Особенности становления системы микроциркуляции в онтогенезе у детей и подростков из радиоэкологически неблагополучных регионов

ОСОБЕННОСТИ СТАНОВЛЕНИЯ СИСТЕМЫ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ В ОНТОГЕНЕЗЕ У ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВ ИЗ РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИ НЕБЛАГОПОЛУЧНЫХ РЕГИОНОВ

Литвин Ф.Б.1

Брянский филиал Национального государственного университета физической культуры, спорта и здоровья имени П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург

Впервые на радиоэкологически неблагополучных территориях изучены изменения общих параметров микрогемодинамики методом лазерной допплеровской флоуметрии. Выявлены типологические особенности микроциркуляции школьников и студентов в зависимости от возраста. Проведена оценка активных и пассивных механизмов регуляции микроциркуляторного русла у детей, подростков и юношей из разных радиоэкологических регионов проживания. Проанализировано состояние адаптационных процессов в системе микрогемоциркуляции, обусловленное повышенным уровнем радиоактивного загрязнения среды обитания.

Ключевые слова: радиационное загрязнение окружающей среды, микроциркуляция, адаптация, лазерная допплеровская флоуметрия, онтогенез.

First study of its kind examined changes of general microhemodynamical parameters in regions with radioecological hazards by use of laser Doppler flowmetry. Typological age-dependent peculiarities of microcirculation in children and students were determined. Active and passive mechanisms controlling microcirculation channel in children, adolescents and young men and women residing in different radioecological regions were evaluated. Adaptation processes in microhemocirculation system influenced by increased exposure to radioactivity in the region of residence were analysed.

Key words: radioactive contamination, microcirculation, adaptation, lazer Doppler flowmetry, ontogeny.

Согласно современным представлениям все функции организма складываются и претерпевают изменения при тесном взаимодействии организма и среды [1; 6]. В соответствии с этим адаптивный характер функционирования организма в различные возрастные периоды определяется морфофункциональной зрелостью физиологических систем и адекватностью воздействующих средовых факторам функциональным возможностям организма. Совершенствование адаптивных реакций развивающегося организма происходит на каждом этапе онтогенеза по мере усложнения его контактов с окружающей средой [15].

При изучении возрастных преобразований сердечно-сосудистой системы особое значение приобретает оценка изменений в системе микроциркуляции. В онтогенезе происходит не только формирование и развертывание материальной

1 Ф.Б. Литвин: E-mail: bf-litvin@yandex.ru

— 38

структуры микроциркуляторного русла в пространстве, но и усложнение условий его функционирования [9; 14]. Проблема организации микроциркуляторной системы и совершенствования механизмов ее управления должна решаться с учетом адаптации организма ребенка к условиям его существования.

Изучение особенностей и закономерностей морфофункционального развития детского организма в условиях цезий-стронций-плутониевого радионуклидного загрязнения окружающей среды, представляет актуальную проблему современной науки и практики и вносит вклад в развитие возрастной анатомии, гигиены и физиологии [4; 11; 18].

При радиационном воздействии состояние сердечно-сосудистой системы в целом [3; 5; 7; 8; 16) и микроциркуляторного русла в частности [12; 13; 14; 19] определяет функциональное состояние организма человека.

В литературе имеются лишь фрагментарные данные, содержащие результаты исследования системы микроциркуляции у детей отдельных возрастных групп при внесении в среду радиационного фактора [2; 12; 14; 17].

Таким образом, изучение состояния микроциркуляции у детей, подростков и юношей, проживающих в радиоэкологически неблагополучных регионах и поиск нового алгоритма оценки микроциркуляторных нарушений при воздействии низких доз радиационного излучения, представляет большой научный и практический интерес.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Обследовано 1260 школьников и студентов, среди них 650 девочек в возрасте от 7 до 20 лет и 610 мальчиков в возрасте от 7 до 21 года. Из них 370 девочек и 340 мальчиков постоянно проживали в радиоэкологически неблагополучных регионах (РЭНР) с уровнем радиоактивного загрязнения территории от 5 до 15 Ки/км2. Остальные 280 девочек и 270 мальчиков проживали в радиоэкологически благополучных регионах (РЭБР). Сформированы три возрастные группы постнатального онтогенеза: второе детство (девочки 7-11 лет, мальчики

7-12 лет); подростковая (девочки 12-15 лет, мальчики 13-16 лет) и юношеская (девушки 16-20 лет, юноши 17-21 год).

