Сезонные изменения функционального состояния системы внешнего дыхания у жителей Европейского Севера России Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

УДК [612.2:613.13](470.1/.2)

СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ

СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ

У ЖИТЕЛЕЙ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА РОССИИ

© 2007 г. Н. С. Копытова, А. Б. Гудков

Северный государственный медицинский университет, г. Архангельск

Структурные и функциональные особенности органов дыхания человека в значительной мере определяются эколого-климатическими факторами [1]. Существование человека в суровых природно-климатических условиях Севера требует дополнительных энергетических затрат, а следовательно, и мобилизации резервов кардиореспираторной системы для поддержания гомеостаза. Аппарат внешнего дыхания является одним из звеньев многокомпонентной системы дыхания организма, осуществляющей поглощение кислорода из воздуха, транспорт его к тканям, окислительные процессы в них и вынос углекислого газа [9].

Имеющиеся литературные данные описывают сезонные изменения некоторых показателей дыхательной системы [2, 3, 5, 6, 10], но они не относятся к Европейскому Северу. Так, отмечена зависимость показателей внешнего дыхания и красной крови от периодов светового режима у жителей Крайнего Севера [7]. Исследовалась сезонная динамика регуляции дыхания человека [8].

Целью настоящей работы является установление возможных сезонных изменений в деятельности системы внешнего дыхания у жителей Европейского Севера России.

Методика исследования

Проведено динамическое обследование 35 женщин и 35 мужчин трудоспособного возраста, не имеющих заболеваний сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Средний возраст женщин (20,8 ± 0,4), мужчин — (20,2 + 0,3) года. Обследуемые проходили спирографичес-кое исследование в комфортных условиях четыре раза за год: весной (апрель), летом (июль), осенью (ноябрь) и зимой (январь).

Обрабатывались материалы с помощью программы SPSS. Поскольку полученное распределение признаков и единиц совокупности не подчинялось закону нормального распределения, при оценке достоверности использовались непараметрические критерии Фридмана и Даннета.

Результаты исследования и обсуждение

Показателем, отражающим функциональные возможности внешнего дыхания в целом, является жизненная емкость легких (ЖЕЛ). Анализ полученных материалов показал зависимость ЖЕЛ от времени года (нулевая гипотеза об отсутствии влияния сезонов года была отвергнута, т. к. р = 0,001) и достоверное увеличение ЖЕЛ у женщин зимой по сравнению с весной (р < 0,01), летом (р < 0,01) и осенью (р < 0,01) (рисунок). У мужчин ЖЕЛ зимой также больше, чем осенью (р < 0,05), летом (р < 0,01) и весной (р < 0,01).

Известно, что величина ЖЕЛ косвенно указывает на максимальную площадь дыхательной поверхности легких, обеспечивающей газооб-

Методом спирографии в различные сезоны года проведено динамическое исследование состояния системы внешнего дыхания у молодых лиц трудоспособного возраста - уроженцев Европейского Севера России. Установлено, что в зимний период наблюдается уменьшение сопротивления вдыхаемому воздуху в крупных и средних бронхах, а также увеличение жизненной емкости легких и минутного объема дыхания за счет увеличения дыхательного объема. Ключевые слова: Европейский Север, дыхательная система, сезонные изменения.

66730958

Экологическая физиология Экология человека 2007.10

мен [11], поэтому можно предположить, что функциональные возможности системы внешнего дыхания у обследованных лиц в зимний период несколько повышены.

□ Мужчины

Сезонные изменения величины жизненной емкости легких у обследованных

Примечание. Достоверность различий по сравнению с зимним периодом: * - р < 0,05; ** - р < 0,01.

При изучении объемов составляющих ЖЕЛ было установлено, что сезоны года не оказывают влияния на величину резервного объема вдоха (РОвд) ни у мужчин, ни у женщин (табл. 1). Величина резервного объема выдоха (РОвыд) у мужчин также не зависит от сезона года, однако у женщин такая зависимость проявляется (р = 0,008): весной наблюдается уменьшение этого показателя по сравнению с осенью и зимой (р < 0,05).

Наряду с РОвд и РОвыд жизненная емкость легких включает дыхательный объем (ДО). На величину его у мужчин сезон года влияния не оказывает (р = 0,90). У женщин величина ДО больше зимой, чем весной (р < 0,05). Вероятно, повышение показателей ЖЕЛ, ДО, РОвыд в процессе приспособления к изменяющимся климатическим условиям при переходе от весны к зиме связано с воздействием холодового фактора, который меняет механику дыхания. Происходит удлинение фазы выдоха и укорачивание фазы вдоха, тем самым увеличивается остаточный объем легких и сокращается время соприкосновения холодного воздуха с респираторным трактом, увеличивается его разведение в легких, одновременно нарастает вентиляция, что необходимо для согревания воздуха, особенно в зимний период.

