Сатурация крови кислородом как индикатор гипоксических состояний у студентов в экологических условиях Севера

Вестник НВГУ. № 2/2016

ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА

ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА

УДК 616-008 И. А. Погонышева, Д. А. Погонышев

Нижневартовск, Россия

САТУРАЦИЯ КРОВИ КИСЛОРОДОМ КАК ИНДИКАТОР ГИПОКСИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ У СТУДЕНТОВ В ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ СЕВЕРА

Аннотация. Проведено функциональное обследование студентов естественно-географического факультета Нижневартовского государственного университета с целью выявления гипоксических состояний организма. Исследование включало определение сатурации крови кислородом, типа регуляции сердечно-сосудистой системы со стороны вегетативной нервной системы и факторов риска гипоксических состояний у молодых людей в условиях Севера. Средние значения сатурации крови кислородом в выборках студентов обоего пола находились в пределах нормы, статистически значимых тендерных различий выявлено не было. По результатам оценки вариабельности сердечного ритма обследуемые студенты были разделены на три группы: эутоники, симпатотоники и парасимпатотоники. В группе молодых людей с преобладанием активности парасимпатического отдела регуляции вегетативной нервной системы процент студентов с нормальным уровнем сатурации крови кислородом был выше по сравнению с выборкой студентов-симпатотоников. Выявлены основные факторы риска гипоксии у студентов, проживающих в условиях Севера: курение, в том числе пассивное курение; наследственная предрасположенность к заболеваниям респираторной системы; анемия; хронические заболевания других органов и снижение неспецифической резистентности организма, создающие дополнительную нагрузку на систему органов дыхания; низкая двигательная активность; небольшой северный стаж.

Ключевые слова: гипоксия; сатурация крови кислородом; адаптация к гипоксии; система органов дыхания; сердечно-сосудистая система; вегетативная нервная система.

Сведения об авторах: Ирина Александровна Погонышева1, кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии; Денис Александрович Погонышев2, кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии.

Место работы: '"Нижневартовский государственный университет.

Контактная информация: 1 262 8605, г.Нижневартовск, ул.Ленина, д. 56, тел. 89226558158; 'e-mail: severina.i@bk.ru; тел. 89226556830,2e-mail: d.pogonyshev@mail.ru.

В настоящее время весьма распространенными являются исследования, связанные с изучением механизмов адаптации организма человека, его устойчивости к неблагоприятным факторам окружающей среды, особую актуальность они приобретают в климатогеофизических условиях Приобского Севера. Большинство авторов публикуют информацию о тесной взаимосвязи между состоянием здоровья северян, «северным стажем» и активностью климатогелиофизических факторов Крайнего Севера и приравненных к нему территорий (Агаджанян и др. 1998; Погонышева, Погонышев 2015; Соловьев и др. 2008; Соловьев и др. 2010; Хаснулин и др. 2004).

Природные условия Крайнего Севера и приравненных к нему территорий признаны экстремальными вследствие воздействия климатических, геофизических и космических факторов, которые могут приводить к появлению дезадаптации и стрессовых состояний организма человека. К экстремальным экологическим условиям севера относят: низкие температуры, метаболическую гипоксию, резкие перепады метеоэлементов погоды, измененный фотопериодизм, загрязнение окружающей среды, специфическую гелиогео-магнитную обстановку, недостаток витаминов и важных для жизнедеятельности организма микроэлементов. Все это вызывает в организме человека напряжение адаптационных механизмов, в результате чего ряд органов и систем органов

функционируют на пределе своих возможностей (Соловьев и др. 2008; Соловьев и др. 2010; Хаснулин и др. 2004).

На уровне физиологических процессов стресс сопровождается развитием гипоксических состояний. Состояние гипоксемии может возникать при уменьшении поступления кислорода, при снижении парциального давления или при нарушении транспорта кислорода, что характерно для жителей северных территорий (Агаджанян и др. 1998; Нестеров 2004; Чуб и др. 2014; Ишеков, Мосягин 2009). Гипоксия на Севере носит характер метаболический и связана со снижением активности дыхательных ферментов под действием экстремальных климатогеофизических факторов (Хаснулин и др. 2004).

