НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ФІЗІОЛОГІЇ ім. О.О. БОГОМОЛЬЦЯ

ЗЯТКОВСЬКА Неоніла Євгенівна

УДК 616.2 – 06: 613.11

ФУНКЦІОНАЛЬНИЙ СТАН ДИХАЛЬНОЇ СИСТЕМИ ЗА РІЗНИХ МЕТЕОРОЛОГІЧНИХ СИТУАЦІЙ У МОЛОДИХ ЗДОРОВИХ ОСІБ

14.03.03 — нормальна фізіологія

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Київ - 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Тернопільській державній медичній академії ім. І.Я. Горбачевського

Науковий керівник: доктор медичних наук, професор Вадзюк Степан Несторович, Тернопільська держав-на медична академія ім. І.Я. Горбачовського МОЗ України, завідувач кафедри нормальної фізіології

Офіційні опоненти:

1. Доктор медичних наук Левашов Михайло Іванович, Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України, провідний науковий співробітник

2. Доктор медичних наук, профе-сор, член-кореспондент АПН України, Віктор Григорович Шевчук, Національний медичний універ-ситет ім. О.О. Богомольця МОЗ України, завідувач кафедри нор-мальної фізіології

Провідна установа: Інститут геронтології АМН України

Захист відбудеться 20 листопада 2001 р. о 1400 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д .198.01 при Інституті фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України за адресою: 01024, м. Київ, вул. Богомольця, 4.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України

Автореферат розісланий 10 жовтня 2001 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

доктор біологічних наук З.О. Сорокіна-Маріна

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Життєдіяльність організму людини відбувається в нерозривному зв’язку з навколишнім середовищем. Серед постійнодіючих факторів довкілля значний вплив на організм здійснюють погодні чинники, обумовлюючи складний комплекс метеотропних реакцій (Григорьев И.И. и соавт., 1995). Проте, на сьогодні недостатньо вивченою є метеореактивність організму практично здорових людей юнацького віку. Дана вікова група характеризуються найвищою соціальною, трудовою і репродуктивною активністю (Ніконенко О.П., 1996). При цьому чутливiсть до погодних факторів серед них сягає 40-60 %.

У комплексному вивченні метеореактивності здорового організму найменш досліджено систему зовнішнього дихання. Cаме їй належить одна з інтегруючих ролей в людському організмі, адже дихання – це результат координованої роботи багатьох функціональних систем, зокрема серцево-судинної системи, системи крові, нервової системи (Козоріз Д.Б., 1997, Тараканов И.А, Сафонова В.А., 1998.)

Разом з тим, рецептори дихальних шляхiв i легень є одними iз “вхідних воріт” організму, через які реалізується вплив погодних факторів (Гуглина М.Э., 1989, Симонов П.В., 1989, Любчик В.Н., 1995). Аналіз поодиноких публікацій про вплив типів погоди на систему зовнішнього дихання молодих здорових осіб, а також їх дія в умовах різних патологічних процесів показав, що зміни погоди здатні викликати в організмі людей метеотропні реакції, які можуть супроводжуватися відхиленнями перебігу бiохiмiчних процесiв у легеневiй тканинi, кровообiгу, вентиляцiї, газообмiну тощо (Соболевский В.И., Шамардин В.Н., 1991, Федосеев Г.Б., 1995, Волкова Н.М., 1998).

На сьогоднішній день немає даних про комплексне вивчення системи зовнішнього дихання в молодих здорових людей за погоди рiзних типів, яке б включало дослідження вентиляції, бронхіальної прохідності та легеневого кровообігу.

Для з’ясування реактивності дихальної системи широко використовують тести з фармакологiчними препаратами, які діють на периферичну інервацію (Вахидов А.В., 1993, Кузнецова А.Г., Ларин Н.В., Иванов А.В., 1996, Нефёдов В.Б., Шергина У.А., 1992, Распутіна Л.В., 2000). Даних про роль ?-адренорецепторів у функціонуванні дихальної системи молодих здорових людей при різних типах погоди немає. Недослідженими залишаються особливості легеневого кровообігу у вертикальному і горизонтальному положеннях тіла в умовах різних метеорологічних ситуацій.

