Паттерн внешнего дыхания у лиц юношеского возраста, проживающих в сельской и городской местности

© МИХАЙЛОВА Л.А., МАЛЬЦЕВА Е.А.

ПАТТЕРН ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ У ЛИЦ ЮНОШЕСКОГО ВОЗРАСТА, ПРОЖИВАЮЩИХ В СЕЛЬСКОЙ И ГОРОДСКОЙ

МЕСТНОСТИ

Л.А.Михайлова, Е.А.Мальцева

Красноярский государственный медицинский университет им. проф.В.Ф.

Войно-Ясенецкого, ректор - д.м.н., проф. И.П. Артюхов; кафедра физиологии, зав. - д.м.н., проф. Ю.И.Савченков.

Резюме. Исследованы показатели внешнего дыхания у здоровых лиц юношеского возраста - студентов I курса вуза - 17-18 лет. Установлено, что уровень основных показателей исследуемой системы соответствует физиологическим нормативам и имеет определенные половые отличия. Постоянное проживание в условиях промышленного города формирует дыхание с более высокой инспираторной нагрузкой, с повышением воздушности дыхательных путей, что может являться проявлением компенсаторной реакции на длительное антропогенное воздействие экологии. Дыхание у лиц, постоянным местом жительства которых является сельская местность, более эффективное и экономичное, с высокими резервными возможностями, реализующимися при форсированном дыхании.

Ключевые слова: внешнее дыхание, юношеский возраст, половые

отличия, место жительства.

Михайлова Людмила Аркадьевна - д.б.н., чл.-корр. РАЕН, проф. каф. физиологии КрасГМУ; e-mail: krasphysiol@mail.ru, тел. 8(391)2280821.

Мальцева Елена Александровна - ассистент кафедры физиологии КрасГМУ, е-шаП: шакБеу @шаП.ги, 8(391)2283640.

Состояние здоровья студенческой молодежи определяет качество подготовки молодых специалистов. Функциональное состояние организма человека зависит от многочисленных влияний экологического и социального характера. Согласно данным разных авторов, в последнее десятилетие наблюдается снижение показателей здоровья студентов [1,3, 4, 5]. Это диктует необходимость проведения исследований, целью которых является разработка подходов, направленных на оценку и сохранение уровня здоровья этого контингента населения как трудового потенциала страны.

Большая часть молодежи приезжает на обучение в крупные промышленные центры (в них располагаются вузы) из сельской местности, тем самым наряду с повышенной психофизиологической нагрузкой, связанной с обучением в вузе, молодой организм испытывает и определенную экологическую нагрузку [2, 6, 7]. Поскольку взаимодействие организма с внешней средой начинается с системы внешнего дыхания, изменение экологического окружения может приводить к изменению уровня функционирования, в первую очередь, в этой системе. Насколько эти изменения существенны и длительно сохраняющиеся зависит от характера, интенсивности и длительности этого воздействия.

Именно это послужило основанием для проведения сравнительного исследования параметров дыхания у студентов-первокурсников, детские годы которых прошли либо в сельской местности, либо в промышленном городе (местонахождение вуза). Результаты таких исследований позволят дать ответ на вопрос насколько велико влияние экологических условий на формирование паттерна дыхания, и каковы особенности характера дыхания у здоровых лиц, проживающих в экологически благоприятных и техногенных условиях.

Материалы и методы

Было проведено обследование студентов первого курса одного из вузов г. Красноярска. Предварительно студенты были осмотрены терапевтом, окулистом, отоларингологом, хирургом, проведен анализ историй их развития. Критериями включения были следующие: возраст 17- 18 лет; некурящие, относящиеся к I или II группам здоровья; в течение последних трех месяцев не болевшие ОВРИ; не занимающиеся в спортивных секциях; проживающие с момента рождения либо в г.Красноярске (индекс загрязнения атмосферы ИЗА5 = 16,1 - 19,2) либо в сельской местности (отсутствие промышленных предприятий, один часовой пояс, различия по широте нахождения места жительства не превышали ±10о). Результатом такого отбора явились 155 студентов (89 женского и 66 мужского пола) первого курса в возрасте 17-18 лет, которые были распределены с учетом пола на группы: городские жители и сельские.