Исследование величины минутного объема дыхания (МОД) показало, что изменения ее не зависят от времени года (р = 0,30) в обеих группах

обследованных, но несколько возрастают от весны к зиме. При этом частота дыхательных движений (ЧД) практически не изменяется и остается на уровне 16-17 движений в минуту. Увеличение МОД при адаптации к изменяющимся сезонам года происходит за счет увеличения дыхательного объема. По-видимому, в условиях Севера более рациональным можно считать увеличение МОД за счет увеличения ДО, а не ЧД [4].

Объем форсированного выдоха (ФЖЕЛ) является одной из основных проб в спирографическом исследовании, отражающей состояние проходимости воздухоносных путей и позволяющей получить информацию о механических свойствах дыхательной системы. Величина ФЖЕЛ у женщин не зависит от времени года, а у мужчин она в зимний период больше, чем осенью, летом и весной (р < 0,01) (табл. 2).

При анализе параметров форсированного выдоха было установлено, что величина объема форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1) в обеих группах меньше весной, чем осенью и зимой (р <

0,05). Максимальная величина ОФВ1 у всех обследованных наблюдается зимой. Объем форсированного выдоха за первые 0,5 секунд (ОФВ05) достоверно выше зимой, чем летом (р < 0,01), осенью (р < 0,01) и весной (р < 0,01) у женщин. У мужчин величина ОФВ05 достоверно больше осенью (р < 0,05) и зимой (р < 0,01), чем весной.

Увеличение ОФВ1 и ОФВ05 в зимний период свидетельствует об улучшении проходимости дыхательных путей по сравнению с весенним сезоном, когда наблюдается снижение фактических величин.

Анализ величины средней объемной скорости выдоха, определяемой в процессе выдоха от 25 до 75 % ФЖЕЛ (СОС25 75) (в меньшей степени зависящей от произвольного усилия обследуемых и более объективно отражающей проходимость воздухоносных путей в бронхах крупного и среднего калибра), показал, что у мужчин СОС25 75 зимой выше, чем летом (р < 0,01). В группе женщин достоверно увеличение СОС25-75 зимой по сравнению с весной (р < 0,01). Следовательно, можно говорить о том, что в зимний период наблюдается снижение сопротивления вдыхаемому воздуху в бронхах крупного и среднего калибра.

Сезонная динамика показателей функции дыхательной системы (М ± SD)

Таблица 1

Сезон года

Показатель Весна Лето Осень Зима

Мужчины Женщины Мужчины Женщины Мужчины Женщины Мужчины Женщины

РОвд 1,61±0,83 1,19±0,57 1,63±0,88 1,35±0,68 1,79±0,87 1,19±0,46 1,94+0,87 1,32±0,59

РОвыд 2,98±1,30 1,58±1,01 3,22±1,11 1,99±0,80 2,46±1,00 2,34±0,97* 2,65±0,14 2,31±0,76*

ДО 0,55±0,49 0,34±0,39 0,65±0,59 0,45±0,39 0,68±0,62 0,52±0,35 0,71±0,56 0,61±0,48

МОД 10,92±4,69 8,48±5,22 11,49±4,87 9,95±6,35 15,14±9,22 10,87±7,78 12,76±5,86 10,52±4,82

Примечание. Достоверность различий по сравнению с весенним периодом * — р < 0,05.

Показатели проходимости воздухоносных путей (M ± SD)

Таблица 2

Показатель Весна Лето Осень Зима

Мужчины Женщины Мужчины Женщины Мужчины Женщины Мужчины Женщины

ФЖЕЛ 5,30±1,06** 3,83±0,69 5,39±0,86** 3,75±0,49 5,44±0,89** 3,80±0,50 5,81±0,80 4,10±0,55

ОФВ1 3,54±1,38 2,65±0,92 4,02±1,03 2,73±0,95 4,07±1,21л 3,06±0,77л 4,38±1,07л 3,30±0,76л

ОФВ0,5 1,74±1,27 1,32±0,89** 2,12±1,27 1,54±0,94** 2,37±1,29л 1,87±0,91** 2,43±1,46лл 2,06±0,95

СОС25-75 5,35±1,30 3,54±1,28** 5,28±1,35** 3,89±0,80 5,18±1,31 3,88±0,85 5,67±1,33 4,21±0,83

ПОС 8,08±1,46** 4,93±1,69** 8,70±1,72 5,52±1,19 8,72±2,20 5,99±1,41 9,71±1,87 6,63±1,43

МОС25 7,09±1,54** 4,46±1,65 7,64±1,81 5,08±1,09лл 7,33±2,09* 5,39±1,26лл 8,47±1,77 5,88±1,16лл

Примечание. Достоверность различий по сравнению с зимним периодом: * — р < 0,05, ** — р < 0,01; по сравнению с весенним периодом: " - р < 0,05, “ - р < 0,01.