Большое значение при кратковременной компенсации, а также при адаптации к продолжительному воздействию гипоксических состояний имеет деятельность кардиореспираторной системы. Важная роль в регуляции и приспособлении сердечно-сосудистой системы (ССС) к гипокси-ческим условиям принадлежит вегетативной нервной системе (ВНС) (Ишеков, Мосягин 2008; Ноздрачев 1991; Нестеров 2004). Такая регуляция со стороны ВНС обеспечивает адекватное воздействию гипоксии кровообращение. К механизмам адаптации организма к кислородной недостаточности является и увеличение интенсивности мозгового кровотока (Бурых и др. 2002; Нестеров

Вестник НВГУ. № 2/2016

2004), направленное на компенсацию падения уровня насыщения гемоглобина кислородом. Исследование особенностей функционирования кардиореспираторной и вегетативной нервной систем в условиях метаболической гипоксии представляется актуальным и имеет теоретическое и практическое значение в рамках экологической физиологии.

На добровольной основе с использованием информированного согласия были обследованы практически здоровые студенты естественно-географического факультета Нижневартовского государственного университета в количестве 140 человек (67 юношей и 73 девушки). Основными направлениями исследования являлись изучение сатурации крови кислородом, типа регуляции ССС со стороны ВНС и факторов риска гипокси-ческих состояний у молодых людей в условиях Севера.

Уровень насыщения гемоглобина артериальной капиллярной крови кислородом (Sp02) измерялся прибором пульсоксиметром ОП-31.1 «Тритон». С помощью модуля «Поли-Спектр-Ритм/РЕО» фирмы «Нейрософт» исследовали вегетативный тонус и вегетативную реактивность методом анализа вариабельности ритма сердца. Статистическая обработка данных осуществлялась с использованием пакета программ Microsoft Excel, раздел «Анализ данных». Средние значения сатурации крови кислородом представлены в виде М±т, где M — среднее выборочное, m — стандартная ошибка среднего. Полученные показатели проверялись на нормальность распределения с помощью критерия Колмогорова—Смирнова. Так как было выявлено нормальное распределение исходных данных, оценку достоверности различий для сравниваемых групп проводили по t-критерию Стьюдента. Вычисляли уровень значимости (р). Достоверными считали различия между сравниваемыми средними величинами со степенью доверительной вероятности 95% и выше (р<0,05).

Среднее значение сатурации крови кислородом у студенток было равно 96,5±0,21%, у их ровесников мужского пола — 97,2±0,16%, статистически значимых тендерных различий выявлено не было.

Сатурация крови кислородом менее 94% была выявлена у 4,5% юношей и 2,8% девушек, что свидетельствует о наличии гипоксических состояний у обследуемых. Уровень насыщения крови кислородом 95%, являющийся нижней границей нормы содержания кислорода, отмечался у 22,4% студентов и 20,5% их ровесниц, они находились в группе риска по возникновению гипоксемии. Среди обследуемых молодых людей 71,6% юношей и 68,5% девушек имели нормаль-

И. А. Погонышева, Д. А. Погонышев

ный уровень сатурации крови кислородом (БрСЬ = 96—98%). У 8,2% девушек и 1,5% юношей насыщение крови кислородом было выше среднего уровня (БрОг = 99%) (рис. 1).

О 10 20 30 40 50

Рис. 1. Сатурация крови кислородом у студентов НВГУ, %

По результатам оценки вариабельности сердечного ритма обследуемые студенты были разделены на три группы: эутоники, симпатотоники и парасимпатотоники.

На втором этапе исследования анализировались параметры сатурации 2 групп молодых людей: парасимпатотоников (ваготоников), в количестве 47 человек и симпатотоников — 89 обследуемых. Так как выборка эутоников в количестве 4 человек была статистически незначительна, их параметры не учитывались. Среднее значение сатурации крови кислородом у молодых людей-симпатотоников было равно 95,9±1,07%, у парасимпатотоников — 97,8± 1,32%. Нормальный уровень сатурации крови кислородом отмечался у 66,3% симпатотоников и 85,2% ваготоников. Гипоксемия (8р02=94%) была выявлена у 5,6% симпатотоников, среди парасимпатотоников таковых не отмечалось. Риск гипоксии (8р02=95%) диагностирован у 14,8% ваготоников и 28,1% симпатотоников.

Было проведено анкетирование с целью выявления факторов риска гипоксии у студентов, проживающих в гипокомфортных экологических условиях окружающей среды. Результаты анкетирования представлены на рисунке 2.