Дана проблема набуває особливого значення для територiї Захiдної України, зокрема Тернопілля, де виконана ця робота. Даний регіон характеризується переважно циклонiчною активнiстю (Мединский П.Г., 1974, Колосова О.А., Миндлина Г.Э., 1987), а в структурі захворюваності переважає патологія легень і дихальних шляхів (Мазур П.Є., 1996).

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота є фрагментом комплексної науково-дослідної роботи кафедри нормальної фізіології на тему “Вплив метеофакторів, фізичних вправ та фенольних сполук на резистентність організму, фізичний розвиток та працездатність” (номер державної реєстрації 0195V023936). Дисертант самостійно провела вивчення системи зовнішнього дихання і легеневого кровообігу в молодих здорових осіб за різних типів погоди.

Мета дослідження. З’ясувати особливості зовнішнього дихання і легеневого кровообігу в молодих здорових осіб при різних типах погоди.

Завдання дослідження:

а) встановити показники бронхіальної прохідності, легеневої вентиляції та кисневотранспортної функції крові в молодих здорових осіб за різних типів погоди.

б) вивчити стан загального і зонального кровообігу легень за різних медико-метеорологічних ситуацій.

в) виявити функціональний стан кровообігу в малому колі у вертикальному і горизонтальному положеннях тіла в умовах різних типів погоди.

г) дослідити вплив ?-адреноміметика ізадрину на показники зовнішнього дихання і загального кровообігу легень за різної погоди.

Об’єкт дослідження – зовнішнє дихання і легеневий кровообіг у молодих здорових осіб.

Предмет дослідження – вплив типів погоди на зовнішнє дихання і легеневий кровообіг у молодих здорових осіб.

Методи досліджень. Функціональний стан зовнішнього дихання встановлювали за показниками бронхіальної прохідності, легеневої вентиляції та резервних можливостей зовнішнього дихання. Рівень насичення крові киснем оцінювали за показниками оксигемометрії. Загальний і зональний легеневий кровообіг визначали реографічним методом. Стан ?-адренорецепторів вивчали за впливом ?-адреноміметика ізадрину на легеневу вентиляцію і кровообіг у малому колі. Особливості легеневого кровообігу за різних типів погоди досліджували у вертикальному і горизонтальному положеннях тіла. Отриманий цифровий матеріал обробляли методом варіаційної статистики з використанням критерія Стьюдента.

Наукова новизна одержаних результатів. У дисертації дано теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що полягає у встановленні особливостей зовнішнього дихання і легеневого кровообігу в молодих здорових осіб при різних типах погоди. Вперше встановлено, що при несприятливому ІІІ типі погоди порівняно з особливо сприятливим І типом, настає перебудова паттерну дихання за тахіпноїчним типом, змінюються співвідношення легеневих об’ємів легень, погіршується прохідність бронхів великого і середнього діаметру. Внаслідок цих змін виявлено суттєве зниження резервних можливостей системи зовнішнього дихання і погіршання кисневотранспортної функції крові.

Вперше показано, що загальний легеневий кровообіг суттєво залежить від типу погоди. При ІІІ типі порівняно з ІІ, достовірно зростає інтенсивність загального кровонаповнення легень, підвищується швидкість кровотоку через судини великого діаметру. При несприятливій погоді на відміну від особливо сприятливої і сприятливої, суттєво збільшуються показники швидкості пульсового наповнення легень і венозного відтоку, вірогідно знижуються показники опору артеріол.

