Возрастно-половые особенности и механизмы адаптационных реакций у детей 7-15 лет 03. 00. 13 физиология

Вид материала

Автореферат

Содержание Научный консультант Раевский Владимир Вячеславович Пикуза Ольга Ивановна Общая характеристика работы Апробация работы. Структура и объем диссертации Список используемых сокращений Организация и методы исследования Результаты исследования и их обсуждение Д ис. 4. Изменение экскреции катехоламинов, метаболитов андрогенов и глюкокортикоидов у детей 11-15 лет в течение учебного года Характеристика исходного вегетативного тонуса у детей 7-15 лет Таблица 1 Экскреция катехоламинов и ДОФА, метаболитов андрогенов и глюкокортикоидов Возраст (лет) Примечание: различия достоверны между группами ИВТ: «*» - р Таблица 2 Показатели гемодинамики у детей 7 лет с различным исходным вегетативным тонусом в покое Примечание: различия достоверны между группами ИВТ: «*» - р С - симпатикотония, Н Изменение показателей гемодинамики в ответ на локальную статическую нагрузку у мальчиков 14 и девочек 15 лет с различным исходны Мальчики-симпатотоники 7 лет Список опубликованных работ по теме диссертации ... Полное содержание

Подобный материал:

• И. В. Янковская ортостатическое тестирование при занятиях с отягощениями томск, 969.52kb.
• Физиологические механизмы антигипокСических и неспецифических защитных реакций у жителей, 638.85kb.
• Возрастно-половые особенности развития профессионального мышления студентов 19. 00., 627.06kb.
• Хаматова Резеда Минекасимовна типологические особенности кровообращения у детей 8-16, 1063.36kb.
• Особенности адаптационных реакций при гестационной гидремии и железодефицитной анемии, 144.25kb.
• Тема лекций и их содержание, 19.16kb.
• Особенности функционирования ведущих адаптационных систем и психофизиологический статус, 298.52kb.
• Лекция №8. Женская половая система, 80.96kb.
• Лекция №8. Женская половая система, 78.12kb.
• Тематика курсовых работ Васильевой Н. Н. 2 курс, специальности дпиП, сп, сдпиП, Логопедия, 13.6kb.

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

1. 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.
   
2. Исследовать вариабельность сердечного ритма, исходный вегетативный тонус в сердечно-сосудистой системе детей школьного возраста.
   
3. Изучить состояние гемодинамики с учетом возраста и тонуса ВНС.
   
4. Выявить особенности функционирования симпато-адреналовой системы и коры надпочечников у детей с различным исходным вегетативным тонусом в сердечно-сосудистой системе.
   
5. 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.
   
6. Изучить реакцию центральной гемодинамики на дозированную статическую и динамическую нагрузку у школьников с различным исходным вегетативным тонусом.
   
7. 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

1. 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.
   
2. 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, Δх- 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 (S_T=m^0.423*H^0.725*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, Δх 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).

Р
ис. 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.


Р
ис. 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)


У₂

#

#

#

*

*

У₁
М Д

Р
ис. 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. Ж
М
уковский, 1995; E. Ortega, 2003).

Р


Д
ис. 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 (α₁-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.