Курение является одним из основных факторов риска дисфункций системы органов дыхания. Среди обследуемых студентов 27% юношей и 22% девушек курили, а 31,3% студентов и 31,5% студенток являлись пассивными курильщиками. Хронические заболевания респираторной системы наблюдались у 18% юношей и 22% девушек. У 15% студентов и 29% их ровесниц обнаружена наследственная предрасположенность к заболеваниям системы органов дыхания. У 16,4% юношей и 37% девушек отмечались хронические заболевания других органов, создающие дополнительную нагрузку на деятельность кардиореспи-

Вестник НВГУ. № 2/2016

ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА

раторной системы. У 19,4% студентов и 34,3% студенток обнаружено снижение неспецифической резистентности организма (рис. 2).

курение 60

заболевания органов дыхания

наследственная предрасположенность

хронические заболевания

♦ ЮНОШИ

9 девушки

Рис. 2. Факторы риска гипоксических состояний у студентов НВГУ, %

Среди обследованных молодых людей 5,9% юношей и 21,9% девушек медицинскими работниками неоднократно ставился диагноз — анемия, что является доказанным фактором риска гипоксии. У 53,7% юношей и 45,2% их ровесниц наблюдалась гиподинамия. У обследованных студентов фиксировался стаж проживания в условиях Севера. В ходе исследования было выяв-

лено, что 47,8% студентов и 57,5% студенток родились на Севере, у 52,2% юношей и 42,5% девушек северный стаж был менее 15 лет, что является фактором риска гипоксических состояний у лиц, не адаптированных к гипокомфортным условиям северных территорий (рис. 2).

Таким образом, в группе молодых людей с преобладанием активности парасимпатического отдела регуляции ВНС было больше студентов с нормальным уровнем сатурации крови кислородом по сравнению с выборкой обследуемых с преобладанием тонуса симпатического отдела ВНС, что может свидетельствовать о большей устойчивости к гипоксемии молодых людей-парасимпатотоников. Выявлены основные факторы риска гипоксии у студентов, проживающих в условиях Севера: курение, в том числе пассивное; наследственная предрасположенность к заболеваниям респираторной системы; анемия; хронические заболевания других органов и снижение неспецифической резистентности организма, создающие дополнительную нагрузку на систему органов дыхания; низкая двигательная активность; северный стаж менее 15 лет.

анемия

снижение неспецифической резистентности

ЛИТЕРАТУРА

Агаджанян Н. А.. Жвавый Н. Ф„ Ананьев В. Н. 1998. Адаптация человека к условиям Крайнего Севера: Эколого-физиологические механизмы. Москва: Крук.

Бурых Э. А, Нестеров С. В, Сороко С. И, Волков Н. Ю. 2002. Взаимоотношение динамики мозгового кровотока и биоэлектрической активности мозга у человека при острой экспериментальной гипоксии // Физиология человека 6, 24—31.

Ишеков А. Н„ Мосягин И. Г. 2008. Динамика адаптационного процесса кардио-респираторной системы к нормобарической гипок-сической гипоксии // Успехи современного естествознания 5 // http://cyberleninka.iu/article/n/dinamika-adapta tsionnogo-protsessa-kardio-respiratomoy-sistemy-k-normobaricheskoy-gipoksicheskoy-gi poksii (Дата обращения 05.03.2016).

Ишеков А. Н„ Мосягин И. Г. 2009. Динамика показателей кардиореспираторной системы у студентов при адаптации к нормобарической гипоксической гипоксии на европейском Севере России // Экология человека 1, 38—42.

Нестеров С. В. 2004. Влияние острой экспериментальной гипоксии на мозговое кровообращение и вегетативную регуляцию сердечного ритма у человека: Дис. ... канд. мед. наук. Санкт-Петербург.

Ноздрачев А. Д. 1991. Автономная нервная система и адаптивные реакции организма // Стресс, адаптация, дисфункции: Сб. тез. четвертого Всесоюзного симпозиума. Кишинев, 70.

Погонышева И. А.. Погонышев Д. А. 2015. Факторы риска снижения устойчивости к кислородной недостаточности у студентов в условиях Среднего Приобья // Вестник Нижневартовского гос. ун-та 3, 78—84.

Соловьев В. С. Погонышева И. А., Овечкина Е. С., Погонышев Д. А. 2008. Экология человека. Ханты-Мансийск: Полиграфист.