Вперше проведено вивчення зонального кровообігу молодих здорових осіб за різної погоди. Показано, що при погоді І і ІІ типів зміни зонального кровообігу є неістотними. Достовірні відхилення кровообігу настають при ІІІ типі погоди у верхніх і середніх зонах легень. У верхніх зонах зростає пульсове кровонаповнення, в основному за рахунок посилення кровопостачання середніх і малих судин, зниження їх опору, що супроводжується підвищенням венозного відтоку. У середніх зонах при несприятливій погоді теж інтенсифікується кровообіг, проте за рахунок наповнення великих судин. При цьому зменшується опір артеріол, збільшується венозний відтік. У нижніх зонах при несприятливій погоді відмічалося помірне зниження периферичного опору.

Отримано нові дані про вплив положення тіла на кровообіг у малому колі і роль ?-адренорецепторів у забезпеченні зовнішнього дихання і загального кровообігу легень за різних типів погоди. У горизонтальному положенні тіла порівняно з вертикальним за особливо сприятливої і сприятливої погоди виявлено інтенсивніше зростання загального кровонаповнення легень, судин великого, середнього і малого діаметру, а також венозного відтоку, ніж при несприятливій. У цих умовах встановлено помірне підвищення опору легеневих судин.

При ІІІ типі погоди, порівняно з І, встановлено зростання чутливості ?-адренорецепторів дихальної системи до ізадрину. Це супроводжується достовірним посиленням легеневої вентиляції, переважно за рахунок збільшення глибини вдиху, суттєвим покращенням бронхіальної прохідності та збільшенням інтенсивності легеневого кровообігу. В умовах І типу погоди препарат викликав тільки істотне зменшення рівня легеневої вентиляції за рахунок помірного зниження частоти і глибини дихання на фоні незначного збільшення бронхіальної прохідності. При ІІ типі погоди вплив препарату був не суттєвим.

Практичне значення одержаних результатів. Виявлені закономірності функціонування системи зовнішнього дихання за різних типів погоди у молодих здорових осіб, які полягають у вірогідному зниженні функціональних можливостей дихальної системи при несприятливій погоді і їх підвищенні при особливо сприятливій погоді, дозволяють прогнозувати динаміку функціонального стану дихальної системи здорової людини під впливом різних типів погоди. Їх доцільно використовувати у фізіології спорту і праці.

При функціональних дослідженнях осіб чоловічої статі в динаміці встановлені в дисертації величини відхилень показників зовнішнього дихання і легеневого кровообігу у відповідь на зміни типів погоди дають можливість віддиференціювати ймовірні коливання цих показників метеорологічного походження від тих, які обумовлені іншими причинами.

Виявлена роль ?-адренорецепторів за різних типів погоди дозволяє рекомендувати ?-адреноміметики для покращання функціонального стану зовнішнього дихання і легеневого кровобігу в метеочутливих осіб. На основі цих даних розроблено “Спосіб профілактики дисфункцій зовнішнього дихання у метеочутливих людей” (деклараційний патент України № 40851 А від 15.08.2001 р.).

Встановлені закономірності легеневої вентиляції і кровообігу використовуються в навчальному процесі на кафедрах нормальної фізіології Тернопільської державної медичної академії ім. І.Я. Горбачевського, Івано-Франківської державної медичної академії, Одеського державного медичного університету, Вінницького державного медичного університету ім. М.І. Пирогова і можуть бути включені в лекційні курси з фізіології зовнішнього дихання у навчальних закладах медико-біологічного профілю. Усі матеріали роботи опубліковано.

