Изменение показателей микроциркуляции крови у студентов в течение дня

ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ КРОВИ У СТУДЕНТОВ В ТЕЧЕНИЕ ДНЯ

О.А. Гурова1

Российский университет дружбы народов, Москва

С целью изучения изменений показателей микроциркуляции крови в течение учебного дня обследованы 15 студентов в возрасте 17-19 лет. Исследование проводилось 3 раза в течение дня: в 10-12, в 14-16 и в 18-20 часов. Использовался прибор ЛАКК-ОП, в котором реализуются методы лазерной допплеровской флоумет-рии (ЛДФ), оптической тканевой оксиметрии (ОТО) и пульсоксиметрии. Результаты свидетельствуют о снижении к 18-20 часам перфузии тканей кровью и потребления кислорода тканями. В 14-16 часов в регуляции микроциркуляции уменьшается активность вазомоторных механизмов и усиливается роль пульсовых и дыхательных влияний, что свидетельствует о напряжении в регуляции сердечнососудистой системы в середине учебного дня.

Ключевые слова: микроциркуляция крови, лазерная допплеровская флоумет-рия, оптическая тканевая оксиметрия, студенты.

Change of blood microcirculation in students during the day. 15 students aged 17-

19 years old were examined to study changes in blood microcirculation during the school day. The study was conducted three times a day: at 10-12, 2-4 and 6-8 p.m. To fulfill the study special apparatus "LAKK-OP" was used. It applies the methods of laser Doppler flowmetry (LDF), optical tissue oximetry and pulse oximetry. The results show that tissue blood perfusion and oxygen consumption decrease by 6-8 p.m. At 2-4 p.m. vasomotor mechanisms become less active while the role of pulse and respiratory effects grow. It designates certain strain in the work of cardiovascular system in the middle of a school day.

Key words: blood microcirculation, laser Doppler flowmetry, optical tissue oximetry, students.

При адаптации организма студентов к учебной деятельности меняются показатели функционирования различных его систем, в том числе сердца и сосудов [2-4]. Состояние системы микроциркуляции крови тесно взаимосвязано со сдвигами в центральной гемодинамике и влияет на способность организма к адаптации. На уровне микрососудов осуществляется обмен между тканями и кровью, поэтому состояние микроциркуляции определяется не только законами кровообращения, но и метаболическими потребностями окружающих капилляры тканей [1,5,7]. Наблюдение за состоянием микроциркуляции при адаптации к учебной нагрузке позволит изучить тонкие механизмы регуляции сосудисто-тканевых отношений.

Цель данного исследования - изучить изменение показателей микроциркуляции крови у студентов в течение учебного дня.

Контакты: 1 Гурова О.А., E-mail: <oagur@list.ru>

ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В исследовании приняли участие 15 студентов в возрасте 17-19 лет (в среднем 18,7±0,3), из них 6 юношей и 9 девушек. У каждого испытуемого показатели регистрировали 3 раза в течение дня: утром - с 10 до 12 часов, днем - с 14 до 16, и вечером - с 18 до 20 часов. Состояние микроциркуляции крови оценивалось с помощью анализатора лазерного микроциркуляции крови «ЛАКК-ОП» (НПО «Лазма», г. Москва) в коже 4-го пальца кисти. Данная модификация прибора позволяет использовать метод лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ) в сочетании с оптической тканевой оксиметрией (ОТО) и традиционной пульсоксиметрией, что существенно расширяет возможности диагностики состояния микроциркуляции. Запись показателей производилась в положении испытуемого сидя, световодный зонд с помощью фиксатора устанавливался на 4-й палец левой руки (для показателей ЛДФ и ОТО), датчик пульсоксиметра - на 4-й палец правой руки.

Методом ЛДФ [6; 7] регистрируется величина перфузии тканей кровью, или показатель микроциркуляции (ПМ), а также его среднее квадратичное отклонение (СКО), характеризующее изменчивость потока крови. При специальном математическом анализе, основанном на вейвлет-преобразовании, выявляются гармонические составляющие колебаний кровотока. Различают колебания активной природы, характеризующие миогенный (Ам), нейрогенный (Ан) и эндотелиальный (Аэ) механизмы регуляции микроциркуляции, и «пассивные» колебания, обусловленные дыхательными движениями (Ад) и сердечным ритмом (Ас). Вклад этих колебаний в общую мощность спектра рассчитывается в %.