Соловьев В. С., Погонышева И. А., Погонышев Д. А. 2010. Адаптация человека в условиях Ханты-Мансийского автономного округа - Югры. Ханты-Мансийск: Печатное дело.

Хаснулин В. П., Вильгельм В. Д., Воевода М. П., Зырянов Б. Н„ Селятицкая В. Г., Куликов В. Ю„ Хаснулин П. В., Егорова Г. М. 2004. Медико-экологические основы формирования, лечения и профилактики заболеваний у коренного населения Ханты-Мансийского автономного округа. Новосибирск: СО РАМН.

Чуб И. С., Милькова А. В., Елисеева Н. С. 2014. Состояние кардиореспираторной системы у студентов с различной степенью устойчивости к гипоксии // Бюллетень физиологии и патологии дыхания 52 // http://cyberleninka.ru/article/iVsostoyanie-kanliorespiratornoy-sistemy-u-studentov-s-razhchnoy-stepenyu-ustoychivosti-k-gipoksii (Дата обращения 05.03.2016).

REFERENCES

Agadzhanyan N. A., Zlivavyj N. F., Ananiev V. N. Adaptatsiya cheloveka k usloviyam Krainego Severa: Ekologo-fisiologicheskiye mekha-nizmy [Human adaptation to the conditions of the Far North: Ecological and physiological mechanisms], Moscow: Kruk, 1998. (In Russian).

Butykh E. A., Nesterov S. V., Soroko S. /., Volkov N. Y. In: Fiziologiya cheloveka [Human physiology]. Vol. 6 (2002): 24-31. (In Russian).

Ishekov A. N., Mosyagin I. G. In: Uspekhi sivremennogo estesstvoznaniya [Successes of contemporary natural science]. Vol. 5 (2008). Available at http://cyberleninka.iu/article/n/dinamika-adapta tsionnogo-protsessa -kardio-respiratornoy-sistemy-k-normobaricheskoy-gipoksicheskoy-gi poksii (Accessed on March 5, 2016). (In Russian).

Ishekov A. N.. Mosyagin I. G. In: Ekologiya cheloveka [Human ecology]. Vol. 1 (2009): 38-42. (In Russian).

Nesterov S. V. Vliyaniye ostroy eksperimentalnoy gipoksii na mozgovoye krovoobrashcheniye i vegetativnuyu regulyatsiyu serdechnogo ritma u cheloveka: Diss. ... kand. med. nauk. [The effect of acute experimental hypoxia on cerebral blood flow and autonomic regulation of the heart rate in human bodies: A thesis for the degree of Candidate of Medical Sciences], St. Petersburg, 2004. (In Russian).

Nozdrachyov A. D. In: Stress, adaptatsiya, disfunktsii: Sbomik tezisov chetvertogo Vsesoyuznogo simpoziuma [Stress, adaptation, dysfunction: Abstracts of the Fourth АН-Union Symposium], Chisinau, 1991. 70 p. (In Russian).

Вестник НВГУ. № 2/2016

Т. Г. Воробьева, Е. В. Дементьева, В. Г. Турманыдзе, А. В. Турманидзе

Pogonvsheva I. A., Pogonvshev D. A. In: Vestnik Nizhnevartovskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of Nizhnevartovsk State University], Vol. 3 (2015): 78-84. (In Russian).

Solovyov V. S., Pogonvsheva I. A., Ovechkina E. S., Pogonvshev D. A. Ekologiya cheloveka [Human ecology], Khanty-Mansiysk: Poligraf-ist, 2008. (hi Russian).

Solovyov V. S., Pogonvsheva I. A., Pogonvshev D. A. Adaptatsiya cheloveka v usloviyakh Khanty-Mansiyskogo avtonomnogo okruga -Yugry [Human adaptation in the conditions of Khanty-Mansiysk Autonomous Area - Yugra], Khanty-Mansiysk: Pechatnoye delo, 2010. (In Russian).

Khasnulin V. /., Vilgelm V. £>., Voevoda M. /., Zyryanov B. N., Selyatitskaya V. G., Kulikov V. 7., Khasnulin P. V., Egorova G. M. Mediko-ekologicheskye osnovy formirovaniya, lecheniya i profilaktiki zabolevaniy u korennogo naseleniya Khanty-Mansiyskogo avtonomnogo okruga [Medical -environmental bases of development, treatment and prevention of diseases among the indigenous population of Khanty-Mansiysk Autonomous Area], Novosibirsk: Siberian branch of the Russian Academy of Sciences, 2004. (In Russian).