Особистий внесок здобувача. Здобувачем здійснено комплексне обстеження 96 пpактично здоpових студентiв чоловiчої статi вiком 18-22 pоків за різних типів погоди. У них визначали основні показники зовнiшнього дихання, оксигемометpiї і легеневого кpовообiгу у днi з різними типами погоди. Самостійно проведено статистичну обробку і аналіз отриманих результатів.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень доповідалися на XXXVI підсумковій студентській конференції з участю молодих вчених (Тернопіль, 1993), І Міжнародному конгресі з інтегративної антропології (Тернопіль, 1995 р.), матеріалах конференції, присвяченої 100-річчю кафедри фізіології Львівського державного медичного університету ім. Д. Галицького (Львів, 1995), матеріалах XV з’їзду Українського фізіологічного товариства (Донецьк, 1998 р.), матеріалах всеукраїнської науково-методичної конференції “Культура здоров’я як предмет освіти” (Херсон, 1998), матеріалах підсумкових наукових конференцій Тернопільської державної медичної академії ім. І.Я. Горбачевського (Тернопіль, 1996-2001 рр.).

Публікації. Результати дисертації опубліковано в 1 монографії, 5 статтях у наукових журналах, 9 тезах, отримано 1 деклараційний патент України на винахід.

Обсяг і структура дисертації. Дисертаційна робота викладена на 154 сторінках машинописного тексту і складається із вступу, огляду літератури, опису матеріалів і методів дослідження, 2-х розділів власних досліджень, аналізу і узагальнення результатів досліджень, висновків, практичних рекомендацій, 240 джерел літератури вітчизняних і зарубіжних авторів, 5-и додатків, ілюстрована 25 рисунками і 25 таблицями.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали і методи дослідження. Для виpiшення поставлених завдань проведено обстеження 96 студентiв чоловiчої статi вiком 18-22 pоки. Всі обстежувані згідно даних амбулаторних карт не перебували на диспансерному обліку з приводу будь-яких захворювань, тобто відносилися до диспансерної групи “практично здорових” (Алишин И.И., 1989).

У кожного обстеженого встановлювали показники зовнiшнього дихання, оксигемометрії та легеневого кpовотоку, визначали їх величини у вертикальному і горизонтальному положенні тіла, а також після прийому ?-адреноміметика ізадрину у днi з різними типами погоди (табл. 1).

Таблиця 1

Розподіл обстежених осіб за методиками дослідження

Назва методики | Кількість обстежених осіб

Спірометрія за повною програмою апарата (поліаналізатор ПА5-01) | 37

Оксигемометрія (полі аналізатор ПА5-01) | 37

Загальна реопульмографія | 24

Зональна реопульмографія | 27

Проба з ізадрином | 12

Проба зі зміною положення тіла | 24

Для формування однорідної групи і підвищення точності визначення впливу типів погоди на зазначені показники в усіх обстежених попередньо проводили антропометричне дослідження. До групи обстежуваних відібрали осіб, в яких коефіцієнт варіації антропометричних параметрів не перевищував 20 % (Дубогай А.Д., 1986).

Обстеження проводилося в лабораторiї функцiональної дiагностики кафедри нормальної фiзiологiї Тернопiльської державної медичної академiї ім. І.Я. Горбачевського після попереднього знайомства з лабораторними умовами. Обстеження виконували в першiй половинi дня мiж 9 i 15 годинами через 2 год після прийому їжі і за відсутності вживання тонізуючих напоїв, алкоголю та фізичних навантажень (Роуз Дж. и соавт., 1984).

Визначення показників проводили у дні з погодою І, ІІ і ІІІ типів (за класифікацією Григорьева И.И. и соавт., 1974). Данi про основнi метеоелементи отримували у авiаметеорологiчнiй станцiї м. Тернопiль.

Визначення параметрiв зовнiшнього дихання і оксигемометрії в обстежуваних проводилося за допомогою полiаналiзатора ПА5-01 (об’єднання iм. С.П. Корольова, м. Київ, Україна). У ходi експлуатацiї даного апарату, методика проведення тестiв була вдосконалена (рацпропозицiя № 11 вiд 14 вересня 1995 р.) шляхом використання при під’єднанні обстежуваного до вимiрювальної частини полiаналiзатора не загубника, як передбачено конструкцiєю приладу, а маски для наркозу.

