CC BY
177
УДК 615.83.03:612.17
ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНО- ФАКТОРОВ НА СЕЗОННЫЕ РИТМЫ СИСТЕМЫ КРОВИ У ЖИТЕЛЕЙ КИСЛОВОДСКА
© 2007 г. Н. А. Агаджанян, Л. И. Игнатьев, И. В. Радыш
Российский университет дружбы народов, г. Москва
Климат является важнейшим экологическим фактором окружающей среды. Его влияние на состояние организма было замечено давно. По особенности воздействия на организм различают следующие типы климатов: морской, континентальный, горный, полярный и др. Воздействие климата на организм может быть благоприятным и неблагоприятным. Свойство живых организмов реагировать на воздействие погоды и климата называется метеотропностью. Она проявляется в психоэмоциональных и физиологических реакциях. Курорт Кисловодск по своим уникальным природно-климатическим факторам — один из наиболее благоприятных оздоровительных курортов страны.
Кисловодск располагается в живописной горной долине, окруженной склонами Главного Кавказского хребта. Протяженность ее с юго-востока на северо-запад около 4 км. Эта долина является нижней террасой Бечасынского плоскогорья, которое, постепенно повышаясь к юго-западу, образует Бармамытские высоты, прилегающие к Эльбрусу. Долина образована ущельями двух сливающихся речек — Ольховки и Березовки, впадающих в реку Подкумок. С востока город защищен холмами, которые связаны между собой небольшими возвышенностями и цепью меловых гор, являющейся частью Джинальского хребта (высота до 1 500 м над уровнем моря). С запада долина ограничена высоким кряжем холмов, образующих Березовую балку, с юга — Кабардинским хребтом высотой 1 600 м, с севера — цепью террасообразных меловых гор Баргустанского хребта высотой до 1 200 м над уровнем моря. Указанные горные образования охраняют Кисловодск от неблагоприятных погодных явлений и обеспечивают ему особенный микроклимат и климатические контрасты по сравнению с другими городами кавказских минеральных вод (КМВ).
Летом восточные ветры приносят на КМВ из засушливой степи Ставрополья и полупустынной земли Прикаспийской низменности жаркие суховеи, а западные ветры, приходящие из черноморских и средиземноморских субтропиков, повышают влажность этих районов. Осенью и зимой массы воздуха поступают с востока и северо-востока и приносят низкую облачность, туманы, моросящие дожди, гололед, изморось, резкое похолодание. Массы воздуха с запада из районов субтропиков вызывают быструю смену холодных погод на теплые с высокой относительной влажностью. Горы защищают Кисловодск от восточных, северо-восточных и в меньшей степени от западных ветров.
В результате создаются климатические контрасты, особенно в осеннезимний период. В то время, когда в Кисловодске теплая сухая погода, в других городах КМВ может быть низкая сплошная облачность, моро-
Статья посвящена изучению влияния климата Кисловодска на сезонную динамику показателей периферической крови, а также закономерности развития общих неспецифических адаптационных реакций организма: реакции тренировки, спокойной и повышенной активации, острого и хронического стресса.
Ключевые слова: Кисловодск, климат, давление атмосферного воздуха, температура воздуха, эритроциты, гемоглобин, гематокрит, лейкоциты, сезоны года.
13123439
сящий дождь, туман, гололедица, повышенная относительная влажность воздуха и холодный ветер. Зимой в Кисловодске из всех городов КМВ наименьшая скорость ветра, а летом в этих городах наблюдается минимальная скорость движения воздуха, а иногда и полный штиль. В Кисловодске благодаря горнодолинным воздушным течениям ощущается легкий ветерок, который снимает чувство духоты и снижает эквивалентно-эффективную температуру.
Кисловодск обладает умеренно-континентальным климатом. Воздух всегда прозрачный, чистый и сухой. На протяжении всего года здесь высокая солнечная радиация (прямая и рассеянная). В среднем солнце сияет над Кисловодском 5,8 часа в день, а за год это время достигает 2 106 часов, что выше, чем даже на таких известных своей солнечностью курортах, как Сочи и Ялта. По сравнению с соседними курортами КМВ в зимний период Кисловодск в 1,5—2 раза богаче солнечным облучением, что представляет особенно большую ценность для лечения и отдыха людей на этом курорте. Обилие солнца и особенно рассеянного света на фоне благоприятной погоды позволяет на протяжении всего года широко использовать эти природные факторы для закаливания и лечения организма.