Обследование проводилось в кабинете функциональной диагностики утром через 1,5-2 часа после приема пищи, в условиях температурного комфорта, после 20-минутного отдыха в положении сидя. Оценка функции внешнего дыхания проводилась спирографическим методом с помощью компьютерно- диагностического комплекса «Уа1еП;а+». Регистрировались показатели: жизненная емкость легких (ЖЕЛ), дыхательный объем (ДО), резервные объемы вдоха и выдоха (РОвд и РОвыд), форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ), пиковая объемная скорость выдоха (ПОС), объем форсированного воздуха за 1 с (показатель ОФВ1), время форсированного выдоха (Тфор.выд), минутный объем дыхания (МОД), частота дыхания (ЧД), пиковая объемная скорость выдоха и вдоха (ПОС и ПОСвд), время пиковой объемной скорости (Тпос), максимальная вентиляция легких (МВЛ), частота дыхания и дыхательный объем при МВЛ (ЧДмвл и ДОмвл). Все показатели приведены к системе БТРБ. Результаты исследований обработаны с использованием пакета программ 81ай8йка-6,0. Достоверность отличий изучаемых параметров оценивалась по 1 - критерию,

поскольку распределение изученных показателей подчинялось закону нормального распределения.

Результаты и обсуждение

Исследование состояния системы внешнего дыхания у студентов-первокурсников показало следующее. Ведущий показатель, отражающий эффективность обеспечения организма кислородом - МОД, имеет как гендерные отличия, так и зависит от района проживания (рис.1). Установлено, что МОД у сельчан в среднем составляет 11,65± 0,89 л/мин, а у горожан 10,33 ± 0,45 л/мин. Причем, у юношей, независимо от их места жительства, этот показатель выше, чем у девушек (36,7% для сельчан и 25,08% для горожан). Показатель ДО у сельчан выше, чем у представителей промышленного города: у юношей это увеличение составило 27,5% (р<0,001), а у девушек - 13,6%. Однако ЧДД в покое во всех обследованных группах не имела достоверных отличий, как по полу, так и по месту постоянного жительства. Этот факт можно рассматривать как доказательство отсутствия развития срочных приспособительных реакций, вызванных переездом.

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

14,08

город

14,06

14,08

село

юноши

14,06

Г*Л 9,65* 9,86*

г-3

12,07 щ 7 0 Щ

ППШ 0,82 1 2400 0,66*

0,75*

14.2 14 13,8 13,6 13,4

13.2 13

город село

девушки

гт МОД, л 1=1 ДО, л —Д—ЧД, мин

Рис. 1. Показатели минутного объема дыхания и его составляющих у лиц

юношеского возраста.

Условные обозначения: * -р<0,05 и ** -р<0,01 -достоверность половых отличий внутри группы; 0 - р<0,05 и 00-р<<0,001 - достоверность отличия соответствующего пола между группами.

Уровень важнейшего статического показателя системы внешнего дыхания ЖЕЛ не имеет достоверных отличий между совокупными группами: у сельчан он составляет 3,81 ±0,17 л, а у горожан 3,50 ±0,19 л, что свидетельствует об общей тенденции снижения ЖЕЛ у лиц, постоянно проживающих в промышленном городе (рис.2). Внутриполовые отличия между группами с различным местожительством составили для юношей 17,08% и девушек 24,75%. Кроме этого отмечены половые отличия: у юношей этот показатель превышает уровень девушек на 18,73% и 15,49% для сельчан и горожан соответственно.

