2 курс / Нормальная физиология / Функциональное_состояние_и_регуляторно_адаптивные_возможности_организма

По данным дисперсионного анализа статистически значимых различий между юношами и девушками по показателям кислотно-основного баланса и интерстициальной ионограммы выявлено не было. Это можно объяснить «жесткостью» поддержания гомеостаза на клеточном уровне физи- ко-химическими и физиологическими процессами (Н. А. Агаджанян и др., 2003). Концентрация свободных ионов водорода, рН внутренней среды при различных физиологических состояниях может изменяться, однако значительные отклонения этих параметров сопровождаются тяжелейшими последствиями для организма (В. М. Покровский, Г. Ф. Коротько, 2003; А. А. Псеунок, 2006).

Интересным представляется изучение изменений интерстициального пространства на фоне дозированной физической нагрузки. При выявлении критериев срочной адаптации на фоне дозированной физической нагрузки нами учитывался количественный критерий – коэффициент сдвига на нагрузку.

Как следует из полученных данных в состоянии «относительного покоя» все изучаемые показатели у студентов 1–5 курсов находились в пределах нормы и не имели существенных межгрупповых различий, кроме показателя, отражающего дефицит оснований (iSBE, ммоль/л). Так, у студентов 1 курса данный показатель был повышен по сравнению с нормой на 2,12 ммоль/л, у студентов 2 курса – на 2,11 ммоль/л, у студентов 3 курса – на 3,87 ммоль/л, у студентов 4 курса – на 3,0 ммоль/л и у студентов 5 курса – на 2,2 ммоль/л.

Увеличение дефицита оснований может свидетельствовать о развитии умеренного метаболического алкалоза и легкого респираторного ацидоза, которые типичны для частичной компенсации метаболического нарушения (Г. Рут, 1978). Ацидоз возникает при накоплении кислоты или значительных потерях бикарбоната. В первую очередь этот процесс бывает

40

обусловлен дыхательной недостаточностью, слабостью дыхат льных мышц, нарушением газообмена.

По данн ым нашего иссле ования на фоне выполне ия физической нагру ки дост верное повышение pH с еды отмечалось лишь в группе студе тов 2 курса (КС1 = 0,0040 у.е.) (р ≤ 0,05) с одновременным снижением парциального напряжения CO2 (КС1 = –0,089 у.е.), которое является следствием альвеолярной гипервентиля ии и п вышенного вым ывания CO2 из альвеолярного газа (Ю. А. Агапов, 1968).

Используя индивидуальный подход, мы выявили разнонаправ енные сдвиг pH среды в сравниваемых группа на фоне нагрузочного во действия (рис. 3.1). Так, тенденция сдвига pH среды в кислую сторону отмечалась у студентов 4 курса в 55,5 % случаев, у студентов 3 курса – в 7,5 %; тенде ция сдв ига pH с еды в щелочную сторону отмечалась у студентов 3 курса в 37,5 %, у студентов 5 курса – в 3 9,8 %. Однако да нные изменения не выходили за пределы физио огическ й нормы. При этом у студентов 1 курса в 57,1 % случаев pH среды не изменялось.

6 0

5 0

4 0

3 0

2 0

10

0

Рис. 3.1. Соотношение студе тов (%) с различной реакцией pH среды на фоне дозированной физической нагрузки

41

Если при различных по характеру сдвигах кислотно-основного равновесия значения pH среды остаются в пределах нормы, такие изменения можно считать компенсированными. Многие авторы отмечают, что в таких случаях действует основной защитный механизм саморегуляции – тенденция к меньшему отклонению от физиологического равновесия при наиболее целесообразной взаимокомпенсации функций и высокой эффективности тканевых процессов (Справочник по функциональной диагностике, 1970; Ф. З. Меерсон, М. Г. Пшенникова, 1988).