Изучение состояния микроциркуляции проводилось методом лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ) с помощью лазерного анализатора капиллярного кровотока ЛАКК-01. По результатам компьютерной обработки параметров базального кровотока рассчитывали средние значения перфузии: показатель

микроциркуляции (ПМ) и его среднеквадратическое отклонение (СКО). Полученные результаты амплитудно-частотного Фурье-анализа колебаний кровотока позволили оценить изолированное влияние отдельных механизмов регуляции микроциркуляции на тонус микрососудов. Рассчитывали и оценивали вклад в суммарную спектральную мощность каждой из физиологически значимых колебаний в низкочастотном (VLF-, LF-колебания) диапазоне, которые характеризуют активные механизмы контроля микрогемодинамики и высокочастотном (HF-, CF-колебания) диапазоне, отражающие пассивные механизмы регуляции микроциркуляции.

-39-

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В проведенных ранее исследованиях на взрослых испытуемых из радиоэкологически благополучных регионов было выделено три типа микроциркуляции: мезоемический, гипоемический и гиперемический, которые отличались как по величине статистических показателей, так и по показателям частотно-амплитудного спектра (Ф.Б. Литвин, 2006). Исходя из этого в настоящей работе ставилась задача проанализировать наличие типов микроциркуляции у испытуемых мужского и женского пола из радиоэкологически неблагополучных регионов на возрастном отрезке онтогенеза от 7 лет до 21 года и выявить динамику средних значений показателей микроциркуляции по каждому из типов микроциркуляции.

В исследовании показано, что у девочек от 7 до 20 лет с мезоемическим типом показатель интенсивности микроциркуляции практически не изменяется, тогда, как показатель флакса снижается в 1,2 раза. Данный факт отражает ослабление активных механизмов регуляции микрогемодинамики на фоне компенсаторного повышения пассивных механизмов модуляции кровотока. В результате у девушек к 16-20-ти годам спектральная мощность VLF-колебаний снижается в

1.3 раза, LF-колебаний в 1,2 раза, в тоже время спектральная мощность HF-колебаний увеличивается в 1,4 раза и CF-колебаний в 2,5 раза. У мальчиков от 7 до 21 года показатель интенсивности микрокровотока и величина его уровня колеблемости остались без изменений. В частотно-амплитудном спектре наблюдается снижение показателей спектральной мощности как низкочастотных, так и высокочастотных показателей, что можно рассматривать как экономизацию активности регуляторных механизмов микроциркуляторного русла.

Среди девочек из РЭНР с гипоемическим типом микроциркуляции за период от 7 до 20 лет ПМ увеличился в 1,2 раза, а величина СКО снизилась в 1,1 раза. По данным частотно-амплитудного спектра разнонаправленная динамика статистических показателей обусловлена снижением роли активных при отсутствии изменений со стороны пассивных механизмов. Показано, что к 20-ти годам в

1.3 раза снижается спектральная мощность LF-колебаний. В группе мальчиков на изученном этапе онтогенеза показатель интенсивности микроциркуляции не изменяется, но при этом в 1,4 раза повышается показатель флакса. Из частотноамплитудных характеристик отметим неизменность величин спектральной мощности низкочастотных VLF- и LF-колебаний при повышении в 1,2 раза вклада респираторных колебаний, что, по всей видимости, обусловлено депонированием крови в венулярном отделе микроциркуляторного русла. Одновременно в 1,6 раза снижается вклад спектральной мощности пульсовых колебаний, указывая на снижение притока артериальной крови в микроциркуляторное русло. Представленные данные свидетельствуют о возрастающей роли пассивных механизмов регуляции микрокровотока у юношей из РЭНР.