Испытуемые выполняли две функциональные пробы. При задержке дыхания в течение 15 с на уровне глубокого вдоха, что вызывает констрикцию артериол и уменьшение кожного кровотока вследствие усиления симпатических влияний, рассчитывается индекс дыхательной пробы (ИДП) по величине снижения ПМ. Окклюзионная проба, при которой производится пережатие плеча левой руки манжетой тонометра на 3 мин, позволяет определить резерв кровотока (РКК).

Методом оптической тканевой оксиметрии (ОТО) оценивается сатурация SO2 крови в микроциркуляторном русле, содержащем артериолы с оксигемоглобином, капилляры с окси- и дезоксигемоглобином и венулы с дезоксигемоглобином, то есть определяется сатурация смешенной крови. Этим методом оценивается также относительный объем фракции эритроцитов V" в области исследования.

Методом пульсоксиметрии определяется уровень насыщения артериальной крови кислородом SpO2. Из соотношения сатурации кислорода в артериальной крови и сатурации крови в микросоудах рассчитывается индекс удельного потребления кислорода в ткани (I): I = (1 - SO2/ SрO2) х ПМ х Ам/Ан.

Перед каждым исследованием микроциркуляции у студентов измеряли артериальное давление (АД) на плечевой артерии с помощью тонометра.

Полученные данные обработаны методами вариационной статистики.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Динамика показателей микроциркуляции у студентов в течение учебного дня представлена в таблице 1. Уровень перфузии тканей кровью (показатель ПМ) относительно стабилен в утренние и дневные часы, но имеет тенденцию к снижению

в вечернее время на 10% и более. Значения СКО к 18-20 часам достигают максимальной величины. Такая динамика свидетельствует об увеличении к концу дня активности механизмов модуляции тканевого кровотока и согласуется с полученными ранее данными [8].

Таблица 1

Динамика показателей ЛДФ у студентов в течение дня

Показатели микроциркуляции Момент исследования

10-12 час 14-16 час 18-20 час

Показатель микроциркуляции - ПМ, перф. ед. 20,0 ± 1,8 20,7 ± 1,1 18,6 ± 1,8

Среднее квадратичное отклонение - СКО, перф. ед. 1,39 ± 0,23 1,23 ± 0,25 1,77 ± 0,31

Соотношение ритмических составляющих тканевого кровотока

Аэ, перф.ед. 0,41 ± 0,08 0,36 ± 0,12 0,78 ± 0,21

Ан, перф.ед. 0,84 ± 0,21 0,63 ± 0,2 0,92 ± 0,19

Ам, перф.ед. 0,81 ± 0,14 0,6 ± 0,1 0,85 ± 0,15

Ад, перф.ед. 0,37 ± 0,04 0,33 ± 0,02 0,35 ± 0,04

Ас, перф.ед. 0,43 ± 0,06 0,37 ± 0,03 0,46 ± 0,06

Вклад «активных» влияний на микрокровоток (э,н,м), % 82,8 ± 4,2 77,9 ± 3,7 86,9 ± 4,1

Вклад «пассивных» влияний на микрокровоток (д, с), % 17,2 ± 1,8 22,1 ± 1,9 13,2 ± 1,2

Реактивность микрососудов на задержку дыхания ИДП, % 51,0 ± 6,3 38,7 ± 7,4 43,9 ± 5,4

Реактивность микрососудов на окклюзионную пробу РКК, % 146,4± 19,8 135,3±10,3 147,2±19,9

Анализ соотношения ритмических составляющих тканевого кровотока позволяет установить более тонкие механизмы этих изменений. Наибольшую амплитуду в течение всего времени наблюдения имеют низкочастотные колебания активной природы (Аэ, Ан, Ам), что характерно для устойчивого вазомоторного ритма. Однако амплитуда этих колебаний существенно снижается от 10-12 к 14-16 часам и вновь растет в 18-20 часов (табл. 1). Уменьшение амплитуды высокочастотных колебаний (Ад, Ас) в дневные часы не столь выражено.

