3 курс / Патологическая физиология / Транспорт_кислорода_при_адаптации_человека_к_условиям_Арктики_и

1.7. Холодовые повреждения и профилактика в условиях Крайнего Севера

ные гипотермии бывают у индивидуумов, страдающих заболеваниями, предрасполагающими к случайной гипотермии.

Показано, что при эксидентальной гипотермии, возникающей при морских катастрофах, при температуре воды 0 °С человек выживает в течение 15–30 мин; при 5 °С — 15–60 мин; при 10 °С — 30–90 мин; при 15 °С — 2–7 ч; при 20 °С — 3–16 ч; при 25–26 °С — от 12 ч до нескольких суток [Иванов К.П., 1997].

В течение последних 20 лет наблюдается тенденция к росту числа холод-индуцированных повреждений [Petrone P. et al., 2003]. В ка- кой-то степени это можно объяснить расширением сферы деятельности человека в северных регионах, развитием зимних видов спорта [Cappaert T.A. et al., 2008]. В США ежегодно регистрируются более 650 смертей от гипотермии [Jurkovich G.J., 2007], в Канаде отмечено 411 случаев холодовых повреждений за 1992–1996 гг. [Biem J. et al., 2003]. В госпитали Финляндии с 1986 по 1995 г. поступили на лече- ние 1275 пациентов с обморожениями [Juopperi K. et al., 2002]. Среди пострадавших преобладали мужчины, их число возрастало с увели- чением возраста.

Обморожение — наиболее частая форма локального холодового повреждения. По степени различают поверхностные обморожения и глубокие [Vogel J.E., Dellon A.L., 1989; Hassi J., Mäkinen T.M.,

2000]. При поверхностных обморожениях затронуты кожа и подкожные ткани, при глубоких — присоединяется повреждение костей, суставов и сухожилий. Среди локальных повреждений наиболее часты обморожения верхних и нижних конечностей, лица [Su C.W. et al., 2000; Imray C. et al., 2009]. Различают острые, прогрессивные (нарастающие) и хронические эффекты охлаждения [Holmer I., 2000]. Острые эффекты реализуются через терморегуляторные рефлексы, опосредованные через симпатическую систему с включением прямых кардиоваскулярных и дыхательных реакций. Прогрессивные эффекты характеризуются постепенным снижением температуры на периферии и в центре тканей. Хронические эффекты проявляются повреждением периферических нервов и сосудов, функциональными нарушениями многих систем.

Одним из самых распространенных экстремальных состояний, с которыми встречаются экипажи морских и речных судов на Севере, являются обморожения. Известно, что на Крайнем Севере преобладают травмы верхних конечностей в виде обморожения кистей рук у мужчин работоспособного возраста при относительно несильных морозах при колебании температуры воздуха от 0 до –20 °С [Николаев В.Г. и др., 1983; Шаповалов К.А. и др., 1989; Сатыбалдаев В.М., 1997, 1998а]. Травмирующий эффект холода усиливает-

61

Гл. 1. Транспорт кислорода при адаптации человека на Крайнем Севере

ся при действии ветра и влаги [Holmer I., 1993; Afanasieva R. et al., 2009; Henriksson O. et al., 2009], особенно в сочетании с малоподвижностью. Так, у 453 мужчин (22 %) из 2081 опрошенного оленевода в течение последнего года отмечали обморожения конечностей, полученные во время езды на снегоходе [Ervasti O. et al., 1991].

По данным В.М. Сатыбалдаева [1998б], у аборигенов-ненцев Европейского Севера обморожения — наиболее часто встречаемый вид травмы (65 %), как правило, бытового характера. У вахтовиков обморожения носят производственный характер (78 %). Как у аборигенов, так и у вахтовиков обморожения чаще локализовались на верхних (63 % пострадавших) и нижних (59,6 % пострадавших) конечностях, а в 59,3 % встречались сочетанные обморожения тех и других конечностей. Автор отмечает, что проблемы обморожения в мирное время во многом связаны с потреблением алкоголя.

При алкогольном опьянении снижается контроль над агрессивностью окружающей среды, может развиться вазодилятация, которая усиливает потери тепла. По данным V. Koljonen с соавт. [2004], среди 92 пострадавших от обморожения 1/3 составляли хронические алкоголики, 1/3 отмечала, что их эмоциональная жизнь очень бедна, 1/2 испытывали недостаток в общении. На риск обморожения влияет сочетание факторов: личностные (алкоголь, курение) и внешние, включающие температуру окружающей среды, длительность воздействия, высоту над уровнем моря, скорость ветра, влажность [Su C.W. et al., 2000; Golant A. et al., 2008]. Для полноты списка можно добавить возрастной фактор — дети и пожилые люди [Holmer I., 2000; Ikäheimo T.M., Hassi J., 2011], наличие предрасполагающих болезней.

