Кумулятивные повреждающие эффекты экстремальной нагрузки у операторов летных специальностей

УДК 612.017.2

КУМУЛЯТИВНЫЕ ПОВРЕЖДАЮЩИЕ ЭФФЕКТЫ ЭКСТРЕМАЛЬНОЙ НАГРУЗКИ У ОПЕРАТОРОВ ЛЕТНЫХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ

© Е.В. Малышева, К.И.Засядько, А.В. Гулин

Ключевые слова: адаптационный синдром; №+; К+; кортизол; глюкоза.

Показаны наиболее информативные критерии кумулятивных эффектов воздействия больших и длительных перегрузок у человека. Исследована информативность биохимических показателей слюны при оценке и прогнозе переносимости факторов летного труда. Обоснована способность биохимических показателей слюны служить индикатором периода срочной адаптации человека к воздействию неблагоприятных факторов деятельности в условиях, близких к экстремальным.

Накопленный в настоящее время опыт работы операторов авиационного профиля показывает, что их деятельность требует большого умственного, физического и нервно-эмоционального напряжения. В ответ на комплекс внешних воздействий физических раздражений, информационную перегрузку и эмоциональный стресс вполне закономерно ожидать появления физиологических, биохимических, морфологических и психических сдвигов и формирования под контролем центральной нервной системы адаптивного синдрома, способствующего поддержанию достаточного уровня физической активности летчика и парашютиста [ 1-5 ].

Рассмотрению философских, теоретических и практических аспектов проблемы адаптации посвящено большое число исследований как зарубежных, так и отечественных авторов. В них широко анализируются не только физиологические, биохимические, гисто-функциональные, клеточные и надклеточные, тканевые, органные, организменные изменения, а также социальные основы развивающихся процессов, но и терминологические понятия, связанные с приспособлением организма к экстремальным факторам окружающей среды [2, 5-7].

В нашем понимании стресс - это состояние напряжения регуляторных систем организма, «временной срез» адаптации к неблагоприятным факторам среды и деятельности. Сущность стресса - в проявлении защитной реакции организма, формировании звеньев адаптиогенеза. В основе стресса лежат неспецифические реакции и компоненты. Вполне очевидно, что при чрезвычайной величине раздражающего фактора или исполнения резервных возможностей организма стресс может превратиться из звена адаптиогенеза в звено патогенеза с характерным развитием дезадаптации [6-9].

Характерными чертами адаптационного процесса являются снижение выраженности первичного ответа на последующие воздействия возмущающего фактора и минимизация платы за этот ответ, т. е. выработка реакции оптимизации. В процессе адаптации выделяют срочный период и долговременный этап [3, 10-11].

Для срочного периода адаптации более характерна активация симпатоадреналовой системы, обеспечи-

вающей такие системные защитные реакции организма, как увеличение теплопродукции, минутного объема крови, легочной вентиляции и др. [3-5].

По мнению Ф.З. Меерсона [11-12], долговременный этап адаптации возникает постепенно в результате выраженного длительного или многократного действия и проявляется в развитии структурного следа адаптации, обусловленного влиянием гормональных и субклеточных регуляторов на биохимические процессы клеток. Адаптация к длительным психоэмоциональным и физическим нагрузкам представляет собой сложный процесс интегративной регуляции, направленной, в конечном итоге, на обеспечение энергетики адаптивных реакций.

В результате наших исследований мы установили, что регуляторные системы организма пилота испытывают особую нагрузку в процессе комбинированного воздействия на организм экстремальных факторов. Летная работа протекает в особых условиях, резко отличающихся от других видов профессиональной деятельности. В полете на организм летчика действует сложный комплекс факторов измененной внешней среды: ускорения и связанные с ним перегрузки, перепады барометрического давления и температуры, укачивания, шумы, вибрация. Большие неудобства в работе создаются скованностью позы, летным костюмом и специальным снаряжением, а также необходимостью пользоваться кислородно-дыхательной аппаратурой. В отличие от других профессий, связанных с управлением сложными машинами и агрегатами, летчик взаимодействует одновременно с двумя динамическими системами: контролирует работу двигателей и механизмов самолета и осуществляет перемещение самолета в трехмерном пространстве. В этих условиях он вынужден производить большое число операций по обобщению в короткие интервалы времени потока информации от многочисленных индикаторов управления самолета и оборудования [1-5].