Температура воздуха в Кисловодске изменчива даже в течение одних суток. Многолетняя средняя годовая температура воздуха составляет +7,8 °С, зимой —2,2, весной +7,5, летом +17,5, осенью +8,1 °С. Летом разница между дневной и ночной температурой составляет 8—10 °С. В самые теплые месяцы июль и август среднесуточная температура достигает 18,3 °С, в январе она снижается до —3,2 °С. Средняя температура в 13 часов всегда положительная. Средняя температура воздуха в Кисловодске значительно ниже, чем в Ессентуках. Наименьшая разность наблюдалась в октябре и составляла всего
0,5 °С, наибольшая в марте — 2,5 °С. Между тем высота в Кисловодске значительно больше, чем в Ессентуках, что должно было бы давать более низкую температуру. Этого не наблюдается по трем причинам: 1) Кисловодск гораздо лучше защищен от холодных ветров; 2) солнце показывается чаще и греет больше вследствие чистоты и прозрачности воздуха; 3) снежный покров в Кисловодске бывает реже, чем в Ессентуках. Слабым потеплением или похолоданием считается изменение межсуточной температуры до 4 °С, умеренным до — 4 — 6 °С, резким ~ > 6 °С. Продолжительность безморозного периода от 150 до 220 дней. Первые заморозки наступают с 26 сентября до 17 ноября. Среднее число дней с морозами 141, из них без оттепели всего 39. Следовательно, морозы в Кисловодске неустойчивы, так как даже в январе днем бывает значительное потепление.
Атмосферное давление очень подвижный фактор климата. Среднее давление атмосферного воздуха в Кисловодске, по многолетним данным, составляет: зимой 915,7, весной 914,8, летом 914,9, осенью — 918,2 мб. Среднегодовое давление воздуха ниже, чем на уровне моря, и составляет 915,9 мб. Объясняется это расположением курорта на высоте 817—1063 м над уровнем моря. В Кисловодске давление воздуха на 15—20 мб ниже, чем в Пятигорске и Ессентуках. В связи с прохождением теплых и холодных масс воздуха в различное время года в Кисловодске атмосферное давление колеблется от 919,2 мб в октябре до 914 в апреле, то есть еще больше отклоняется от нормального. Интересно, что в пределах самого курорта давление воздуха значительно колеблется в различных его пунктах, что определяется рельефом местности и специфическим микроклиматом каждого санатория. Слабым изменением атмосферного давления считается понижение или повышение на 5 мб, умеренным — на 6—10 мб, резким — более 10 мб. Большинство отдыхающих на этом курорте хорошо приспосабливаются к колебаниям давления и практически их не замечают. У некоторых пациентов возникают метиопатические реакции, которые, как правило, проходят через 3—4 дня пребывания на курорте.
Ветры имеют большое значение в эффективном лечебном воздействии климата. Несмотря на непрерывные колебания, циркуляция воздуха в Кисловодске довольно стабильна в разные сезоны года. Ветры чаще всего бывают ранней весной и поздней осенью. Обычно их скорость не превышает 4 м/с. При низких температурах ветер усиливает теплоотдачу, что может привести к переохлаждению организма. Чем ниже температура, тем тяжелее переносится ветер. В жаркое время года ветер усиливает испарение и улучшает самочувствие. Резкие ветры со скоростью 6—11 м/с бывают редко, они вызывают затруднение дыхания, утомляемость, оказывают давление на механорецепторы кожи. Умеренный ветер действует на организм тонизирующе. Горнодолинные ветры наиболее выражены летом и осенью. Они обусловлены неравномерным нагревом долин и склонов гор. Направление ветра зависит от формы рельефа местности. Ветровой режим Кисловодска весьма благоприятен и способствует эффективному климатолечению.