К ним относят сахарный диабет, сердечно-сосудистые заболевания, гипотиреоз, психические отклонения [Mäkinen T.M. et al., 2009; Ikäheimo T.M., Hassi J., 2011].

Анализ результатов опроса, полученных по ходу двух национальных исследований FINRISK (1997 и 2002) с участием более 9 тыс. чел., выявил 697 случаев обморожений, из которых 12,9 % были расценены как слабые и 11 % — сильные [Mäkinen T.M. et al.,

2009]. Обморожения чаще фиксировались у мужчин, чем у женщин, частота их снижалась после 65 лет. Результаты исследования подтвердили связь случаев обморожений с профессиональной деятельностью опрошенных лиц, а также — с досуговым времяпрепровождением.

При обморожении выделяют несколько клинических стадий: дореактивную, раннюю реактивную, позднюю реактивную, период грануляции и эпителизации, период отдаленных последствий [Герасимов А.А., 1996]. В патогенезе обморожений ведущими являются

62

1.7. Холодовые повреждения и профилактика в условиях Крайнего Севера

внутриклеточная кристаллизация воды, клеточные и мембранные повреждения, микроваскулярный тромбоз, ишемия и реперфузия, гипоксия тканей, выброс медиаторов воспаления [Reamy B.V., 1998; Murphy J.V. et al., 2000; Biem J. et al., 2003; Mohr W.J. et al., 2009]. Эндотелиальная дисфункция, вазоконстрикция и тромбоэмболии приводят к сосудистой недостаточности и ишемии, некрозу тканей. Очевидно, что не остается интактным внеклеточный матрикс соединительной ткани органов, в котором развивается деградация протеогликанов и волокнистых структур.

Экспериментальные исследования, проведенные у добровольцев, показали, что согревание пальцев одной руки в водяной бане при 38 °С в течение 5 мин приводит к расширению артерий и усилению местного кровотока, увеличению Ht величины [Мчедлишвили Г.И., Кумсишвили Т.Я., 1988]. Проводимое одновременно охлаждение пальцев другой руки при 6 °С в течение 5 мин выявило уменьшение количества Эр и Ht величины.

Местное воздействие более жесткого холода (2 °С) на кисти рук и ступни ног 20 добровольцев в течение 1 мин оказалось более стрессогенным для кардиоваскулярного ответа, чем длительное действие (120 мин) умеренного холода (10 °С) всего организма [Korhonen I., 2006]. Через 10 мин после 1 мин погружения ног в холодную воду наблюдали повышение систолического и диастолического АД, увеличение числа сердечных сокращений (ЧСС), при погружении рук — повышение систолического и диастолического АД. При охлаждении ног эти показатели восстанавливались на 14-й минуте, при охлаждении рук раньше; на 12-й минуте не отличались от исходных показателей, полученных до охлаждения. Длительное охлаждение всего тела сопровождалось повышением систолического и диастоли- ческого АД, но снижением ЧСС. Авторы заключают, что выраженность кардиоваскулярного ответа зависит от жесткости холода.

Знание факторов холодового риска, компетентность неблагоприятных эффектов холода, индивидуальное регулирование действия холода и одежда помогут разработать превентивные и защитные мероприятия [Hassi J. et al., 2005; Ikäheimo T.M., Hassi J., 2011]. Íåîá-

ходимо как можно раньше распознавать вызванные холодом симптомы и нарушения, выявлять группы риска, проводить разъяснительную работу.

Анализ литературных данных о профилактике холодовых повреждений свидетельствует о том, что эта проблема решается в основном в трех направлениях:

разработка методов предупреждения холодовых повреждений с помощью фармакологических препаратов;

63

Гл. 1. Транспорт кислорода при адаптации человека на Крайнем Севере

мероприятия, направленные на тренировку системы терморегуляции для достижения термоустойчивости;

профилактика холодовых повреждений с помощью различных приспособлений, специального снаряжения.