4.5 4

3.5 3

2.5 2

1.5 1

0,5

0

1,77

-10,82-:

1,04

1,85

:-1,13°;-

1,26

1,31*

-0,72-

0,92

1,930

-:0,77*-;

0,98

РОвд

ДО

РОвыд

город село город село

юноши девушки

Рис. 2. Составляющие ЖЕЛ у лиц юношеского возраста. Условные обозначения: * -р<0,05 - достоверность гендерных отличий

внутри группы;

0 - р<0,05 - достоверность отличия соответствующего пола между

группами.

Кроме этого выявлены значимые различия по показателю РОвд: у девушек из сельской местности он составил 1,93 ± 0, 11л, у городских - 1,31 ± 0,07л, различия составили 32,13% (р<0,05). Величина РОвыд у сельчан составляет 0,98 ± 0,09л, у городских - 0,92±0,05л (р>0,05). Следует обратить внимание на тот факт, что РОвыд у лиц обоего пола, проживающих в промышленном городе, ниже, чем у сельчан, что служит косвенным доказательством наличия повышенной воздушности и является проявлением компенсаторной реакция системы внешнего дыхания на длительное или регулярное возникновение гипоэргоза в организме [8]. Эта реакция направлена на ускорение газообмена в легких в тех случаях, когда кислородный запрос организма по какой-то причине покрывается не полностью. Достоверных отличий между другими группами сравнения не выявлено.

Представляет интерес анализ показателей системы внешнего дыхания при форсированной нагрузке, позволяющей оценить резервные возможности и их реализацию. Показатель ФЖЕЛ, отражающий резервные возможности легких, у представителей села выше, чем у горожан (табл.1). У девушек из сельской местности ФЖЕЛвд на 27,5%(р<0,05) выше, чем у городских. Выявлены значимые отличия по показателю ОФВ1: у городских юношей он выше на 16,3% (р<0,05), чем у сельских, у девушек значимых отличий не выявлено.

Таблица 1

Показатели форсированного дыхания у лиц юношеского возраста (М ±

т)

Показатель Девушки Юноши

город село город село

1 группа 2 группа 3 группа 4 группа

ФЖЕЛ, л 2,72 ± 0,11 2,47 ± 0,13 3,58 ± 0,15 р1,3<0,05 4,07 ± 0,16 р2,3,4<0,05

ОФВ1, л 1,85 ± 0,10 1,90 ± 0,11 2,77 ± 0,15 р1,3<0,05 2,32 ± 0,15 р2,3,4<0,05

Индекс Тиффно, отн.ед. 66,26 ± 3,62 61,5 ± 5,53 77,9 ± 3,4 р1,3<0,05 63,63 ± 2,10 р3,4<0,01

МВЛ, л 54,13 ± 0,93 72,28 ± 3,35 р1,2<0,01 97,81 ± 3,93 р1,3<0,01 82,17 ± 3,66 р2,3,4<0,05

Примечание: р - уровень достоверности различий между группами.

Отражением более высоких резервных возможностей системы внешнего дыхания у сельчан является и уровень индекса Тиффно. У обследуемых студентов, независимо от пола, проживающих в городе, индекс Тиффно выше, чем у сельчан (табл.1). Уровень МВЛ у юношей, проживающих в городе, на 16% выше, чем у сельских, а у девушек, приехавших из сельской местности, этот показатель выше на 25,2% по сравнению с городскими. ЧДмвл у сельских жителей на 17,7% ниже, чем у городских: 54,05±3,15 и 65,6±2,53 соответственно. По показателю ДОмвл выявлены следующие различия: у юношей этот показатель выше у горожан на 21,8% (р<0,05), у девушек этот показатель выше у жительниц сельской местности на 36,7% (р<0,05).

Различны и скоростные характеристики дыхания. Величина пиковой объемной скорости на вдохе (ПОСвд) у горожан ниже, чем у студентов из сельской местности на 13,2% (р<0,05), а у юношей выше, чем у девушек на 8,06% и 15,8% для представителей села и промышленного города соответственно (рис.3).