Водно-электролитный баланс имеет ключевое значение в регуляции жизнедеятельности организма человека. Ионный состав интерстициальной жидкости, плазмы и внутриклеточной жидкости различаются между собой. Однако, суммарный электролитный баланс в каждом из жидкостных компартментов предусматривает равенство как положительных, так и отрицательных ионов. Вместе с водой в организме постоянно циркулируют различные растворенные в ней соли. Наиболее важными для процессов жизнедеятельности являются соли натрия, калия, кальция и магния с их ведущими анионами – сульфатами, бикарбонатами, фосфатами и хлоридами (К. В. Судаков, 1999).

Сравнительный анализ ионного состава показал, что у студентовмедиков 2 курса содержание ионов Na+ в межклеточном пространстве было повышено (0,37±0,1 у.е.) по сравнению со студентами 1, 3–5 курсов (р≤0,05). При этом содержание ионов К+ и Cl- в межклеточной жидкости было понижено во всех сравниваемых группах. Однако, интерстициальный калий был ниже нормы только в группе студентов 2 курса (–7,5±1,3 у.е.).

Выявленные гипернатриемия и гипокалиемия у студентов 2 курса, по всей вероятности, обусловливают повышенное в рамках верхних границ нормы систолическое и пульсовое давление по сравнению с показателями у студентов 3–4 курсов. На фоне нагрузочного воздействия было выявлено снижение интерстициального натрия у студентов 1 и 2 курсов. При этом у

42

студентов 1 курса к 5–7 минуте восстановительного периода отмечалось повышение содержания ионов натрия в интерстициальном пространстве, тогда как у студентов 2 курса – снижение интерстициального натрия (р ≤ 0,05). Это может указывать на функциональное истощение организма у студентов 2 курса на фоне адаптации к условиям обучения и невозможность своевременного восстановления.

Регуляция минерального обмена имеет важное значение в период адаптации студентов к условиям обучения в вузе, когда отмечается лабильность сосудистого тонуса и неустойчивость вегетативных реакций в отношении выделения воды (Н. В. Дмитриева и др., 1998; М. Е. Евсевьева и др., 2011).

По свидетельству некоторых исследователей (Н. В. Дмитриева и др., 1998; М. А. Абрамович, 2009), высвобождение ацетилхолина из парасимпатических окончаний повышает концентрацию ионов К+ во внеклеточной среде. Отмечаемая тенденция к возрастанию содержания ионов К+ связана с усилением активности парасимпатического отдела ВНС. В нашем же случае снижение концентрации ионов К+ в межклеточном пространстве может свидетельствовать об ослаблении активности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы, связанной с напряжением регуляторных систем. Авторами также отмечается, что наиболее частым нарушением баланса К+ в организме является его дефицит (Л. Нацименто, 1992).

Натрий – основной катион внеклеточной жидкости, он поддерживает осмотическое давление, определяет движение воды, участвует в регуляции кислотно-основного состояния, нервно-мышечной возбудимости, в передаче возбуждения по нервно-мышечным волокнам (Б. А. Сидоренко, Е. Т. Разумова, 1980). Когда баланс между К+ и Na+ нарушается по причине неправильного питания, сидячего образа жизни, стресса или каких-либо других факторов, натрий способствует поступлению избыточного количества жидкости в межклеточное пространство. Это приводит к возникнове-

43

нию застойных явлений, которые тормозят и подавляют активность клеток, уменьшают поступление кислорода и питательных веществ, затрудняют процессы восстановления и обновления клеток (Д. М. Кей, 1992).

Исследование ионного состава интерстициального сектора позволило выявить накопление ионов Са2+ в группе студентов 1 курса (p≤0,05). Повышение уровня Са2+ в жидких средах и межклеточном пространстве влияет на биоэнергетические процессы в сердце, мышцах и других тканях, так как, проникая внутрь митохондрий, кальций приводит к разобщению окисления и фосфорилирования, т.е. снижению синтеза АТФ в клетках

(А. Уайт и др., 1981).