Из доступных нам источников также следует, что, несмотря на важность данной проблемы, медикаментозная тактика лечения,

èособенно профилактика холодовой травмы, разработаны недостаточно. Для профилактики обморожений издавна смазывали открытые части тела различными жирами (пальмовое масло, гусиный жир)

èмазями. Но эти вещества в большинстве случаев дефицитны, экономически невыгодны и помогают лишь при незначительных понижениях температуры. Кроме того, их нужно регулярно обновлять путем смывания горячей водой [Алеутский Н.Н. и др., 1997]. В экстремальных же условиях, когда выполнение этих гигиенических процедур невозможно, указанные препараты при разложении образуют продукты, которые дополнительно раздражают кожу и усиливают холодовую травму.

Ряд экспериментальных исследований, проведенных группой ученых в Финляндии, усилили сомнения по поводу профилактиче- ского эффекта мазей [Lehmuskallio E., 1999; Lehmuskallio E., Anttonen H., 1999; Lehmuskallio E., 2000; Lehmuskallio E. et al., 2000]. Анкетный опрос 830 призывников выявил, что 25 % опрошенных использовали защитные мази в школьные годы, 47 % призывников имели обморожения головы, 42 % — ушей и 23 % — лица [Lehmuskallio E., 1999]. В контролируемом проспективном эпидемиологиче- ском исследовании показано, что применение мазей ассоциировалось с увеличением риска обморожений (отношение шансов 5,6 для обморожений носа; 4,5 — ушей и 3,3 — для других частей) [Lehmuskallio E., 2000]. Нанесение крема «масло–вода» вызывало чувство охлаждения в течение 40 мин после нанесения за счет испарения воды [Lehmuskallio E., Anttonen H., 1999]. У 46 добровольцев, которые на одну половину лица наносили мази, а другая половина служила контролем, температура на смазанной половине снижалась, хотя субъективно отмечался позитивный эффект [Lehmuskallio E. et al., 2000]. Авторы полагают, что защитные мази могут вызывать ощущение безопасности, приводящее к усилению риска обморожения. В другом исследовании 15 добровольцев, находясь в холодной комнате (–5 °С) после предварительной адаптации к температуре окружающей среды в течение 30 мин, наносили на одну щеку мазь «масло–вода», на другую — петролатум [Thorleifsson A., Wulf H.C., 2003]. Температура кожи на щеке с мазью была холоднее на 1,3 °С по

64

1.7. Холодовые повреждения и профилактика в условиях Крайнего Севера

сравнению с температурой другой щеки, а согласование между измеренной температурой и субъективным ощущением — слабым.

Экспериментальные исследования показали, что ненаркотиче- ские анальгетики (аспирин, мефенаминовая кислота) при назначе- нии в течение 3 дней до холодового воздействия нормализуют нарушенный под влиянием холода гомеостаз, повышая в целом устойчи- вость организма к холодовой травме [Алеутский Н.Н. и др., 1997]. Для коррекции теплового статуса и повышения резистентности тканей к повреждающему действию холода изучалась эффективность нейротропных веществ в эксперименте на белых крысах [Барер А.С. и др., 1988]. Авторами показана различная эффективность препаратов этой группы, которые по степени эффективности условно образовали следующий ряд: сиднокарб, фенамин, эфедрин со стрихнином, индопан, лагохилус. Несмотря на выявленный положительный эффект, не следует забывать, что названные препараты имеют медицинские показания и противопоказания. Их применение требует обязательного контроля со стороны медицинского персонала. Поэтому такие препараты непригодны для применения широким кругом заинтересованных лиц.

Представляют интерес результаты экспериментального исследования влияния цитофлавина на антиоксидантный статус крыс в условиях хронического холодового воздействия [Доровских В.А. и др., 2014]. Внутрибрюшинное введение цитофлавина перед охлаждением предупреждало холод-индуцированную активацию процессов ПОЛ, увеличивало антиоксидантный потенциал за счет церулоплазмина и витамина Е.

Известны результаты фармакологических исследований растительных препаратов с адаптогенным эффектом, обладающих гепатозащитными свойствами [Цыренжапова О.Д., 1988]. Автор показала, что значительный положительный эффект достигается при сочетании этих растительных препаратов с известными адаптогенами. Имеются рекомендации по применению метронидазола при повышенном риске холодовых повреждений во время службы в частях военно-морского флота, работы в лесной промышленности [Колесников С.И. и др., 1993].