Влажность воздуха. Водяной пар — неустойчивая составная часть атмосферы. Его содержание сильно меняется в связи с особенностями физикогеографических условий местности, времени года, циркуляционных особенностей атмосферы, состояния поверхности почвы. О влажности воздуха судят по величине упругости водяного пара, относительной влажности воздуха, а также по недостатку насыщения воздуха водяным паром. Упругость водяного пара,
16П 141210Мб 864 2
ШЙ.
Ш
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Месяцы
Рис. 1. Годовая динамика упругости водяного пара воздуха в г. Кисловодске
по многолетним наблюдениям, зимой наименьшая и составляет 4,1 мб, весной она возрастает до 7,9 мб, летом достигает 14,8 мб и к концу осени снижается до 8,8 мб (рис. 1). Относительная влажность также изменяется по сезонам. Зимой она составляет 70,3 %, весной — 69,3, летом — 68,1, осенью — 71,8, среднегодовая относительная влажность — 69,8 %. Воздух остается сухим при относительной влажности до 55 %, умеренно сухим при влажности 56—75 %, влажным при 76—90 % и сырым при влажности более 90 %. В 13 часов относительная влажность воздуха самая низкая во все месяцы и сезоны года. При относительной влажности 100 % воздух становится насыщенным и при понижении температуры возможно образование туманов. Изменение недостатка насыщения воздуха водяным паром зависит от тех же факторов, что и упругость водяного пара воздуха. В зимний период (январь, февраль) недостаток насыщения воздуха водяным паром минимальный. Оптимальная относительная влажность воздуха для человека колеблется от 50 до 70 %. При высокой влажности воздуха тяжело переносится как жара, так и холод. Во влажном воздухе частицы воды могут поглощать токсические газы, которые, вступая в химическую связь с водой, образуют сернистые вещества, что может привести к массовому отравлению населения. При повышенной влажности воздуха увеличивается опасность вирусной инфекции, так как капельки влаги, содержащие возбудителя заболевания, обладают большей способностью к диффузии и могут глубоко проникать в бронхи.
В число важнейших факторов внешней среды, обеспечивающих оптимальную физиологическую деятельность организма, входит кислород приземного слоя атмосферы. От его количественных и качественных характеристик прямо зависят процессы дыхания человека, включая поглощение кислорода из воздуха, достав ку его к тканям и окислительные процессы на тканевом, клеточном и молекулярном уровнях.
На рис. 2 представлены данные об изменении в Кисловодске парциальной плотности кислорода в воздухе в различное время года. Установлено, что она колеблется от 246,2 г/м3 в июле до 272,7 в январе.
Г/м3
280-1
270
260
250-
240
230
ЯйЁ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Месяцы
Рис. 2. Годовая динамика парциальной плотности кислорода в воздухе г. Кисловодска
Сезонные изменения в организме человека касаются целого комплекса физиологических процессов, биохимического обмена веществ и активности клеток. Как известно, основным свойством живых систем, формой их существования является способность приспособляться к меняющимся условиям среды. Поскольку последняя подвержена устойчивым колебаниям, становится понятным неотъемлемое свойство организма — присущая ему ритмичность. При этом сезонная динамика функциональной активности системы кровообращения совпадает с колебаниями энергетического обмена. По данным большинства авторов [1, 5, 8], максимальные величины частоты сердечных сокращений, артериального давления, сократительной функции миокарда и минутного объема кровообращения у здоровых людей наблюдаются в зимние месяцы.
Известно, что система крови претерпевает существенные изменения в зависимости от сезона года, климатогеографических и биогеохимических условий среды. В различные сезоны года закономерно изменяется содержание лейкоцитов и эритроцитов, сахара и холестерина в крови [2].
Имеющиеся литературные данные по динамике периферической крови весьма противоречивы и зависят от многочисленных факторов, воздействующих на человека в процессе жизни. Человек и окружающая среда — две сложные взаимодействующие системы, которые в первом приближении можно считать экосистемой.