Анализ изменений показателей ионного состава в условиях нагрузочного воздействия показал, что основные сдвиги происходили в обмене Mg2+, Ca2+, фосфатов и железа. Изменения эти характеризовались активным накоплением ионов Mg2+, Ca2+ и неорганического железа в межклеточном пространстве, однако эти изменения лежали в рамках определенных для данной методики границах нормы.

Концентрация ионов Ca2+ изменилась в группе студентов 2 курса

с1,66 до 3,33 у.е. (р ≤ 0,05), 3 курса – с 1,87 до 2,85 у.е., 4 курса – с 4,0 до 5,0 у.е. и 5 курса – с 2,2±0,5 до 2,8±0,7 у.е.

Концентрация ионов Mg2+ у студентов 2 курса изменялась с –1,25

до –0,31 у.е. (р ≤ 0,05); 3 курса – с –1,87 до 0,12 у.е. (р ≤ 0,05) и 4 курса – с –1,8 до 0,16 у.е. (р ≤ 0,05).

Содержание неорганического железа изменялось у студентов 1 курса

с0,5 до 1,42 у.е.; 2 курса – с 0,11 до 1,14 у.е. и 3 курса – с 0,1 до 0,75 у.е.

Вгруппах студентов-медиков первого и третьего курсов особенностью ионных сдвигов явилось снижение концентрации ионов К+ в ответ на нагрузочное воздействие (рис. 3.2). Так, у студентов 1 курса концентрация уменьшилась на 0,64 у.е., у студентов 3 курса – на 1,89 у.е. (р ≤ 0,05). Следует отметить, что у студентов второго курса концентрация интерстици-

44

ального калия на фоне нагрузочного воздействия не изменялась, так как изначально данный показатель оказался ниже нормы, предусмотренной используемой методикой.

Рис. 3.2. Динамика интерстициального К+ на фоне нагрузочного воздействия

Таким образом, по данным электросоматометрии установлены неблагоприятные ионные сдвиги: накопление ионов натрия и потеря ионов калия, приводящие к повышению систолического и пульсового давления в рамках верхних границ физиологической нормы у студентов 1–2 курсов.

Особенно адаптивная ситуация обостряется у студентов на втором курсе на фоне физической нагрузки, когда происходит снижение интерстициального натрия, свидетельствующее о неустойчивости вегетативных реакций и лабильности сосудистого тонуса.

45

Динамика показателей интерстициальной биохимии в условиях нагрузочного воздействия

При адаптации организма к изменяющимся условиям среды, в том числе к длительным умственным и физическим нагрузкам, в организме изменяется обмен веществ, что приводит к появлению в различных тканях и биологических жидкостях отдельных метаболитов (продуктов обмена веществ), которые отражают функциональные изменения и могут служить биохимическими маркерами (Т. Ю. Уракова и др., 2009, 2010). Авторы, проанализировав биохимические показатели (триглицериды, холестерин, липопротеиды низкой и высокой плотности, содержание глюкозы) двух секторов – внутрисосудистого с помощью биохимического анализатора Reflotron Plus и интерстициального методом электросоматометрии, делают заключение о том, что данные соматометрии в целом отражают биохимические изменения, происходящие во внутрисосудистом секторе, которые зависят от характеристики исследуемого вещества.

Доказательства тесной прямой корреляционной связи между концентрацией глюкозы в артериальной крови и глюкозы в интерстициальной жидкости мозга мы находим в работе С. С. Петрикова и др. (2009). В связи с этим, особый интерес представляет оценка показателей биохимических маркеров не только в самой крови, но и в интерстициальном пространстве, непосредственно окружающем клетку и контактирующего с ней.

В работе методом электросоматометрии (DDFAO, Франция) получены данные по содержанию в межклеточной жидкости холестерина (ХС), триглицеридов (ТГ), суммарно аланинаминотрансферазы (АлАТ) и аспартатаминотрансферазы (АсАТ), а также щелочной фосфатазы (ЩФ), глюкозы (Гл). Нормативные пределы в рамках используемой методики следую-

щие: –5 > N < +5.