Регулярная тренировка системы терморегуляции является не только средством достижения адекватных адаптационных изменений, но и способом мобилизации функциональных резервов, обретения более широкого диапазона нормы реагирования [Матусов А.Л., 1979; Соболев В.И., Чирва Г.И., 1987; Kauppinen K., 1989]. Закаливающие водные процедуры (холодные обтирания и обливания) оказывали положительный эффект в наблюдениях одних иссле-

65

Гл. 1. Транспорт кислорода при адаптации человека на Крайнем Севере

дователей [Бобров Н.И. и др., 1979; Змановский Ю.Ф. и др., 1996; Burton A.C., Edholm G., 1970; Kauppinen K., 1989] и не обладали таким эффектом у других [Давиденко В.И., 1996].

При изучении у 6 здоровых мужчин процесса привыкания к холодному воздуху (2 ч при 10 °С в течение 11 дней) показано, что общее тепловое ощущение снижалось после первых воздействий и сохранялось до конца эксперимента [Leppäluoto J. et al., 2001].

Содержание норэпинефрина в сыворотке крови, увеличенное после холодовой экспозиции, снижалось на 5-й и 10-й день, а содержание белков — на 10-й день. Авторы считают, что привыкание к холодовым ощущениям, реакция норэпинефрина и снижение гемоконцентрации, опосредованные симпатической нервной системой, обеспе- чивают защищенность обследованных людей при действии холодного воздуха. В другом аналогичном исследовании (10 °С в течение 10 дней) наряду со снижением холодового ощущения, поверхностным охлаждением кожи (6–7 °С) и незначительным снижением ректальной температуры (0,4 °С) наблюдали улучшение когнитивной деятельности [Mäkinen T.M. et al., 2006]. Однако при сравнении по-

лученных данных с результатами контрольной группы (25 °С в тече- ние 10 дней) явных различий не обнаружено. Авторы предположили возможность формирования эффекта обучения при повторных воздействиях холода.

Отмечена положительная роль спортивных тренировок для эффективности адаптационных реакций системы транспорта О2 у детей на Севере и повышения резистентности организма у тренированных детей [Михайлова Л.А., 1996].

В последние годы активизировались исследования по разработке средств индивидуальной защиты и методов оценки изолирующих от холода и ветра свойств одежды [Anttonen H., 1993; Meinander H., Hellsten M., 2004]. Разработаны требования к защитной одежде для конкретных климатических зон в РФ [Izmerov N.F. et al., 2001, 2006]. В условиях холодного климата одежда должна выполнять не только защитную функцию, она должна быть удобной, комфортной и легкой, не ограничивать движения и не снижать работоспособность. Подсчитано, что каждый дополнительный килограмм одежды увели- чивает энергозатраты приблизительно на 3 %, а каждый дополнительный слой одежды — на 4 % [Rintamäki H., 2007]. Повышение

энергозатрат сопровождалось снижением физической работы. Один из путей минимизации такого снижения видится в уменьшении веса одежды.

Для сохранения тепла предлагались специальные костюмы с утеплением путем обогрева различными источниками тепла [Осад-

66

1.7. Холодовые повреждения и профилактика в условиях Крайнего Севера

чиева Н.А., 1997; Шустов Е.Б., Зайцев А.Г., 1997]. Но надо отметить, что они пока нашли применение лишь у узкого круга специалистов, которые в силу профессиональной деятельности значительное время проводят на холодном воздухе или в воде. Надо полагать также, что в перспективе специальная одежда не найдет широкого потребителя из-за дороговизны.

Результаты испытания специальной одежды показали, что она не всегда оправдывала надежды. Так, использование солдатами специальной одежды, предназначенной для экстремально холодных погодных условий, сочетающей защиту от ядерного, биологического и химического оружия, показало, что она недостаточно защищает руки и пальцы от охлаждения, особенно в покое, следующем за напряженной деятельностью [Young A.J. et al. 2000]. Более того, защитная одежда в холодную погоду могла увеличить риск гипотермии во время отдыха солдат из-за накопившегося при выполнении работы пота.

Усиление повреждающего эффекта холода при увеличении влажности и скорости ветра связано с большей вероятностью снижения температуры ядра тела [Henriksson O. et al., 2009]. Авторы отметили, что при умеренном и сильном ветре средства защиты от холода должны обладать ветронепроницаемыми свойствами и быть устой- чивыми к сжатию на ветру.

Из приведенных данных следует, что при решении проблемы холодовых повреждений, необходимо придерживаться нескольких положений: в частности, мероприятия должны носить профилакти- ческий характер; способ или средство должны быть доступными для каждого северянина по стоимости; способ или средство должны быть простыми в употреблении, пользовании и приеме; не должны обладать отрицательным побочным действием.