Сезонным колебаниям подвержены защитные функции системы крови. Изменение сезонных колебаний метеорологических и гелиогеофизических факторов, естественно, находит отражение и в изменениях показателей неспецифической защиты. Важное значение в оценке адаптационных и дизадаптационных изменений состояния факторов неспецифической защиты имеет характер и динамика биоритмологических изменений в системе крови, и в частности в содержании лейкоцитов [7, 10].
Адаптация организма к постоянно меняющимся условиям внешней среды требует широкого диапазона функциональных возможностей и быстрого переключения важнейших физиологических систем на новый
режим жизнедеятельности. В основе формирования сложной функциональной системы каждого организма лежит индивидуальная временная шкала.
Целью данной работы явилось изучение влияния климата Кисловодска на сезонную динамику показателей периферической крови.
Обследовано 2 913 человек (1 533 женщины и 1 380 мужчин) в возрасте от 25 до 59 лет.
Результаты статистического анализа сезонной динамики показателей периферической крови у населения г. Кисловодска приведены в таблице. Как видно из приведенных в ней данных, максимальное количество эритроцитов, гемоглобина (НЬ), гематокрита (Ш), цветной показатель (ЦП), средний объем эритроцита (МСУ) и среднее содержание гемоглобина в эритроците (МСН) наблюдаются в зимний период года, а минимальные — в весенний. При этом было показано, что среднегодовые значения содержания эритроцитов, НЬ, Ш, ЦП, МСУ, МСН у мужчин достоверно выше, чем у женщин (р < 0,05—0,001).
Можно полагать, что снижение уровня гемоглобина весной обусловлено менее вескими, чем зимой, влияниями метеорологических факторов, в то же время это снижение в весенне-летнем периоде связывается с усилением мышечной работы, во время которой часть НЬ переходит в миоглобин [3, 12]. Среднее содержание гемоглобина в эритроците в большей степени зависит от уровня гематокрита и в меньшей от снижения количества эритроцитов в крови. Сезонные изменения уровней НЬ и Ш в крови больше
зависят от климатических факторов, чем от эндогенных водителей цирканнуальных ритмов [11].
Анализ полученных данных показал, что максимальные значения скорости оседания эритроцитов (СОЭ) отмечаются летом, а средняя концентрация гемоглобина в эритроците (МСНС) — осенью. При этом было показано, что среднегодовые значения СОЭ у женщин достоверно выше, чем у мужчин (р < 0,001), а МСНС у мужчин достоверно выше, чем у женщин (р < 0,01).
Совпадение и последовательность акрофаз, а также физиологические фазовые сдвиги сезонных ритмов обеспечивают их внутреннюю синхронизацию.
В проведенных нами исследованиях выявлено, что максимальное количество лейкоцитов у обследуемых отмечается весной. При этом было показано, что среднегодовые значения содержания лейкоцитов у мужчин достоверно выше, чем у женщин (р < 0,05).
Таким образом, в процессе проведенных исследований установлены определенные закономерности в характере изменения хроноструктуры сезонной динамики показателей периферической крови населения, проживающего в городе Кисловодске.
Свойство адаптации живой системы, в сущности, мера индивидуального здоровья [6], а нормой здоровья является комплекс эндогенных, экзогенных, в том числе социально-экономических, критериев, определяющих качество жизни.