Расчет вклада отдельных компонентов в общую мощность спектра колебаний позволяет установить значение разных механизмов для регуляции микроциркуляции в момент наблюдения. Вклад эндотелиального компонента (Аэ) возрастает с 9,1 % в утренние часы до 24,3 % вечером. Вклад нейрогенной (Ан) и миогенной

(Ам) составляющих регуляции, наоборот, снижается с 38,2 и 35,5 % в 10-12 часов до 33,9 и 28,7 % в 18-20 часов, соответственно. Суммарный вклад активных влияний на кровоток, связанных с изменениями тонуса сосудов, в утренние часы составляет 82,8 %, днем снижается до 77,9 %, а вечером вновь возрастает до 86,9 %. Вклад в общую мощность спектра ЛДФ-граммы высокочастотных дыхательного (Ад) и сердечного (Ас) ритмов в 10-12 часов составляет 17,2 %, наибольшие значения имеет в 14-16 часов - 22,1 %, а наименьшие в 18-20 часов - 13,2 %.

Динамика показателей амплитудно-частотного спектра ЛДФ-грамм указывает на сбалансированность активных (сосудистых) и пассивных (центральных) механизмов регуляции микроциркуляции в утренние часы, ослабление активных вазо-моций и увеличение влияния на микроциркуляцию крови сердечного и дыхательного компонентов в 14-16 часов, и последующее усиление активных сосудистых механизмов регуляции микроциркуляции (преимущественно, за счет эндотелиального компонента) в 18-20 часов.

Ослабление активных сосудистых механизмов регуляции микроциркуляции приводит к снижению в 14-16 часов и реактивности микрососудов на дыхательную и окклюзионную пробы. В это время существенно (р<0,05) уменьшается реактивность микрососудов при задержке дыхания (ИДП): с 51,0± 6,3 до 38,7 ± 7,4 %. Полного восстановления ИДП не наблюдается и в 18-20 часов.

Показатели реактивности микрососудов на 3-х минутную окклюзионную пробу в утренние и вечерние часы фактически не различаются: резерв кровотока (РКК) - прирост ПМ после падения его значений при пережатии магистральной артерии - составляет 147,2 ± 19,9 %. В 14-16 часов РКК снижается до 135,3±10,3 %. По-видимому, усиление метаболической составляющей регуляции, которая определяется ростом эндотелиального компонента Аэ, играет решающую роль в поддержании РКК на высоком уровне в 18-20 часов.

Таким образом, наибольшее напряжение в регуляции микрокровотока отмечается в середине дня: в 14-16 часов. В это время наблюдается тенденция к увеличению ПМ и снижению СКО, что может свидетельствовать о некотором затруднении микроциркуляции и застое крови. Соотношение между «активными» и «пассивными» влияниями на микрокровоток в 14-16 часов изменяется в сторону снижения суммарного вклада в общую мощность спектра колебаний активной природы.

Полученные данные согласуются с результатами исследования вариабельности сердечного ритма, динамика показателей которого свидетельствует об увеличении в середине учебного дня активности центральных механизмов регуляции ритма сердца и ослаблении автономных механизмов [2]. В 14-16 часов симпатический контур регуляции имеет наибольшую активность, парасимпатический -наименьшую. В вечернее время показатели активности всех контуров регуляции (симпатического, парасимпатического и гуморально-метаболического) отличаются наибольшей величиной, которая, однако, не имеет достоверных различий с величиной показателей в 10-12 часов.

Показатели артериального давления у обследованных студентов в течение дня также менялись. Систолическое АД имело тенденцию к снижению от 118 ± 2 в 1012 часов до 115 ± 1 мм рт. ст. в 14-16 часов и сохранялось на этом уровне до 18-20 часов. Диастолическое АД росло с 71 ± 2 утром до 74 ± 2 днем и 75 ± 1 мм рт. ст. вечером. Таким образом, снижение пульсового давления с 47 ± 1 до 41 ± 1 мм рт. ст.

(р<0,05) происходило в 14-16 часов и сохранялось на этом уровне до вечера. Сходная динамика показателей АД (рост диастолического давления) и вариабельности сердечного ритма (усиление симпатических влияний) отмечалась у студентов при увеличении напряженности в учебной деятельности [3; 4].

Изменение показателей центральной гемодинамики, а также состояния микрососудов в течение учебного дня у студентов определяют результат кровообращения

- доставку кислорода тканям. Насыщение артериальной крови кислородом SpO2, определяемое методом пульсоксиметрии, фактически не изменяется от 10-12 до 18-

20 часов и составляет у разных испытуемых 96-97 %.