Для девочек с гиперемическим типом микроциркуляции характерно снижение в 1,3 раза ПМ и повышение в 1,2 раза показателя СКО. За указанный период онтогенеза среди активных механизмов наблюдается повышение в 1,1 раза вклада VLF-колебаний, при неизменной величине вклада LF-колебаний. Из пассивных механизмов с возрастом в 1,4 раза снижается вклад CF-колебаний и остается

— 40 —

без изменений спектральная мощность HF-колебаний. У мальчиков за период от 7 лет до 21 года при гиперемическом типе микроциркуляции отмечается двукратное снижение показателя микроциркуляции, но при этом показатель флакса повышается в 1,3 раза. Как следует из анализа состояния активных механизмов регуляции микрогемодинамики ограничение притока крови в микроциркулятор-ное русло обусловлено повышением миогенного тонуса прекапиллярных сфинктеров. Среди пассивных механизмов наблюдаются разнонаправленные изменения спектральной мощности, при этом средняя величина HF-колебаний повышается в 1,6 раза, а CF-колебаний снижается в 1,1 раза. Выявленные сдвиги в поведении активных и пассивных механизмов регуляции микроциркуляции отражают процессы, направленные на сохранение гомеостаза.

Таким образом, в результате сравнительного анализа с нормативными величинами показателей лазерной допплеровской флоуметрии установлено, что у жителей РЭНР из общепринятых статистических показателей, как правило, повышается ПМ и снижается величина СКО. Указанная направленность изменений, прежде всего, характерна для гипоемического и гиперемического типов микроциркуляции. Обнаруженные изменения кровенаполнения и колеблемости эритроцитов подтверждаются характеристиками ритмических составляющих тканевого кровотока. В исследовании установлено снижение спектральной мощности нейрогенных и миогенных влияний, отражающих ослабление активности симпатического контура регуляции и усиление респираторных и пульсовых колебаний, связанных с повышением активности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Учитывая тот факт, что переменная составляющая (ПМ) колебательного процесса перфузии на 60% отражает состояние венулярного звена микроциркуляции, ее рост при одновременном снижении показателя колеблемости эритроцитов и понижении вклада активных механизмов, свидетельствуют о развитии застойных явлений в системе микроциркуляции.

Изучив количественное соотношение разных типов ЛДФ-грамм у мальчиков и девочек трех возрастных групп, мы установили, что в условиях длительного проживания на территориях с повышенным радиационным фоном изменяется частота встречаемости разных типов микроциркуляции. С возрастом достоверно возрастает число лиц с гиперемическим типом микроциркуляции. Если у мальчиков и девочек предпубертатного возраста из РЭБР синусоидальные ЛДФ-граммы регистрируются настолько редко, что их появление есть скорее исключение, чем отражение закономерности, то в РЭНР этот тип ЛДФ-грамм встречается у 15±2% девочек и 12±1% мальчиков (табл. 1).

Одновременно в детском возрасте уменьшается число лиц с гипоемическим типом микроциркуляции. Среди девочек данный тип встречается в 24±2%, а среди мальчиков - в 31±3% случаев, что в 1,5-2 раза меньше числа лиц из РЭБР. Наименьшие расхождения по частоте встречаемости испытуемых из РЭБР и РЭНР обнаруживаются среди представителей с мезоемическим типом микроциркуляции. У девочек 7-11 лет из РЭНР апериодический тип ЛДФ-грамм регистрируется в 61±5% случаев при 50% в РЭБР и в 57±4% случаев у мальчиков 7-12 лет из РЭНР при 52% в РЭБР.

— 41 —

Таблица 1

Частота встречаемости

Типы ЛДФ-грамм Предпубертатный возраст Пубертатный возраст Постпубертатный возраст Достоверность различий между мальчиками и девочками

Д 7-11 лет М 7-12 лет Д 12-15 лет М 13-16 лет Д 16-20 лет М 17-20 лет

1 2 3 4 5 6

Апериодическая ЛДФ-грамма (I тип) 61±5 57±4 46±3 45±3 29±2 32±2 р1-3*1-5** 3-5*2-4* 2-6**4-6*

