Повышенные энергетические затраты и флюктуация содержания кислорода в атмосфере Заполярья создают определенные трудности в обеспечении кислородом. Эти трудности усугубляются в сухую погоду. В средней климатической зоне человек находится в помещении около 70 % времени, а в городах на Крайнем Севере – более 90 %. Особенно много времени проводят дети в помещении в холодный период года. Расчеты показали, что в воздухе закрытого помещения весовое содержание кислорода меньше, чем в атмосферном, на 10–15 % зимой и на 0,5–5% летом. Уменьшение весового содержания кислорода у большинства детей вызывает ухудшение самочувствия, вялость, апатию, головную боль, сонливость, капризничание и другие проявления гипоксии.
Сердечно-сосудистая система
Адаптация организма к северным условиям проявляется также некоторым увеличением МОК и сердечного индекса. Тенденция к такому гиперкинетическому типу кровообращения позволяет транспортировать большее количество кислорода. Поскольку при этом несколько замедляется скорость кровотока в капиллярах, то создаются условия для большего поглощения кислорода и возрастает коэффициент его утилизации тканями. Понижение скорости кровотока в зоне микроциркуляции приводит к накоплению в этом участке углекислоты и недоокисленных продуктов метаболизма, в присутствии которых уменьшается сродство гемоглобина к кислороду, что способствует более легкой отдаче кислорода тканям.
Изменение крутизны кривой диссоциации оксигемоглобина следует рассматривать как приспособительную реакцию организма в борьбе за кислород. При большей крутизне кривой диссоциации НbО2 обеспечивается лучшее снабжение тканей кислородом, так как при том же pО2, имеющемся в тканях, отдача О2 происходит легче.
Сердечно-сосудистая система находится в тесной связи с деятельностью аппарата внешнего дыхания, обеспечивая транспорт кислорода, питательных веществ и выведение метаболитов. Повышение на Севере основного обмена, нарастание энергетических затрат организма, снижение концентрации кислорода в атмосфере – все это вызывает соответствующие изменения всех параметров кровообращения.
Частота сердечных сокращений (ЧСС) у детей в Заполярье несколько больше, чем в умеренных широтах. У школьников 7-13 лет была выявлена синусовая тахикардия – пульс превышает 110 ударов в минуту, что на 3–5 ударов больше соответствующих возрастно-половых нормативов.
Климат Севера оказывает гипертензивное влияние на сосудистый тонус школьников. Диастолическое давление имеет отчетливую тенденцию к умеренному нарастанию от младшего к среднему школьному возрасту в обеих половых группах. Его средние цифры оказались на 2–7 мм рт. ст. выше, чем у детей соответствующих возрастов в Москве. Систолическое давление отчетливо нарастает с увеличением возраста детей, у девочек оно больше, чем у мальчиков. В целом оно на 2–8 мм рт. ст. ниже, чем в Москве. Пульсовое давление с увеличением возраста детей умеренно нарастает, у девочек оно несколько больше, но существенно не отличается от показателей средних широт.
Минутный объем сердца (МОС) у детей 7 лет в Заполярье высок и составляет почти 3 л/мин (на 3-12 % больше), что указывает на высокий уровень их метаболизма и напряжение процессов гемодинамики.
Периферическое сопротивление, обусловленное тонусом гладких мышц прекапилляров, способствует также вместе с сердечным выбросом поддержанию постоянства среднего динамического давления. Относительную величину периферического сопротивления, отнесенную к поверхности тела, называют удельным периферическим сопротивлением (УПС). У здорового человека в условиях основного обмена эта величина довольно постоянна. У детей Заполярья происходит отчетливое нарастание УПСФ (фактического), что совпадает с разной динамикой величины МОС в сравниваемых группах.
Сезонные колебания гемодинамических показателей отражают адаптивную реакцию организма на комплекс сезонных изменений в природе и отмечаются многими исследователями в различных климатических зонах. Однако эти работы выполнены в основном на взрослых. У детей сезонные биоритмы изучены мало.