Визначення показників вiдбувалося за програмами полiаналiзатора, які відповідають сучасним основним вимогам щодо оцінки зовнішнього дихання (Абдурашитова М.В. и соавт., 1991, Рис Дж., 1994) і розрахунку належних величин (Тулепов А.С., 1991). Визначали хвилинний об’єм дихання (ХОД), частоту дихання (ЧД), дихальний об’єм (ДО), тривалiсть вдиху (Твд) i видиху (Твид), фактичну i належну життєву ємкiсть легень (ЖЄЛ), резервнi об’єми вдиху (РОвд) i видиху (РОвид), форсовану життєва ємкiсть легень (ФЖЄЛ), фактичний i належний об’єми форсованого видиху за 1 с (ОФВ1), коефiцiєнт Тифно (КТ), максимальну об’ємну швидкiсть повiтря при форсованому видиху (Шввид), миттєву об’ємну швидкiсть при досягненнi 25ФЖЄЛ, 50ФЖЄЛ і 75 % ФЖЄЛ (Шв25, (Шв50, Шв75), фактичну i належну максимальну вентиляцiю легень (ХОДmax) максимальні частоту дихання і дихальний об’єм (ЧДmax, ДОmax) та інші загальновизнані показники зовнішнього дихання. Пiд час проведення вимiрювань ХОД, ЖЄЛ, РОвд, РОвид, ФЖЄЛ i ХОДmax автоматично приводилися до умов, iснуючих у органiзмi за системою BTPS.

За отриманими даними розраховували (Панасюк Є.М. і співавт., 1992) резерв дихання i його коефiцiєнт, якi додатково свiдчать про ступінь резервних можливостей системи зовнiшнього дихання, життєвий показник, який вказує на ступiнь вiдповiдностi вентиляцiйних можливостей потребам органiзму, показник швидкостi руху повiтря (ПШРП) Також обчислювали середню об’ємну швидкість вдиху ДО/Твд, яка вiдображує iнспiраторний стимул, що поступає до дихальних м’язiв і ефективний час вдиху Твд/Т – показник зпрацьовування механiзму виключення вдиху (Прилипко Н.С., Перельман Ю.М., 1990).

Реєстрацiю загальної реопульмограми (РПГ) проводили за методикою, описаною в роботі (Жуковский Л.И., Фринерман Е.А., 1976). Використовували тетраполярний iмпедансний реоплетизмограф Р4-02 і 2-х канальний електрокардiограф ЭК2Т-02 в якостi реєструючого пристрою. За отриманими записами визначали загально визнані реографічні показники (Зенков Л.Р., Ронкин М.А., 1991)

Зональну реографію проводили за методикою, описаною в роботах Фринермана Е.А., Жуковского Л.И. (1975) і Милованова А.П. и соавт. (1982).

Враховуючи те, що діяльність серцево-судинної системи в забезпеченні стабільного легеневого кровообігу у вертикальному і горизонтальному положеннях тіла відрізняється складним комплексом рефлекторних реакцій (Gannon B.J., 1989), їх оцінка має важливе значення у вивченні впливу погоди різного типу. З цією метою проводили реєстрацiю загальної РПГ у положеннi лежачи і стоячи після 10-15 хв адаптації.

Враховуючи дані про зміни адренергічних механізмів регуляції в умовах різної погоди (Мазурин А.В., Григорьев К.И., 1990), для вивчення чутливості ?-адренорецепторів проводили визначення показників зовнішнього дихання і легеневого кровообігу у відповідь на вплив ?-адреномiметика iзадрину, який обстежувані приймали сублінгвально в дозi 0,005 г (Чекман И.С. и соавт., 1986). Визначення показників проводили до введення препарату і на 5-й, 10-й, 15-й, 20-й, 25-й і 30-й хв після введення.