Монотонно низкоамплитудная ЛДФ-грамма (II тип) 24±2 31±3 25±2 32±3 23±2 27±3

Синусоидальная ЛДФ-грамма (III тип) 15±2 12±1 29±3 23±2 48±4 41±3 1_3**1_5*** 3-5**2-4** 2-6***4-6**

Примечание: * - р<0,05, ** - р<0,01, *** -р<0,001

В пубертатном возрасте продолжается рост числа обследуемых лиц с гипереми-ческим типом микроциркуляции. Так, в группе девочек из РЭНР гиперемический тип встречается уже в 29±3%, а среди мальчиков 13-16 лет - в 23±2%, тогда как в РЭБР синусоидальные ЛДФ-граммы встречаются не чаще 2% и 1% соответственно. В пубертатном возрасте практически не изменяется процент лиц с гипоемиче-ским типом микроциркуляции. По данным исследования он характерен для каждой четвертой девочки (25±2%) и каждого третьего мальчика (32±3%) при возрастной норме 50% у девочек 12-15 лет и 53% у мальчиков 13-16 лет из РЭБР. В этом возрасте независимо от пола и территории проживания доминирует мезоемический тип микроциркуляции. В РЭНР он встречается у 46±3% девочек, что практически соответствует показателю из РЭБР (48%). Близкая по величине частота встречаемости и среди мальчиков из РЭНР - 45±3% при 46% в РЭБР.

Однако уже к постпубертатному возрасту в РЭНР достоверно уменьшается число лиц с мезоемическим типом микроциркуляции. У девушек данный тип встречается в 29±2% случаев при возрастной норме 52±4%. Количество юношей с мезоемическим типом микроциркуляции составляет 32±2% и 58±5% (р<0,05) соответственно. В группах девушек и юношей постпубертатного возраста минимально представлены испытуемые с гипоемическим типом микроциркуляции, а именно: у 23±2% девушек и 27±3% юношей, что достоверно ниже частоты встречаемости у девушек (35±4%) и юношей (37±4%) из РЭБР (р<0,05). В юношеском возрасте заметно расширяется представительство юношей (41±3%) и девушек (48±4%) с гиперемическим типом микроциркуляции (р<0,05).

— 42 —

По данным исследования не выявлено гендерных различий по частоте встречаемости трех типов микроциркуляции у лиц из радиоэкологически неблагополучных регионов, что, вероятно, свидетельствует о доминирующем влиянии факторов внешней среды на формирование типологических особенностей микроциркуляции. Одной из причин является внесение в среду радиационного фактора.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о повышенной напряженности функционировании системы микроциркуляции в условиях радиоэкологического загрязнения среды обитания и своеобразии развития ее на каждом изученном этапе онтогенеза.

ВЫВОДЫ

1. Комплексное обследование детей, подростков и юношей, проживающих в условиях радиоактивного загрязнения окружающей среды, выявило негативное воздействие цезий-стронций-плутониевых радионуклидов на систему микроциркуляции и становление ее регуляторных механизмов в онтогенезе.

2. В районах с повышенным уровнем цезий-стронций-плутониевых радионуклидов с возрастом изменяется частота встречаемости разных типов микроциркуляции с доминированием крайних типов на этапах полового созревания. В пубертатном возрасте более, чем в половине случаев наблюдаются гипоемический (28%) и гиперемический (26%) типы микроциркуляции; а в постпубертатном возрасте их доля составляет 25% и 45% соответственно.

3. Снижение в ЛДФ-грамме амплитуды и спектральной мощности низкочастотных колебаний (VLF- и LF- ритмов) при одновременном росте показателей высокочастотных колебаний (HF- и CF-ритмов) у детей, подростков и юношей, проживающих в радиоэкологически неблагополучных регионах, свидетельствует об ослаблении активных (вазомоторных) механизмов модуляции тканевого кровотока, что приводит к снижению реактивности микрососудов и функциональных резервов системы микроциркуляции, а также компенсаторному усилению пассивных модуляций тканевого кровотока.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агаджанян Н.А., Бляхов М.Ю., Клечкин Л.М. и др. Экологические проблемы эпидемиологии.-М.: Просветитель, 2003.-208 с.