46

По данным нашего исследования достоверных различий между группами, дифференцированных по половой принадлежности, не выявлено, что позволило нам в дальнейшем объединить результаты интерстициальной биохимии, полученные на фоне нагрузочного воздействия, в зависимости от курса обучения.

В целом на фоне нагрузочного воздействия сдвиги происходили в уровне интерстициальной глюкозы (рис. 3.3). Сопоставление этого показателя в группах студентов 1–5 курсов показало достоверное повышение концентрации глюкозы только у студентов 1 курса с –0,72 ± 0,71 до

0,71 ± 0,41 у.е. и 3 курса – с –0,62 ± 0,61 до 0,2 ± 0,54 у.е.

-1

Рис. 3.3. Динамика интерстициальной глюкозы (у.е.) в условиях нагрузочного воздействия

Кратковременные физические нагрузки могут вызывать повышение содержания глюкозы в крови за счет либо усиленной мобилизации гликогена печени, либо относительно малого использования глюкозы тканями (Н. И. Волков и др., 1998). Этот показатель обмена углеводов редко используется самостоятельно в медицинской, спортивной диагностике, так как уровень глюкозы в крови зависит не только от воздействия на орга-

47

низм нагрузок различного генеза, но и от эмоционального состояния человека, гуморальных механизмов регуляции, питания и других факторов

(Б. А. Никулин, 2007).

Содержание в интерстициальном секторе других исследуемых показателей (Тг, АсАТ, АлАТ, ХС, ЩФ) оставалось в пределах нормы, предусмотренной методикой. При этом активность аминотрансфераз и уровень щелочной фосфатазы на фоне нагрузочного воздействия снижались, но статистическая значимость отмечалась только у студентов первого (1 мин восстановительного периода на 67,2 %) и четвертого (5–7 минута восстановительного периода – на 33,3 %) курсов (p ≤ 0,05).

По данным нашего исследования, у студентов первого курса содержание холестерина в интерстициальном секторе достоверно ниже (1,42±0,55 у.е.) по сравнению с таковым показателем у студентов третье-

го (1,91±0,44 у.е.) и четвертого (1,8±0,52 у.е.) курсов (р ≤ 0,05) (рис. 3.4).

Как известно, холестерин выполняет две главные функции – структурную и метаболическую. Структурная функция холестерина – компо-

48

нент плазматической мембраны, влияет на ее физико-химические свойства, регулирует проницаемость, активность мембранных ферментов. Метаболическая функция холестерина – предшественник ряда биологически активных веществ: стероидных гормонов, витаминов группы Д, желчных кислот.

Период сдачи вступительных экзаменов и следующий за ним этап вхождения студентов в образовательную среду высшей школы сопровождается психическими, умственными и физическими нагрузками, которые приводят к повышенному изнашиванию биологических мембран, клеточных структур и предъявляют высокие требования к активности ферментов, влияющих на интенсивность обменных процессов в организме. По всей вероятности в это время холестерин в большей степени вовлекается в структурные и метаболические функции, что приводит к снижению содержания его в интерстициальном секторе у студентов первого курса по сравнению со старшекурсниками.

В целом, анализ состава интерстициального сектора показал, что на фоне нагрузочного воздействия, отмечаемые специфические изменения в системе гомеостаза (повышение интерстициальной глюкозы, снижение активности аминотрансфераз, уровня щелочной фосфатазы и интерстициальных триглицеридов) носили характер временных приспособительных реакций.

Гормональный статус и нейромедиаторный состав интерстициального пространства в условиях нагрузочного воздействия

Влияние любого возмущающего фактора передается либо непосредственно через экстеро- и интерорецепторы и афферентные нервные пути, либо гуморально в центральные нервные структуры, управляющие адапта-

ционной деятельностью. Соответствующая афферентная и гуморальная

49