В сезонной динамике наибольшую контрастность основные параметры кровообращения имели в весенний и осенний периоды года. В мае у девочек и мальчиков отмечены самые низкие цифры ЧСС и всех показателей артериального давления. На низких величинах находилось пульсовое давление, и соответственно уменьшенными оказались МОС и сердечный индекс, т. е. интенсивность кровоснабжения тканей и органов была менее значительной, чем в другие периоды года. Удельное периферическое сопротивление кровеносных сосудов несколько повышено, но в большей степени, чем это должно было бы быть в ответ на уменьшение МОС. Выявленные сдвиги являются, несомненно, адаптационными и развились в ответ на резкие изменения гелио-, геофизических и метеорологических условий в весенний период, когда резко возрастают инсоляция, длительность дня, температура воздуха, физическая активность детей (после долгих месяцев гипокинезии). О напряжении деятельности сердечно-сосудистой системы в это время свидетельствует также увеличение частоты неблагоприятных типов ее саморегуляции (табл. 6.1).
Таблица 6.1. Типы саморегуляции сердечно-сосудистой системы в разные сезоны года, % (по: Ж. Ж. Раппопорт, 1979)
Указанное изменение параметров гемодинамики является, очевидно, общей закономерностью, свойственной детям в весенний период года. В Красноярске энергетически невыгодные для организма типы саморегуляции аппарата кровообращения были отмечены у 39,2 % детей весной и существенно реже осенью – в 28,5 % случаев, еще более резкая разница выявлена у норильских детей, среди которых благоприятный (смешанный) тип саморегуляции весной имели только 14 % обследованных. У большинства был выражен сердечный тип, у более 1/4 детей отмечен наименее выгодный вариант – сосудистый тип саморегуляции.
Таким образом, выявленные однонаправленные изменения деятельности сердечно-сосудистой системы дают основание считать, что адаптационная перестройка этой системы в весеннее время года в Заполярье протекает со снижением ее функциональных возможностей, ухудшением типа саморегуляции, истощением резервов и падением работоспособности детей. То есть в конечном счете организм ребенка оказывается в меньшей степени приспособленным к данной экологической ситуации.
В последующие летние месяцы во всех возрастно-половых группах детей отмечалось непрерывное повышение гемодинамических показателей: в июне увеличиваются ЧСС, артериальное давление, МОС. Соответственно снижается периферическое сопротивление (фактическое), увеличивается частота благоприятных реакций аппарата кровообращения на нагрузку (в августе отмечалась максимальная частота – 70–85 %).
В октябре дети на Крайнем Севере находятся в довольно сложных условиях, так как в это время происходит психологическая и функциональная реадаптация их к школе, а также реадаптация к экологическим условиям Заполярья, поскольку 2/3 детей проводят летние каникулы на юге или в средних широтах. Видимо, поэтому в октябре у всех детей отмечаются наиболее значительные изменения в деятельности аппарата кровообращения: увеличивается величина ЧСС, повышается до максимальных цифр (в сравнении с другими периодами года) систолическое, диастолическое, среднее артериальное давление и МОС. На высоком уровне остается сердечный индекс. О снижении адекватности вегетативной регуляции говорит также уменьшение частоты благоприятных реакций (41,0-47,8 %) в ответ на физическую нагрузку.
Следовательно, адаптация детей в ее остром периоде сопровождается выраженным напряжением деятельности аппарата кровообращения и его регуляторных механизмов.
Исследования, проведенные в декабре (в разгар полярной ночи), выявили очередные сдвиги, вызванные помимо прочего также и резким уменьшением двигательной активности детей. В декабре отмечено некоторое урежение ЧСС, снижение в сравнении с предыдущим периодом артериального давления, уменьшение МОС и СИ, тенденция к повышению УПСФ. Частота благоприятных реакций на физическую нагрузку у мальчиков снизилась до 40,0 %, но особенно резкое снижение произошло у девочек – до 16,7 % случаев. Следовательно, адаптационная перестройка деятельности гемодинамики в соответствии с изменяющимися условиями жизни привела не только к количественным сдвигам ее параметров, но и к уменьшению ее способности к адекватной функции при дополнительной физической нагрузке.