2. Балева Л.С., Терлецкая Л.Н., Сипягина А.Е. и др. Оценка структуры заболеваемости детей в регионах России, пострадавших от аварии на ЧАЭС //Проблемы смягчения последствий Чернобыльской катастрофы.-Брянск, 1993.-Ч.2.-С. 195-198.

3. Бандажевский Ю.И., Бандажевская Г.С. Оценка состояния миокарда в условиях поступления радионуклидов в организм лабораторных животных с продуктами питания //Чернобыль: Экология и здоровье.-Гомель, 1996.-№1.С. 15-20.

4. Бебешко В.Г. Клинические аспекты последствий аварии на ЧАЭС на этапе 1986-1990 гг. (Основные направления научных исследований) //Вестник АМН СССР.-М., 1991.-№11. С. 14-18.

5. Безобразова В.Н., Догадкина Т.Б. Функциональное состояние кровообращения головного мозга и конечностей у детей 5-17 лет на разных этапах онто-

-43-

генеза //Альманах «Новые исследования», выпуск 1.-М.:Вердана, 2003.-С. 200-207.

6. Безруких М.М., Фарбер Д.А. Теоретические аспекты изучения физиологического развития ребенка //Физиология развития ребенка. (Теоретические и прикладные аспекты) /Под ред. М.М.Безруких, Д.А.Фарбер.-М.: Образование от А до Я, 2000.-319с.

7. Глазачев О.С. Закономерности мультипараметрического взаимодействия функциональных систем у детей в радиоэкологически неблагоприятной среде: Автореф. ... дис. д-ра мед наук.-М., 1998.-45 с.

8. Кмить Г.В., Рублева Л.В. Основные результаты многолетних исследований функционального состояния миокарда детей //Альманах «Новые исследования», выпуск 1.-М.:Вердана, 2003.-С. 192-199.

9. Козлов В.И. Морфофункциональные преобразования в системе микроциркуляции на разных этапах онтогенеза //Физиология челове-ка.-1993.-Т.13.-№12.-С. 229-240.

10. Литвин Ф.Б. Возрастные и индивидуально-типологические особенности микроциркуляции у мальчиков-подростков и юношей //Регионарное кровообращение и микроциркуляция.-2006.-Т.5-С. 44-50.

11. Москалев Ю.И. Радиобиология инкорпорированных радионуклидов.-М.: Энергоатомиздат, 1989.-263с.

12. Петрова И.Н. Клиническая значимость микроциркуляторных нарушений при гипертонической болезни у ликвидаторов аварии на Чернобыльской АЭС: Автореф. дис. .канд. мед. наук.-Краснодар, 2003.-22 с.

13. Старцева Ю.В. Нарушения микроциркуляции у детей после воздействия малых доз радиации и ее терапевтическая коррекция: Автореф. дис. .. канд. мед. наук.-Пермь, 1998.-24 с.

14. Тупицын И.О. Дети Чернобыля (Эколого-физиологический аспект). М., 1996.-168 с.

15. Фарбер Д.А. Принципы системной структурно-функциональной организации мозга и основные этапы ее формирования //Структурно-функциональная организация развивающегося мозга.-Л.: Наука, 1990.-168 с.

16. Шарапов А.Н. Кардиогемодинамика и гормональное обеспечение школьников пубертатного возраста с различными типами периферического сосудистого тонуса в различных экологических условиях //Альманах «Новые исследования», выпуск 1.-М.:Вердана, 2003.-С. 176-191.

17. Always S.E., Mac Douglas J.D., Sale D.G. Contractile Adaptations in the Human Triceps Surae after isometric exercise //American Physiological Society, 1989.-P.2725-2732.

18. Armstrong R.B., Batt M., Hassen-Khodja R., Le. Eas P. L'interel, de la Revas-culari sation de lartere hypogastrique dans les troubles vasculaires chronigues des membras inferiers Experience personnelle de 200 cos// J. Chir. - 1987. - 121. - 6/7. -P. 443-449.

19. Law M.F. Radiation induced vascular injury and its relation to late effects in normal tissues// Advanc. Rad. Biol.- 1981.- Vol.9.- P. 37-73.