6

5

4

3

2

1

0

5,21*

3,47° 3,58

город

Девушки

Рис. 3. Показатели пиковой объемной скорости воздушного потока на вдохе (ПОСвд) и выдохе (ПОС) у лиц юношеского возраста.

Условные обозначения: * -р<0,05 -достоверность половых отличий

внутри группы;

0 - р<0,05; 00-р<0,001 - достоверность отличия соответствующего

пола между группами.

Относительный показатель ПОС/ПОСвд характеризует силу дыхательных мышц. Установлено, у что в целом по группе у городских жителей он выше, чем у сельских: у юношей на 36% (р<0,001), у девушек на 30,2% (р<0,001). Эти результаты позволяют говорить о том, что процесс дыхания у горожан требует больших энергетических затрат для обеспечения организма кислородом.

Проведенный анализ других скоростных характеристик воздушных потоков показал следующее. При сохранении общего паттерна дыхания, у юношей, проживающих в промышленном городе с момента рождения, выявлены значимо высокие показатели воздушного потока в крупных и мелких бронхиолах (МОС25 и МОС200-1200). МОС25 у юношей составила 5,35 ± 0,12 л/с, что на 33,7% выше, чем у сельчан (р<0,05), для девушек различия недостоверны. У юношей этот показатель превышает уровень девушек на 60,2% у горожан (р<0,01) и на 30,4% у жителей сельской

местности (р< 0,05). Максимальная объемная скорость воздушного потока в мелких бронхиолах МОС200-1200 у юношей из промышленного города превышала показатели сельчан на 8,7%, составляя 14,74 ± 0,12 л/с, а у девушек соответственно на 8,2%, составляя 12,54 ± 0,18 л/с. У лиц мужского пола этот показатель выше на 17,5% и 16,9%, чем у девушек, проживающих в городе и селе соответственно. Следует отметить, что показатели максимальной объемной скорости воздушного потока в средних бронхиолах (МОС50 и МОС75) не имеют достоверных отличий и составляют в среднем для групп 2,61 ± 0,04 л/с и 1,74 ± 0,02 л/с соответственно. Девушки, выросшие в сельской местности, наоборот, имеют самые низкие значения этих показателей. Анализ динамики средней объемной скорости воздушного потока на различных участках ФЖЕЛ (СОС25-75 и СОС75-85) у лиц юношеского возраста показал отсутствие значимых половых различий между исследуемыми группами, но имеется тенденция увеличения этого показателя у жителей промышленного города по сравнению с сельчанами. Уровни СОС25-75 и СОС75 -85 для сельчан составили 2,51 ± 0,13 и 1,71 ± 0,17 л/с., для жителей промышленного города 2,39 ± 0,11 (р>0,05) и 1,56 ± 0,12 л/с (р>0,05) соответственно. Эти результаты отражают некоторую тенденцию снижения скорости воздушного потока в верхних и нижних дыхательных путях при форсированном дыхании у лиц, постоянно проживающих в промышленном городе.

Время продолжительности пиковой объемной скорости воздушного потока у юношей ниже, чем у девушек, причем, у жителей города она ниже (рис.4), однако, речь идет лишь о тенденции (р>0,05). Объем воздуха, проходящий через легкие во время форсированного дыхания на пиковой скорости (ОПОС), имеет значимые половые отличия (у девушек он выше), но влияния основного места жительства на этот показатель не выявлено.

ЗОПОС, л "Тпос,с

Рис. 4. Показатели объема воздуха (ОПОС) и времени пиковой объемной скорости (Тпос) воздушного потока у лиц юношеского возраста.

Условные обозначения: * -р<0,05-достоверность половых отличий

внутри группы.

