состава гемоглобина [7].
Методы исследования
В работе обследовано 120 юношей 20—22 лет, клинически здоровых по результатам ежегодного диспансерного осмотра. Учитывался уровень выкуренных сигарет и интенсивность физических нагру-
зок юношей в повседневной жизни. Г руппу сравнения по физическим нагрузкам составили студенты факультета физической культуры («спортсмены»), имеющие на момент обследования 1 взрослый спортивный разряд по легкой атлетике.
С помощью анализатора «ADVIA 60» производства «BAYER» (Германия) в крови определялись следующие показатели: количество эритроцитов, концентрация Нв, уровень Ht. На аппарате «RAPIDLAB865» фирмы «BAYER» (Германия) измерялись рО2 и рСО2, кислородная сатурация (satO2), а также содержание Hb02, Feffls, COHb и MetHB.
Деятельность кардиореспираторной системы (КРС) оценивалась по: ударному (УОК) и минутному объемам кровообращения (МОК). Уровень функционирования системы кровообращения определялся адаптационным потенциалом (АП) по Р. М. Баевскому [8]. Общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС) вычисляли по формуле Пуа-зейля. Показатели внешнего дыхания оценивались с использованием компьютерно-диагностического комплекса «Валента» (г. Санкт-Петербург).
Статистическая обработка данных производилась методом дисперсионного анализа, позволяющего выявлять достоверность действия фактора (или факторов) [9]. Первый фактор представлен двумя градациями: физической активностью и гиподинамией. Второй фактор имел 4 градации, соответствующие частоте курения, выраженной в соответствии с величиной индекса курения (по рекомендациям ВОЗ). Кроме того, выяснялось совместное влияние двух этих факторов (табл.).
Результаты исследования и их обсуждение
Изучение независимого и совместного влияния двух учтенных факторов на состояние КТС организма (табл.) показало, что физическая активность оказывает влияние на все стороны ее деятельности и прежде всего на основные показатели деятельности сердечно-сосудистой системы (УОК, ОПСС, МОК). Интенсивность мышечной работы отражается также на функционировании системы внешнего дыхания, реализуясь через динамический показатель ее деятельности — ФЖЕЛ.
* автор, ответственный за переписку
ISSN 1998-4812
Вестник Башкирского университета. 2013. Т. 18. №4
1051
Таблица
Результаты дисперсионного анализа показателей кислородтранспортной системы организма юношей
Показатель Влияние фактора физической актив- Влияние фактора табакокуре- Совместное влияние обоих фак-
р < 0.05 р < 0.01 р < 0.05 р < 0.01 р < 0.05 р < 0.01
ЧСС
УОК * * *
МОК *
ОПСС *
АП *
ФЖЕЛ *
РН *
НСО3 *
Ст. СО, *
ВЕ *
рСО, *
рО, *
ЗаЮ, *
Р50 * *
НЬО, * * *
СОНЬ * * *
МеШЬ *
ГеШЬ
Эритроциты * * *
НВ
НТ *
МСУ * *
МСНС
Вклад физической нагрузки в состояние красной крови опосредуется через количественные и корпускулярные (МСУ) параметры эритроцитов, фракционный состав гемоглобина и величину, характеризующую сродство гемоглобина к кислороду - р50. Видно, что содержание и соотношение фракций гемоглобина (НЬО2, СОНЬ, МеШЬ) являются достаточно мобильными параметрами за исключением фетального гемоглобина, доля которого в крови оказалось стабильной. Содержание FetHb, как известно, генетически детерминировано и для запуска синтеза дополнительных количеств данного белка требуется реэкспрессия генов, которая возможна только при срыве физиологических механизмов адаптации человека [10, 11].
Со стороны кислотно-основного состояния крови влияние интенсивной мышечной деятельности проявляется и в сдвигах рСО2 и содержании бикарбоната. В то же время величина рН остается неизменной, что обеспечивается, очевидно, слаженным и многогранным взаимодействием всех систем гомеостаза, позволяющим сохранить данный интегральный показатель статичным. Не обнаружены сдвиги адаптационного потенциала - показателя, отражающего качество протекания адаптивных процессов в организме человека на уровне аппарата кровообращения.
Интенсивность курения, как вытекает из результатов анализа, достоверно влияет только на ударный объем крови и не отражается на показателях внешнего дыхания и КОС крови, что, вероятно, объясняется отсутствием в этом возрасте кумулятивного эффекта курения [12]. Однако вклад дан-
ного фактора в состояние кислородного режима крови проявляется достаточно отчетливо. Это выражается в варьировании концентрации в крови оксигенированного гемоглобина, карбоксигемогло-бина, сатурации крови и степени сродства гемоглобина к кислороду в зависимости от количества выкуриваемых юношами сигарет. Среди базовых показателей красной крови под контролем данного фактора находится количество эритроцитов и уровень гематокрита. Однако физиологический смысл данных перестроек отличен от воздействия физических нагрузок. Стимулируя эритропоэз, СО увеличивает вязкость крови и ухудшает гемодинамику [3].