Chub I. S„ Milkova A. V., Eliseeva N. S. In: Bulleten fiziologii i patologii dykhaniya [Bulletin of respiratoty physiology and pathology]. Vol. 52 (2014). Available at: http://cyberleninka.i'u/article/ii/sostoyanie-kardiorespiratomoy-sistemy-u-studentov-s-razlichnoy-stepenyu-ustoychivosti-k-gipoksii (Accessed on March 5, 2016). (In Russian).

I. A. Pogonysheva, D. A. Pogonyshev

Nizhnevartovsk, Russia

OXYGEN SATURATION AS A HYPOTOXIA INDICATOR FOR STUDENTS LIVING IN THE NORTHERN REGIONS

Abstract. The paper presents the results of the functional study held by the authors. During the study, the researchers examined the students of the Faculty of Natural Sciences and Geography at Nizhnevartovsk State University to identify hypoxic states of the human body. The study included an analysis of blood oxygen saturation, identification of the ways the autonomic nervous system regulates the cardiovascular system of the body, as well as identification of hypoxia risk factors for young people living in the Northern regions of Russia. The data on surveyed students of both sexes showed that the average values of blood oxygen saturation were within the norm, with no significant gender differences. After evaluating heart rate variability, the students were divided into three groups, including eutonic, sympathotonic and parasympathotonic students. As for the group of students with a predominant activity of the parasympathetic regulation of autonomic nervous system, the number of students with normal levels of blood oxygen saturation was higher in comparison with the group of sympathotonic students. The study helped to reveal the basic hypoxia risk factors for students living in the Northern regions, such as smoking, including passive smoking; genetic predisposition to respiratory diseases; anemia; chronic diseases and low resistance leading to additional load on the respiratory system; low physical activity; short period spent in the Northern conditions.

Key words: hypoxia; blood oxygen saturation; adaptation to hypoxia; respiratory system; cardiovascular system; autonomic nervous system.

About the authors: Irina Aleksandrovna Pogonysheva1, Candidate of Biological Sciences (PhD), Associate Professor at the Department of Ecology; Denis Aleksandrovich Pogonyshev2, Candidate of Biological Sciences (PhD), Associate Professor at the Department of Ecology.

Place of employment: Nizhnevartovsk State University.

УДК 574.24.159.91 Т. Г. Воробьева, Е. В.Дементьева,

В. Г. Турманидзе, А. В. Турманидзе

Омск, Россия

ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ АДАПТАЦИЯ СТУДЕНТОВ В ПЕРИОД ОБУЧЕНИЯ

Аннотация. В статье изложены результаты изменения уровня умственной работоспособности у студентов (по Бурдону). Показатели работоспособности в период учебного процесса распределены неоднозначно у юношей и девушек. У юношей распределение показателей отличается высокими значениями устойчивости внимания и преобладанием низких значений концентрации внимания. У девушек отмечено преобладание средних значений концентрации внимания и устойчивости внимания. В группе обследованных девушек значения концентрации внимания выше, чем в группе юношей, это указывает на более высокую способность девушек быть более внимательными при выполнении заданий. У юношей значения устойчивости внимания выше, чем в группе девушек, это свидетельствует о том, что юноши обладают большими возможностями по изменению скорости при выполнении заданий. Преобладание низких значений концентрации внимания у юношей и высоких значений устойчивости внимания, скорее всего, свидетельствует о преобладании процессов торможения, так как в период увеличения учебной нагрузки срабатывают защитные адаптивные механизмы. У девушек наряду с преобладанием средних значений изучаемых показателей в характеристике устойчивости внимания и концентрации внимания превалируют низкие значения над высокими; можно предположить возникновение процессов утомления, которые связаны с увеличением эмоциональных перестроек в организме в период обучения. Одним из ведущих факторов в перестройке адаптивных возможностей организма человека является психологическая адаптация, которая формирует особенности протекания механизма адаптации на других физиологических уровнях. Определяющая роль при этом принадлежит индивидуально-типологическим особенностям личности человека в оценке критерия эффективности адаптации как системного процесса.