Отриманий цифровий матерiал був оброблений методом варiацiйної статистики на персональному комп’ютерi типу “IBM-PC/АT”. Для оцінки достовірності отриманих результатів використовували критерій Стьюдента (Лакин Г.Ф., 1990)

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Особливості зовнішнього дихання, легеневого кровообігу та транспорту кисню кров’ю в молодих здорових осіб при різних типах погоди. Проведені обстеження показали, що ФЖЄЛ i ОФВ1 у днi з III типом погоди були достовiрно нижчими, нiж з I – відповідно на 13,7 % (PІ-ІІІ<0,05) і 16,2 % (PІ-ІІІ<0,05). Це свідчить про те, що при несприятливій погоді настає зменшення прохідності бронхів великого дiаметру. Проте, величина КТ мiж дослiджуваними групами iстотно не вiдрiзнялася. Отже, при погiршеннi погоди ФЖЄЛ i ОФВ1 зменшуються пропорцiйно, що дає змогу припустити функцiональний характер виявлених змiн.

Прохідність бронхiв великого і середнього дiаметру при несприятливiй погодi теж понижувалася, на що вказує достовiрне зменшення Шв25 i Шв50 (P<0,01). Однак прохiднiсть бронхiв малого калiбру змiнюється мало (рiзниця за показником Шв75 мiж групами порiвняння була недостовiрною).

Відомо, що звуження бронхів у хворих на бронхіальну астму відмічається під впливом зниження атмосферного тиску, збільшенні швидкості вітру, підвищенні вологості (Никберг И.И. и соавт., 1986), зниженні температури повітря (Федосеев Г.Б., 1995). Тому, можна припустити, що функціональна бронхоконстрикція у відповідь на несприятливі погодні фактори відмічається і серед здорових людей. Враховуючи, що обстежували, в основному, мешканців західного регіону України, отримані результати можна розцінити як “біокліматичну норму”, тобто, як результат найкращої адаптації до можливих коливань метеофакторів.

Наслідком адаптивних реакцій була виявлена динаміка показників вентиляції легень. Рівень ХОД у дні з різними типами погоди достовірно не відрізнявся. ЧД при II типі погоди порівняно з I типом зростала на 21,9 % (P<0,002), при III — на 29,8 % (P<0,001). ДО, навпаки, при I типі достовірно був вищим, ніж при інших типах погоди (РІ-ІІ<0,01, PI-III<0,05). Відповідно до зростання частоти дихання, у дні з II i III типами погоди суттєво зменшувалися тривалості вдиху (РІ-ІІ<0,001, PI-III<0,001) і видиху (РІ-ІІ<0,01, PI-III<0,02).

Таким чином, у дні з погодою різних типів рівень легеневої вентиляції залишався практично однаковим, проте зазнавали істотних змін шляхи, які його забезпечують. Із погіршанням погоди необхідний рівень хвилинного об’єму дихання підтримується за рахунок підвищення частоти дихання і зниження дихального об’єму, отже настає перебудова паттерну дихання за тахіпноїчним типом. Виходячи з положення про те, що організм вибирає режим дихання з найменшою потужністю, яка розвивається дихальними м’язами (Левадный В.Г., 1980), можна припустити, що цей паттерн дихання є наслідком адаптаційної перебудови.

Збільшення ЧД і зменшення ДО свідчать про зменшення еластичного компоненту роботи дихання і зростання резистивного (Бреслав И.С., Глебовский В.Д., 1981). Оскільки організм здорових реагує саме таким режимом дихання, можна припустити існування чинників, які обумовлюють цей ефект. Зокрема, ним може бути безпосередньо стан легеневої тканини. Адже відомо, що, наприклад, різкий перепад температури в бік зниження (холодовий фактор), вiдбивається на бiомеханiчних спiввiдношеннях в апаратi зовнiшнього дихання. При цьому зростає вироблення кислих мукополiсахаридiв клiтинами сполучної тканини (Ушаков В.Ф., Гоборов Н.Д., 1981, Луценко М.Т. и др., 1981), збiльшується кiлькість сурфактанту на поверхнi альвеол, що супроводжується підвищенням еластичного компоненту роботи дихання (Целуйко С.С., 1983). Стає зрозумілим, що перебудова паттерну дихання за тахіпноїчним типом направлена на зменшення еластичного компоненту роботи дихання, який в цих умовах, ймовірно є більш енергоємним, ніж резистивний.