Л. Х. Гаркави с соавт. [4] открыли закономерности развития общих неспецифических адаптационных
Сезонная динамика показателей периферической крови у населения г. Кисловодска
Показатель Пол Сезон года
Зима Весна Лето Осень
Количество обследуемых Ж 324 379 464 366
М 309 349 395 327
Эритроциты, Ж 4,49±0,01 4,43±0,01 4,45±0,01 4,46±0,01
х 1012/л М 4,82 + 0,01 4,73±0,01 4,75±0,01 4,76±0,01
Гемоглобин, г/л Ж 136,0±0,2 132,8±0,1 133,2±0,1 133,6±0,2
М 150,7+0,3 146,1±0,2 147,2±0,2 147,6±0,1
ЦП, усл. ед. Ж 0,906+0,001 0,895±0,001 0,901±0,001 0,902±0,001
М 0,934±0,001 0,924±0,001 0,927±0,001 0,929±0,001
СОЭ, мм/час Ж 14,2+0,04 15,1±0,03 16,4±0,04 15,4±0,03
М 9,5±0,02 11,5±0,04 12,3±0,05 11,0±0,02
Гематокрит, % Ж 41,3±0,2 40,1±0,1 40,6±0,1 39,7±0,1
М 45,5±0,3 43,8±0,1 44,3±0,2 43,7±0,2
МСУ, фл Ж 92,9±0,1 91,2±0,1 91,9±0,1 90,6±0,1
М 94,3±0,2 92,8±0,1 93,3±0,2 92,6±0,1
МСН, пг Ж 30,3±0,1 29,9±0,1 30,0±0,1 30,1±0,1
М 31,2±0,1 30,8±0,1 30,9±0,1 31,0±0,1
МСНС, г/дл Ж 32,3±0,1 32,4±0,1 32,2±0,1 32,8±0,1
М 33,1±0,1 33,1±0,1 33,2±0,1 33,4±0,1
Лейкоциты, Ж 5,85±0,03 5,90±0,02 5,81±0,03 5,75±0,02
х 109/л М 6,20±0,03 6,28±0,04 6,03±0,02 6,13±0,01
б
реакций организма: реакции тренировки, спокойной и повышенной активации, острого и хронического стресса, проявляющиеся в различных показателях белой крови, что используется в качестве дополнительного критерия оценки состояния адаптационных регуляторных механизмов.
Лейкоцитарная формула представляет собой замкнутую систему относительно определенного в норме количества составляющих ее различных форм лейкоцитов. Различные вариации процентного содержания лейкоцитов в лейкоцитарной формуле, не выходящие за соответствующие диапазоны нормы, сами по себе в клинической практике оцениваются не иначе как «нормальная лейкоцитарная формула». Тем не менее изменение количества информации, содержащейся в «нормальной» лейкоцитарной формуле, позволяет выявить тенденцию к заболеванию практически здорового человека [9].
Анализ полученных данных исследования адаптационных реакций по Гаркави у жителей Кисловодска выявил, что показатели острого стресса у женщин (рис. 3), а хронического у мужчин (рис. 4) имеют два пика активности весной и осенью.
Месяцы
Рис. 3. Годовая динамика адаптационных реакций организма: острого (ОС) и хронического стресса (ХС) у женщин
8
Месяцы
Рис. 4. Годовая динамика адаптационных реакций организма: острого (ОС) и хронического стресса (ХС) у мужчин
Наиболее широко известна реакция стресс, открытая Г. Селье как реакция, развивающаяся на действие разных по качеству, но сильных неадекватных раздражителей. Реакция стресс — первая обнаруженная общая неспецифическая адаптационная реакция. В основе развития адаптационных реакций организма лежит количественно-качественный принцип, заключающийся в следующем: в ответ на действие раздражителей, различных по количеству, то есть в зависимости от их биологической активности, развиваются качественно отличающиеся стандартные адаптационные реакции организма.
Результаты статистического анализа сезонной динамики показателей общих неспецифических адаптационных реакций организма показали, что в зимний период года повышается доля женщин с реакцией тренировки, а в осенний — мужчин.
Летом возрастает доля женщин и мужчин с реакцией спокойной активации, но снижается с реакцией повышенной активации, что является благоприятным прогнозом.
В зимний период увеличивается количество женщин с реакцией повышенной активации, а в весенний — мужчин, что свидетельствует об активации системы адаптации в это время года.
Таким образом, учет биологических ритмов, в частности цирканнуальных, и биостереотипов у здоровых людей способствует расширению понятия о норме, позволяет составить более четкое представление о том интервале, в пределах которого физиологические функции человека являются оптимальными. Знание дифференцированной нормы в различные сезоны года позволит оценить резервные возможности системы, выявить состояние напряжения, уровень нарушения функционального состояния систем, имеющие отношение к патогенезу заболевания, правильно использовать резервные возможности организма и вовремя исправить нарушенный ход биологических процессов. Однако регистрация сезонных ритмов физиологических процессов, задействованных в патогенезе заболевания, будет иметь практическое значение только в том случае, если в наших руках будут данные относительно биоритмологической нормы. Если принять во внимание, что одной из общих закономерностей процесса адаптации к условиям изменения среды обитания, развитию заболевания считается ритмичность изменения физиологических функций организма, то полученные результаты дополняют широкий диапазон приспособительных возможностей организма, необходимых для сохранения устойчивого гомеостаза. С этих позиций взаимосвязанные между собой системы компонентов периферической крови представляются наиболее перспективными для комплексного применения в оценке уровней и напряженности протекания адаптационных процессов в организме.