Выраженность реакции организма на воздействие неблагоприятных факторов летнего труда определяется силой и продолжительностью действия. Кроме того, ответная реакция будет определяться комплексным

влиянием исходного функционального состояния организма и его реактивности, зависящим от многих условий внутренней и внешней среды, тренированности, умения правильно применять дыхательные приемы и приемы защитного мышечного напряжения, умения правильно распределять свои силы на все время работы, а также от сопутствующего влияния других экспериментальных факторов среды и полетов. Ответные реакции организма могут носить как адаптивноприспособительный характер, так и отражать кумулятивные повреждающие эффекты экстремальной нагрузки [4-6, 10].

Цель исследования. В связи с вышеизложенным, целью нашего исследования явилось обоснование наиболее информативных критериев кумулятивных эффектов воздействия больших и длительных перегрузок у человека. Вместе с тем была сделана попытка исследовать информативность биохимических показателей слюны при оценке и прогнозе переносимости факторов летного труда и изучить ее способность служить индикатором периода срочной адаптации человека к воздействию неблагоприятных факторов деятельности в условиях, близких к экстремальным.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Работа состоит из материалов обследований летчиков аэроклуба ДОСААФ и летчиков-истребителей Военно-воздушных сил, систематически подвергающихся действиям неблагоприятных факторов летного труда (гравитационные перегрузки, гипоксическая гипоксия, вибрация, шум, повышенная температура, эмоциональный стресс).

В программе обследования участвовали летчики ДОСААФ в возрасте от 30 до 50 лет, имеющие налет часов от 60 до 2400, летчики-истребители Военновоздушных сил в возрасте от 25 до 52 лет, имеющие налет от 9 до 60 часов. Всего в эксперименте принял участие 61 летчик. Все летчики в дни обследования были допущены к выполнению полетов без ограничений.

Было проведено пять серий исследований. Первая серия включала исследования во внеполетный день. Изучение данных, полученных во время эксперимента, позволило судить о состоянии пилота во время, свободное от полетов, об эффективности соблюдения предписанного режима труда и отдыха, полноценного сна. Во второй, третьей, четвертой и пятой сериях исследований изучалась реакция организма пилотов на воздействие неблагоприятных факторов летного труда, а также коммулятивные эффекты на воздействия неблагоприятных факторов летного труда, накопленные под влиянием непрерывного воздействия стрессора.

Летчики проводили полеты с перегрузкой на самолетах истребительной авиации и полеты по программе на спортивных самолетах ДОСААФ. Данная серия опытов позволила судить о формировании у летного состава кумулятивных эффектов, сделать оценку психофизиологических резервов летчика, отражающих уровень готовности к профессиональной деятельности.

Обследование включало в себя забор слюны, определение частоты пульса, регистрацию артериального давления по Короткову, заполнение бланка методики САН.

Из биохимических показателей в слюне определялось содержание Na+, K+, кортизола, глюкозы. Содержание ионов К и Na определялось по стандартной методике на анализаторе газов крови и электролитов «ABL 77». Концентрация глюкозы определялась глюкозооксидным методом, модифицированным нами применительно к свойствам используемого слюнного секрета на биохимическом анализаторе «KLIMA» с применением набора реактивов для определения глюкозы фирмы «ДДС». Содержание кортизола в слюне определялось методом иммуноферментного анализа с использованием комплекта диагностического лабораторного оборудования для иммунного анализа sanofi diagnostics Pasteur, Франция-США: фотометр для микропланшет 680 «BIO-RAD LABORATORIEES, INC» с применением набора реактивов для определения кортизола в слюне фирмы DBC. Из физиологических показателей определяли артериальное систалическое, диастолическое давление, пульс. Психический статус представлен методикой САН (самочувствие, активность, настроение).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ

В литературе имеются сведения о возможности отрицательных, повреждающих организм последствий повторного действия перегрузок. Н. Armstrong, J. Heim [13], проводя исследование на людях, установили, что повторные воздействия перегрузок в течение нескольких дней способствуют повышению устойчивости организма, но при частом повторении этих воздействий в течение одного и того же дня может наступить обратный эффект. При повторном воздействий перегрузок, по данным М. Вайль [9], у одних животных повышается устойчивость, у других - заметно снижается. Частое повторение перегрузок приводит к глубоким морфологическим изменениям в органах. Большие интервалы между опытами способствовали уменьшению патологических сдвигов.

Наиболее информативными критериями кумулятивных эффектов воздействия больших и длительных перегрузок у человека, как полагает И.С. Ролик [14], следует считать снижение устойчивости, оцениваемое по появлению нарушений сердечного ритма и проводимости, снижению артериального давления, изменению биохимических и психических показателей.

Нами исследованы показатели биохимического, физиологического, психического статусов в течение четырех полетов одной летной смены. Полученные данные позволяют полагать, что повторное действие неблагоприятных факторов летного труда характеризуется довольно сложной и динамической картиной функциональных и структурных сдвигов кумулятивного характера.

При выполнении первого авиационного полета нами получены типы динамики биохимических, физиологических и психических показателей, соответствующие состоянию малой, умеренной и сильной напряженности.

Данные типы отражают картину адекватной адаптации человека к воздействию отрицательных факторов летной деятельности.

I тип динамики характеризуется незначительным уменьшением концентрации натрия, незначительным увеличением концентрации калия, кортизола и глюко-

зы. Физиологические параметры - артериальное давление и пульс - существенным образом не изменимы. В психическом статусе изменения незначительные.

У лиц со II типом динамики отмечается умеренное повышение содержания натрия, умеренное понижение содержания калия, умеренное повышение содержания кортизола и глюкозы. Физиологические параметры -артериальное давление и пульс - умеренно повышены. В психическом статусе прослеживается ухудшение самочувствия, активности и настроения.

III тип динамики характеризуется значительным увеличением концентрации натрия, значительным уменьшением концентрации калия, значительным увеличением концентрации кортизола и глюкозы. Физиологические параметры - артериальное давление и пульс -значительно повышены. Данные показатели сопровождаются рассогласованием психических функций организма.

Состояние физиологического и эмоционального напряжения сопровождается существенными изменениями функции ряда органов и систем. Возникает резкое возбуждение симпатической части вегетативной нервной системы. В кровь поступает значительное количество адреналина, усиливается работа сердца и повышается артериальное давление, учащается пульс, растет газообмен, расширяются бронхи, увеличивается интенсивность окислительных и энергетических процессов в организме, резко изменяется характер деятельности скелетных мышц, блокируются процессы, тормозящие мышечную деятельность при утомлении. Одновременно угнетаются реакции и функции организма, которые в данный момент не являются жизненно необходимыми. В частности, тормозятся функции, связанные с процессами накопления, ассимиляции энергии, возрастают процессы диссимиляции [4-6, 8, 10].

Данное субъективное состояние человека качественно влияет на категории функционального состояния: самочувствие, активность, настроение. По мере нарастания стресса происходит постоянное падение показателей самочувствия, активности и настроения. Подобную дивергенцию составляющих функционального состояния можно рассматривать как свидетельство наступления утомления.

Таким образом, определение в слюнной жидкости натрия, калия, глюкозы и кортизола, исследование физиологического и психического статусов позволяют оценить степень выраженности состояния напряженности лиц летного труда в условиях реальной действительности.

Выявленное изменение гемодинамических, биохимических и психических параметров I типа динамики входит в рамки адаптационного синдрома, начальной его фазы, когда наблюдается одновременное увеличение выброса адаптивных гормонов коры и мозгового слоя надпочечников (адреналина, норадреналина, кортикостероидов). Полученные данные позволяют считать, что I тип динамики отражает состояние малой напряженности при соответствующем характере деятельности.