Некоторые отличия выявлены по относительным показателям, отражающим характер форсированного дыхания. Относительный показатель ОФВ1/ПОС позволяет оценить характер дыхания на выдохе. Его расчет показал, что у девушек из сельской местности его значение равно 0,56±0,04 отн.ед., а у представительниц промышленного города - 0,47±0,02 отн.ед. (р<0,05). Для юношей его уровень составил 0,52±0,03 и 0,56±0,04 отн.ед. соответственно, значимых отличий не выявлено. Уровень другого относительного показателя, характеризующего форсированный вдох, показал, что ОФВ1вд/ПОСвд у городских жителей (как юношей, так и девушек) выше, чем у сельских. У девушек из сельской местности его значение равно 0,36±0,04 отн.ед., а у представительниц промышленного города - 0,55±0,02 отн.ед. (р<0,001). Для юношей его уровень составил

0,29±0,01 и 0,62±0,02 отн.ед. (р<0,001). Следовательно, при форсированном дыхании у лиц юношеского возраста, постоянно проживающих в

экологических условиях промышленного города, выдох сопровождается мощным более воздушным потоком за первую секунду.

Таким образом, проведенные исследования состояния системы внешнего дыхания у лиц юношеского возраста - студентов первого курса позволяют говорить об определенном влиянии постоянного места жительства на этот процесс. Основные соотношения исследуемых показателей соответствуют физиологическим нормативам и имеют определенные половые особенности, обусловленные характером дыхания. Постоянное проживание в условиях промышленного города формирует дыхание с более высокой инспираторной нагрузкой, с повышением воздушности дыхательных путей (выше РОвыд, короче Тпос, ниже ПОСвд и МОС50вд), что является проявлением компенсаторной реакции системы внешнего дыхания на длительное антропогенное воздействие экологии города. Дыхание у лиц, постоянным местом жительства которых является сельская местность, более эффективное (выше МОД и ДО) и экономичное (ниже ПОС/ПОСвд), с высокими резервными возможностями, реализующимися при форсированном дыхании (выше МВЛ, ДОмвл, ниже ОФВ1вд/ПОСвд).

Предметом дальнейших исследований будет являться выяснение конкретных факторов, которые приводят к этим изменениям, и длительности сохранения выявленных различий.

Литература

1. Влияние экологического фактора на функциональное состояние подростков/ Ю.Г.Солонин, Е. Р. Бойко, Н. Г. Варламова и др. //Физиология человека. - 2008. - Т. 34, № 3. - С. 98-105.

2. Игнатьева С.Н., Соловьева Н.В. Геоэкологический и физиологический подходы к оценке состояния здоровья студентов на Европейском Севере // Экология человека. - 2002. - №1. - С. 34-35.

3. Кузнецова Л. М., Кузнецов В. Д., Тимошенко К Т. Показатели психического здоровья современных старшеклассников и студентов вуза // Гигиена и санитария. - 2008. - №3. - С. 59-63.

4. Негашева М.А., Мишкова Т.А. Антропометрические параметры и адаптационные возможности студенческой молодежи к началу XXI века // Рос. пед. журн. - 2005. - №5. - С.12-16.

5. Особенности адаптации системы внешнего дыхания, кровообращения, морфофункциональных показателей и уровня здоровья студентов / С.А. Кабанов, Т.В. Потапова, А.П.Исаев и др. // Теория и практика физ. культуры. - 2005. - №8. - С.45-48.

6. Проскурякова Л. А. Гигиеническая оценка питания и здоровья студентов// Гигиена и санитария. - 2008. - №3. - С. 49-52.

7. Сетко Н.П., Кучелисова А.В. Особенности функционирования основных органов и систем у подростков, проживающих в городе и на селе // Гиг. и сан. - М.,2007. - №6. - С.74-75.

8. Шишкин Г. С., Устюжанинова Н. В. Компенсаторное значение повышения воздушности респираторных отделов легких // Физиология человека. - 2008. - Т. 34. - №6. - С. 121-125.