Пиковая объемная скорость (ПОС) позволяет судить о максимальной скорости, достигаемой в процессе форсированного выдоха. Величина ПОС в обеих группах обследованных зимой превышает весеннюю (р < 0,01). Увеличение данного показателя, скорее всего, также свидетельствует о рестрикции дыхательных путей в зимний период.

Обнаружено, что мгновенная объемная скорость в момент выдоха 25 % ФЖЕЛ (МОС25) у женщин весной меньше, чем летом (р < 0,01), осенью (р < 0,01) и зимой (р < 0,01). У мужчин величина МОС25 зимой больше, чем осенью (р < 0,05) и весной (р < 0,01).

Таким образом, в зимний период в крупных и средних бронхах наблюдается уменьшение сопротивления вдыхаемому воздуху, что, по-видимому, необходимо для экономизации дыхания и поддержания гомеостаза в холодных климатических условиях. Кроме того, в зимний период наблюдается увеличение жизненной емкости легких и минутного объема дыхания за счет увеличения дыхательного объема. Сезонная динамика показателей дыхательной системы указывает на компенсаторно-приспособительные сдвиги, направленные на оптимизацию процессов дыхания при изменении природно-климатических условий в течение года.

Список литературы

1. Агаджанян Н. А. Функция дыхания в различных экологических условиях среды / Н. А. Агаджанян, А. Е. Северин // Пути оптимизации функции дыхания при нагрузках в патологии и в экстремальных состояниях.

- Тверь, 1993. - С. 3-7.

2. Агаджанян Н. А. Хронофизиологическая реактивность кардиореспираторной системы у спортсменов / Н. А. Агаджанян, Ю. А. Полатайко, И. В. Радыш // Экология человека. - 2005. - № 7. - С. 3-6.

3. Аскарова З. А. Роль кардиореспираторной системы в повышении резистентности организма к воздействию стрессовых факторов / З. А. Аскарова // Материалы Х Международного симпозиума «Эколого-физиологические проблемы адаптации. - М. : РУДН, 2001. - С. 41-42.

4. Гудков А. Б. Внешнее дыхание школьников на Севере : монография / А. Б. Гудков, О. А. Анциферова, О. Н. Кубушка, В. С. Смолина. - Архангельск : Изд. центр СГМУ, 2003. - 262 с.

5. Егунова М. М. Суточные и сезонные колебания показателей функции внешнего дыхания у здоровых лиц молодого возраста в условиях Крайнего Севера / М. М. Егунова, Л. Б. Ким, Н. П. Мошкин // Адаптация челове-

ка к различным географическим, климатическим и производственным условиям. — Новосибирск, 1978.— Т. 3. — С. 37—39.

6. Иржак Л. И. Функциональные пробы для оценки легочного дыхания / Л. И. Иржак, П. В. Поляков, Е. М. Осколкова // Физиология человека. — 2001. — № 3. - С. 76-80.

7. Ким Л. Б. Функция внешнего дыхания и показатели красной крови у жителей Крайнего Севера : автореф. дис. ... канд. мед. наук / Ким Л. Б. — М., 1983. — 17 с.

8. Перельман Ю. М. Сезонная динамика регуляции дыхания человека / Ю. М. Перельман, Н. С. Прилипко // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. — Благовещенск, 1995. — С. 6—10.

9. Физиология дыхания / отв. ред. И. С. Бреслав и Г. Г. Исаев. — СПб. : Наука, 1994. — 680 с.

10. Шишикин Г. С. Особенности вентиляции легких при дыхании низкотемпературным воздухом / Г. С. Шишикин, С. А. Петрунев, В. К. Преображенская // Физиология человека. — 1995. — № 20. — С. 61—66.

11. Ferguson G. T. Office spirometry or lung health assessment in adults: a consensus statement from the National Lung Health Education Program / G. T. Ferguson, P. L. Enright, A. S. Buist, M. W Higgins // Chest. — 2000. — Vol. 117.

— P. 1146—1161.

SEASONAL BEHAVIOUR OF VENTILATION SYSTEM FUNCTIONAL STATUS AMONG RESIDENTS OF EUROPEAN NORTH OF RUSSIA

N. S. Kopytova, A. B. Gudkov

Northern State Medical University, Arkhangelsk

Dynamic research of ventilation system functional status of young people of working age — born in the European North of Russia has taken place by means of spirography in different seasons. It has been stated that in winter period impedance depression to inspiratory air in major and middle bronchi and expansion of vital lung capacity and respiratory minute volume due to expansion of respiratory volume was observed.

Key words: European North, respiratory system, seasonal behaviour.

Контактная информация:

Копытова Наталья Сергеевна — ассистент кафедры гигиены и медицинской экологии Северного государственного медицинского университета, г. Архангельск

Тел. (8182) 21-57-38, e-mail: [email protected] или [email protected]

Статья поступила 02.11.2006 г.