Изменение гемодинамических, биохимических и психофизиологических показателей II типа динамики можно объяснить диссоциацией гормонального выброса, когда продукция кортикостероидов сопровождается

снижением симпатико-адреналовой активности. Таким образом, II тип динамики биохимических показателей, по нашему мнению, отражает состояние умеренной напряженности, при этом деятельность носит малонапряженный характер.

Отмеченные сдвиги III типа динамики гемодинами-ческих, биохимических и психофизиологических показателей отражают снижение активности и повышенную продукцию кортикостероидов. Это позволяет рассматривать III тип динамики как показатель состояния сильной напряженности в процессе соответствующей деятельности.

В случаях состояния малой и умеренной напряженности можно считать, что интенсивность воздействия находится в пределах функциональных возможностей человека. На фоне состояния сильной напряженности происходит ряд самых неблагополучных для летчика изменений, которые отрицательно сказываются на результатах деятельности: возникают ошибки в управлении, нарушается координация.

После второго полета пилотов с I типом динамики было на 16,4 % меньше, со II типом - на 11,5 % больше, с III типом - на 4,9 % больше, чем после первого полета.

После третьего полета пилотов с I типом динамики было на 3,2 % меньше, со II типом - на 3,3 % меньше, с III типом - на 6,6 % больше, чем после второго полета.

После четвертого полета пилотов с I типом динамики было на 3,2 % меньше, со II типом - на 4,9 % больше, с III типом - на 3,3 % больше, чем после третьего полета.

Таким образом, в итоге, после четвертого полета пилотов с I типом динамики было на 27,8 % меньше, со

II типом - на 13,1 % больше, с III типом - на 14,8 % больше, чем после первого полета.

Важно подчеркнуть, что данные состояния возникают при длительном воздействии неблагоприятных факторов и всегда носят характер адренергических реакций. Гипотетически механизм кумулятивного эффекта можно представить следующим образом. Длительно действующее чрезвычайное эмоциональное возбуждение (эмоциональный стресс) создает условия для возникновения крайне прочных корковоподкорковых циркуляций возбуждения, с каждой новой циркуляцией эти возбуждения превращаются в «застойный процесс», становятся все более доминантными и на основе правила интегративности эмоционального комплекса, по мнению П.К. Анохина [7-8], начинают со все большей интенсивностью вовлекать различные компоненты реакции организма.

В настоящее время, когда стало ясно, что центральным пунктом формирования отрицательных эмоциональных состояний является адренергический субстрат, очевидно, что процессы возбуждения гипоталамуса и ретикулярной формации, обладающие большой инертностью, постепенно становится своеобразным эпицентром, поднимающим возбудимость как в восходящем (формирование корковой гипертензивности), так и в нисходящем направлении в виде обличенной и повышенной мобилизации вегетативных компонентов. Чтобы понять, насколько многосторонней является гипертензивность адренергической системы, надо иметь в виду, что выход эмоционального возбуждения на периферические аппараты способствует дополни-

тельной мобилизации адреналовой системы и, следовательно, выбросу в кровь повышенных количеств адреналина и норадреналина. С другой стороны, этот же эмоциональный комплекс через гипоталамо-гипофи-зарные связи формирует выброс АКТГ, что еще больше способствует адреналовой гипертензивности, поскольку адреналин в крови, как показано Вайль-Маель-гербом [9], свободно проходит гепато-энцефали-ческий барьер именно в области гипоталамуса.

Сердечно-сосудистая система является одним из естественных эффекторных концов эмоционального разряда, повторные и длительные отрицательные воздействия ведут к гипертензивности вазоконструктор-ной системы и снижению возбудимости депрессорных явлений.

Благодаря стабильным сдвигам в метаболизме адренергических элементов гипоталамуса и ствола мозга происходит, по мнению П.К. Анохина [7-8, 10], длительная задержка клеточной активности на высоком уровне, следствием чего является повышенная возбудимость сосудов, длительное спастическое состояние артериального русла, спастика сфинктеринных аппаратов кишечной трубки, выброс тонизирующих гормонов и т. д., что ассоциируется с понятием о «застойном возбуждении», выдвинутым И.П. Павловым [15]. По-видимому, в этом заключается механизм летной напряженности.