Особенно интересны результаты о совместном влиянии обоих факторов. Так, обнаружено сочетанное влияние курения и физической активности на такие показатели, как рО2 и адаптационный потенциал. Парциальное давление кислорода в крови, как известно, в целом отражает состояние внешнего дыхания человека [7], а АП — адаптационные возможности аппарата кровообращения. Следовательно, если каждый из факторов отдельно не влияет на эти жизненно важные показатели, то сочетание физических нагрузок с курением, достоверно сказывается на их уровне. Очевидно, активная мышечная деятельность на фоне курения вызывает напряжение всей системы кислородного обеспечения организма, затрагивая сам механизм поступления кислорода в организм и адаптационные механизмы в целом.
Как известно, система транспорта кислорода от альвеол до мест его потребления состоит из ряда физиологических компонентов различных рангов: дыхательного, гемического и циркуляторного [7].
Причем адекватный транспорт кислорода возможен при достаточной гибкости всех систем и компонентов транспорта. Для оптимального снабжения кислородом органов деятельность кислородтранс-портной системы целостного организма сбалансирована таким образом, что отклонения от нормы в одном его звене увеличивают компенсаторные возможности другого звена.
В нашем случае низкий уровень рО2 в капиллярах, являющийся признаком развития гипоксии тканей [15], может быть компенсирован увеличением работы сердца (резерв кровотока), результирующей величиной деятельности которой и выступает адаптационный потенциал [16].
Соответственно, при совместном влиянии физических нагрузок на фоне интенсивного курения мы имеем напряжение компенсаторных функций организма за счет интенсификации работы системы кровообращения, быстро и эффективно увеличивая кислородное обеспечение тканей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Уэст Дж. Физиология дыхания. М.: Мир, 1988. 200 с.
2. Гноевых В. В. Дисфункции кардиореспираторной системы при табакокурении у лиц молодого возраста. // Российский Медицинский Журнал. 2008. №4. С. 13-17.
3. Shibahara S. Tohoku J.The heme oxygenase dilemma in cellular homeostasis: new insights for the feedback regulation of heme catabolism // Journal of Experimental Medicine. 2003. V. 200. №4. P. 167-186.
4. Викулов А. Д., Мельников А. А., Осетров И. А. Реологические свойства крови у спортсменов // Физиология человека. 2001. Т. 27. №5. С. 124.
5. Мельников А. А. Реологические свойства крови у физически активных лиц с разным характером мышечной деятельности: Дис. канд. биол. наук. Ярославль. 1998. С. 143.
6. Noda H., Iso H., Toyoshima H., Date C., Yamamoto A., Kiku-chi S., Koizumi A., Kondo T., Watanabe Y., Wada Y., Inaba Y., Tamakoshi A.; JACC Study Group. Smoking status, sports participation and mortality from coronary heart disease // Heart. 2008. V. 94. №4. P. 471-475.
7. Рябов Г. А. Гипоксия критических состояний. М.: Медицина. 1988. 288 с.
8. Баевский Р. М., Гуров С. Г. Измерьте ваше здоровье. М.: Советская Россия. 1988. 96 с.
9. Реброва О. Ю. Статистический анализ медицинских данных. М.: МедиаСфера. 2002. 312 с.
10. Крапивко Ю. К., Исаева Е. Е., Шамратова В. Г. Компенсаторные возможности кислородтранспортной системы крови при анемии // Материалы I конференции молодых ученых медико-биологической секции Поволжской ассоциации государственных университетов. Ульяновск: УлГУ, 2007. 188 с.
11. Леонова В. Г. Анализ эритроцитарных популяций в онтогенезе человека. Новосибирск: 1987. 242 с.
12. Габриелян К. Г., Ермолаев Б. В. Уровень адаптационных возможностей организма студентов и курение // Физиология человека. 2006. Т. 32. №2. С. 110-113.
13. Герман А.К. Состояние мозгового кровотока у курильщиков. // Врачебное дело.1995. №2. С. 123-125.
14. Э. А. Бурых, С. И. Сороко. Различия в стратегиях и возможностях адаптации человека к гипоксическому воздействию // Физиология человека. 2007. Т. 33. №3. С. 63-74.
15. Мартынов И. Ф. Функциональные методы исследования внешнего дыхания. М.:1971. 138 с.
16. Павлов А. Д. Молекулярные механизмы адаптации эри-трона. Рязань: 1979. 138 с.
Поступила в редакцию 30.09.2013 г.