67

Глава 2. СИСТЕМА ТРАНСПОРТА КИСЛОРОДА У ПРИЕЗЖИХ И КОРЕННЫХ ЖИТЕЛЕЙ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

Гипоксия на Крайнем Севере — факт, признанный многими исследователями Севера. Ее субъективные проявления выражаются в чувстве затрудненного дыхания, нехватке воздуха преимущественно

âхолодное время года, при незначительных нагрузках и обозначаются как «полярная одышка». Однако до настоящего времени причины и механизмы развития гипоксии на Севере до конца не изучены, хотя надо полагать, что развитие гипоксии лимитирует процессы адаптации. Сложность проблемы связана с тем, что процессы адаптации и возрастные изменения человека, процессы старения в том числе, протекают одновременно. Используемый в таких случаях метод поперечного сечения популяции не всегда оправдан и не дает ответа на вопрос об оптимальных сроках приезда работоспособного населения на Север и проживания на его территории без ухудшения состояния здоровья. В связи с этим изучение физиологических показателей, отражающих состояние системы транспорта О2 у северян

âзависимости от полярного стажа и возраста, позволит не только оценить характер и выраженность адаптивных реакций в отдельно взятой возрастной группе, но и рассмотреть эти процессы во взаимосвязи.

2.1. Функция внешнего дыхания и кислородный баланс у жителей Крайнего Севера

2.1.1. Функция внешнего дыхания, кислотно-основное состояние и кислородный баланс крови у приезжих жителей

Функция внешнего дыхания. Исследования проводили на Азиатском Севере у 270 приезжих жителей — мужчин пос. Диксон в возрасте от 20 до 59 лет. Распределение по возрастным группам проведено с интервалом в 10 лет согласно предложенным градациям [Солонин Ю.Г., 1998; Rode A., Shephard R.J., 1996]. В зависимости от

68

2.1. Функция внешнего дыхания и кислородный баланс у жителей Крайнего Севера

длительности проживания на Севере обследованные каждой из возрастных групп были дополнительно распределены на 5 подгрупп. В первую подгруппу вошли мужчины с полярным стажем менее одного года (38 чел.), во вторую — от 1 года до 2 лет (55 чел.), в третью — от 2 двух до 5 лет (42 чел.), в четвертую — от 5 до 10 лет (72 чел.) и пятую — 10 лет и более (63 чел.)

Полученные результаты сочли целесообразным сравнивать с данными мужчин соответствующего возраста, но проживающих в комфортной климатической зоне [Коркушко О.В., Иванов Л.А., 1980]. Это практически здоровые мужчины, жители Киева в возрасте от 20 до 59 лет, они составили группу сравнения. Результаты оценки функции внешнего дыхания с учетом возраста и полярного стажа у приезжих жителей Азиатского Севера представлены в табл. 2 и 3. В возрастной группе 20–29 лет отмечена тенденция к увеличению

Ò à á ë è ö à 2

Показатели легочной вентиляции у приезжих жителей Севера в зависимости от возраста и полярного стажа (M ±M)

1 ð < 0,05; 2 ð < 0,01; 3 ð < 0,001 относительно группы сравнения, жителей средних широт [Коркушко О.В., Иванов Л.А., 1980].

69

Гл. 2. Система транспорта кислорода у приезжих и коренных жителей

Ò à á ë è ö à 3

Легочные объемы и жизненная емкость легких (VC) у жителей Севера в зависимости от возраста и полярного стажа (M ± M)

1 ð < 0,05; 2 ð < 0,01; 3 ð < 0,001 относительно группы сравнения [Коркушко О.В., Иванов Л.А., 1980].

минутного объема дыхания (VE) у проживших на Севере менее 1 года и более 5 лет (табл. 2). Число дыханий (f) соответствовало возрастным значениям группы сравнения.

Величина дыхательного объема (VT) изменялась с увеличением полярного стажа. Она статистически значимо выше у лиц с полярным стажем от 5 до 10 лет и 10 лет и более (табл. 3).

Оказались сниженными максимальная вентиляция легких (VEmax), резерв дыхания (RV) и жизненная емкость легких (VC) относительно группы сравнения [Ким Л.Б., 2010]. Отмечено, что увеличение полярного стажа сопровождалось снижением VEmax, RV и VC. У молодых мужчин, проживших на Севере более 10 лет, VEmax была на 18 % ниже по сравнению с лицами, у которых полярный стаж составил не более 1 года. Увеличение VE до 11–12 л/мин наблюдали также у молодых жителей Магадана (18–20 лет) с полярным стажем более 5 лет относительно жителей Западной Сибири, у кото-

70