Таким образом, мы полагаем, что научно-обоснованные рациональные режимы труда и отдыха способствуют снижению утомления и, вследствие этого, длительному поддержанию высокого уровня работоспособности и производительности труда при меньшем напряжении физиологических функций на протяжении рабочего дня.

В связи с этим мы считаем, что необходимо не только дать четкую характеристику феноменологии физиологических реакций организма на действующие факторы летного труда, но и выявить условия и механизмы, которые ведут к кумуляции неблагоприятных факторов. Изучение механизмов адаптации и кумуляции позволит получить полное представление о механизмах устойчивости и определить регламентацию режима профессионального труда авиаторов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Агаджанян Н.А. Современные экологические проблемы и безопасность полётов // Человек в авиации, и безопасность полетов: тезисы докладов I Научно-практического конгресса Ассоциации авиационной и космической медицины России. М.: РМ-Вести, 1998. С. 42-44.

2. Артамонов Н.Н. Особенности течения, диагностики и профилактики заболеваний у летного состава // Авиационная медицина: руководство. М., 1986. С. 451-462.

3. Баевский Р.М. Оценка и классификация уровней здоровья с точки зрения адаптации // Вестник АМН СССР. 1989. № 8. С. 73-78.

4. Баевский Р.М. Принципы исследования степени адаптации организма к условиям длительного посменного полета // Нервные и эндокринные механизмы стресса. Кишинев: Штиица, 1980. С. 24-30.

5. Баевский Р.М. Проблема прогнозирования состояния здоровья организма в процессе его адаптации к различным воздействиям // Нервные и эндокринные механизмы стресса. Кишинев: Штиица, 1980. С. 30-61.

6. Айдаралиев А.А., Максимов А.Л. Адаптация человека к экстремальным условиям. Опыт прогнозирования. Л.: Наука, 1988. 26 с.

7. Анохин П.К. Принципиальные вопросы общей теории функциональных систем. М.: Медицина, 1971. 302 с.

8. Анохин П.К. Эмоциональное напряжение как предпосылка к развитию неврогенных заболеваний сердечно-сосудистой системы // Вестн. АМН СССР. 1965. № 6. С. 15-18.

9. Вайль М. Эмоциональный стресс при работе в экстремальных условиях. М.: Медицина, 1976. С. 28-31.

10. Анохин П.К. Последние данные о взаимодействии коры и подкорковых образований головного мозга. М.: Медицина, 1958. 112 с.

11. Меерсон Ф.З. Основные закономерности индивидуальной адаптации // Физиология адаптивных процессов: Руководство по физиологии. М.: Наука, 1986. С. 10-76.

12. Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г. Стресс - лимитирующие системы организма и новые принципы профилактической кардиологии. М., 1989. 72 с.

13. Armstrong H.G. The effect of acceleration on the living organism // J. Aviate. med. 1938. V. 9. №2 4. P. 199-215.

14. Ролик И. С. Функциональное состояние летчика в экстремальных условиях. М.: Полет, 1997. 424 с.

15. Павлов Н.П. Лекции о работе больших полушарий головного мозга. М.: Изд-во АМН СССР, 1952. 236 с.

Поступила в редакцию 25 ноября 2010 г.

Malysheva E.V., Zasyadko K.I., Gulin A.V. Cumulative damaging effects of extreme loading at operators of flight specialties The most informative criteria of cumulative effects of influence of the big and long overloads at the person are shown. The informativity of biochemical indicators of a saliva at the forecast of shipping of flight work factors is investigated. Ability of biochemical indicators of a saliva to serve as the indicator of the period of urgent adaptation of the person to influence of adverse factors of activity in the conditions close to extreme is proved.

Key work: adaptation syndrome; Na+; K+; cortisol; glucose.