Список литературы
1. Агаджанян Н. А. Хроноархитектоника биоритмов и среда обитания / Н. А. Агаджанян, Г. Д. Губин, Д. Г. Губин, И. В. Радыш. — М. ; Тюмень : Изд-во ТГУ, 1998. — 168 с.
2. Агаджанян Н. А. Хронофизиология, хронофармакология и хрономедицина / Н. А. Агаджанян, В. И. Петров, И. В. Радыш, С. И. Краюшкин. — Волгоград : Изд-во ВолГМУ, 2005. — 336 с.
3. Андронова Т. И. Гелиометеотропные реакции здорового и больного человека / Т. И. Андронова, Н. Р Деряпа,
А. П. Соломатин. — Л. : Медицина, 1982. — 248 с.
4. Гаркави Л. Х. Адаптационные реакции и резистентность организма / Л. Х. Гаркави, Е. В. Квакина, М. А. Уколова. — Ростов н/Д : Изд. Рост. ун-та, 1979. — 126 с.
5. Голиков А. П. Сезонные биоритмы в физиологии и патологии / А. П. Голиков, П. П. Голиков. — М. : Медицина, 1973. — 166 с.
6. Казначеев В. П. Современные аспекты адаптации /
B. П. Казначеев. —Новосибирск : Наука, 1980. — 192 с.
7. Матюхин В. А. Экологическая физиология человека и восстановительная терапия / В. А. Матюхин, А. Н. Разумов. — М. : ГЭОТАР-Медицина, 1999. — 456.
8. Разумов А. Н. Природные лечебные факторы и биологические ритмы в восстановительной медицине / А. Н. Разумов, И. Е. Оранский. — М. : Медицина, 2004. — 296 с.
9. Тихончук В. С. Возможности использования новых интегральных показателей периферической крови человека / В. С. Тихончук, И. Б. Умаков, В. Н. Карпов, В. Г. Зуев // Военно-медицинский журнал. — 1992. — № 3. —
C. 27-31.
10. Hoekstra Y. Seasonal variations in cyclic AMP production by peripheral blood mononuclear cells in allergic asthmatics / Y. Hoekstra, E. J. Weersink, D. S. Postma, H. F. Kaufman // Clin. Exp. Allergy. — 1998. — Vol. 28, N 3. — P. 271-277.
11. Kristal-Boneh E. Seasonal changel in red blood cell parameters / E. Kristal-Boneh, P. Froom, G. Harari et al. // Br. J. Haematol. — 1993. — Vol. 85, N 3. — P. 603-607.
12. Wilson O. Human adaptation to the life in Antarctica / O. Wilson // Biogeography and Ecology in Antarctic. — Hague, 1965. — P. 123-187.
INFLUENCE CLIMATIC FACTORS ON SEASONAL RHYTHMS OF THE BLOOD SYSTEM IN INHABITANTS OF KISLOVODSK
N. A. Agadzhanyan, L. I. Ignatev, I. V. Radysh
Peoples’ Friendship University of Russia, Moscow
The article is devoted to study influence to climate of Kislovodsk on seasonal changes parameters of the blood, and also law of development general specific adapt reactions of the organism: reactions of training, quiet and increased activation, sharp and chronic stress.
Key words: Kislovodsk, climate, pressure of atmospheric air, temperature of air, erythrocyte, hemoglobin, hematocrit, leucocytes, seasons of year.
Статья поступила 03.06.2006 г.
Контактная информация:
Радыш Иван Васильевич — доктор медицинских наук, профессор кафедры нормальной физиологии медицинского факультета Российского университета дружбы народов Адрес: 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 8 Тел. (495) 434-52-66; e-mail: [email protected]