В течение дня наблюдается тенденция к увеличению насыщения крови микро-циркуляторного русла кислородом: показатель SO2 растет с 71,3 ± 1,9 % в 10-12 часов до 75,1 ± 3,4 % в 18-20 часов (табл. 2). Вместе с тем, относительный объем фракции эритроцитов V" имеет тенденцию к снижению с 8,5 ± 0,6 до 7,5 ± 0,7 % в течение дня, что также влияет на потребление кислорода тканями. Поэтому индекс удельного потребления кислорода в ткани I в течение дня имеет тенденцию к снижению: в 10-12 часов он равен 52,6 ± 3,4, в 14-16 часов - 51,3 ± 2,6, в 18-20 часов -

- 49,9 ± 5,6 усл. ед.

Таблица 2

Динамика показателей ОТО у студентов в течение дня

Показатели Момент исследования

10-12 час 14-16 час 18-20 час

Сатурация крови в микро-циркуляторном русле - 802, % 71,3 ± 1,9 74,4 ± 3,2 75,1 ± 3,4

Оносительный объем фракции эритроцитов - Уг, % 8,5 ± 0,6 8,0 ± 0,5 7,5 ± 0,7

Индекс удельного потребления кислорода в ткани - I, усл. ед. 52,6 ± 3,4 51,3 ± 2,6 49,9 ± 5,6

Можно предположить, что наблюдаемая тенденция к снижению в течение дня потребления кислорода тканями кожи обусловлена, в первую очередь, изменением в состоянии микрососудов, в то время как центральные механизмы обеспечивают достаточно стабильный уровень насыщения крови кислородом. По-видимому, имеет значение и перераспределение крови между кожей и другими, работающими органами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При наблюдении с 10 до 20 часов за состоянием микроциркуляции крови в коже кисти у студентов установлено, что уровень перфузии тканей кровью относительно стабилен в утренние и дневные часы, но имеет тенденцию к снижению в

вечернее время. Параллельно наблюдается тенденция к уменьшению потребления кислорода тканями.

В 14-16 часов, по сравнению с 10-12 часами, отмечается ослабление активных вазомоторных механизмов регуляции микрокровотока и усиление роли пульсовых и дыхательных влияний. В 18-20 часов роль активных механизмов регуляции микроциркуляции вновь возрастает. Отмечается определенный параллелизм в изменениях на уровне микроциркуляторного русла и в регуляции сердечного ритма: в 1416 часов наблюдался выраженный рост активности центральных механизмов регуляции сердечной деятельности и их преобладание над автономными механизмами [2].

Таким образом, в середине учебного дня (14-16 часов) в регуляции на всех уровнях сердечно-сосудистой системы ведущее значение имеют центральные механизмы; активность автономных и собственно сосудистых (эндотелиального, мио-генного) механизмов регуляции в это время снижается. Это указывает на напряжение в регуляции сердечно-сосудистой системы у студентов и снижение функциональных резервов их организма в середине учебного дня.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Васильев А.П., Стрельцова Н.Н. Возрастные особенности микрогемоциркуляции // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. - 2012. - Т. 11, № 4 (44).

- С. 23-27.

2. Гурова О.А., Тарбаева Е.А., Сафронова Е.Ю. Дневная динамика вариабельности сердечного ритма у студентов // Новые исследования. - 2012. - № 3 (30). -С. 32-36.

3. Димитриев Д.А., Димитриев А.Д., Карпенко Ю.Д. и др. Влияние экзаменационного стресса и психоэмоциональных особенностей на уровень артериального давления и регуляцию сердечного ритма у студенток // Физиология человека. -2008. - Т. 34. - № 5. - С. 89-96.

4. Минасян С.М., Геворкян Э.С., Адамян Ц.И. и др. Изменение кардиогемоди-намических показателей и ритма сердца студентов под воздействием учебной нагрузки // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. - 2006. -Т. 92, № 7. - С. 817-826.

5. Козлов В.И. Развитие системы микроциркуляции. - М.: РУДН, 2012. - 314 с.

6. Козлов В.И., Азизов Г.А., Гурова О.А., Литвин Ф.Б. Лазерная допплеровская флоуметрия в оценке состояния и расстройств микроциркуляции крови. - М.: ГНЦ лазерной медицины, 2012. - 32 с.

7. Крупаткин А.И., Сидоров В.В. Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови. - М.: Медицина, 2005. - 254 с.

8. Станишевская Т.И. Индивидуально-типологические особенности микроциркуляции крови у девушек-студенток с разным соматотипом: Дис. ... канд. биол. наук: 14.03.01 и 14.03.03. - М.: РУДН, 2006. - 190 с.