Підтвердженням саме такого характеру змін у біомеханіці зовнішнього дихання здорових осіб під впливом різних типів погоди служать дані про динаміку функціональних об’ємів і ємкостей. Було встановлено, що рівень ЖЄЛ під впливом погоди достовірно не змінювався. Не зазнавав істотних змін і ступінь відхилення ЖЄЛ від належної величини. У той же час, РОвд був суттєво вищим на 18,6 %, при III типі погоди ніж при I (P<0,05). Показник РОвид – навпаки, достовірно переважав в дні з I типом погоди (P<0,002). Наведені дані свідчать про те, що під впливом погоди дійсно настають зміни у біомеханіці зовнішнього дихання. Про це переконливо свідчить схема співвідношення легеневих об’ємів і ємкостей здорових осіб за різної погоди (рис. ).

Рис. 1. Схема співвідношення РОвд, ДО і РОвид молодих здорових осіб у дні з різними типами погоди (цифрові дані подано у літрах)

З рисунка видно, що при несприятливій погоді настає зменшення функціональної залишкової ємкості легень, яке вказує на зменшення розтягуваності легень, зумовленої, ймовірно, зростанням їх еластичної тяги (Іванов Л.А., 1996). Це підтверджує припущення про зростання еластичного компоненту роботи дихання.

Рівень ЖП при ІІ і ІІІ типах ставав достовірно меншим, ніж при І типі (РІ-ІІ<0,01, PI-III<0,05). Це вказує на деяку невідповідність величини ЖЄЛ життєвим потребам організму і збігається з наведеними вище даними щодо зменшення розтягуваності легень.

Крім цього, при ІІІ типі погоди порівняно з І спостерігалася тенденція до підвищення співвідношення ДО/Твд, яке вiдображає iнспiраторний стимул, що поступає до дихальних м’язiв з дихального центру і зниження ефективного часу вдиху Твд/Т – показника зпрацьовування механiзму виключення вдиху.

Наведені результати розкривають додаткові зміни регуляції зовнішнього дихання за різної погоди і, зокрема, свідчать про те, що при несприятливому типі посилюється інспіраторний стимул з дихального центру до інспіраторних м’язів, який ініціює і поглиблює вдих (Гавалова Р.Ф. и соавт., 1990). Цей центральний механізм, очевидно, носить компенсаторний характер і направлений на посилення глибини дихання в умовах зменшення розтягуваності легень.

Наведені зміни бронхіальної прохідності, легеневої вентиляції і біомеханіки дихання за різних типів погоди відбиваються і на резервних можливостях зовнішнього дихання (таблиця 2).

Таблиця 2

Показники резервних можливостей апарату зовнішнього дихання молодих здорових осіб у дні з різними типами погоди (M±m)

Показник | Т и п погоди | PI-II | PI-III | PII-III

I | II | III

ХОДmax, лхв-1 | 124,05,1 | 116,23,9 | 106,99,0 | >0,05 | <0,05 | >0,05

ЧДmax, хв-1 | 85,13,1 | 84,62,8 | 95,93,4 | >0,05 | <0,05 | <0,05

ДОmax, л | 1,620,12 | 1,560,09 | 1,240,17 | >0,05 | <0,05 | <0,05

Встановлено, що ХОДmax і КР при погоді III типу достовірно знижувалися. Величина ХОДmax порівняно з I типом зменшилася на 13,8 % (PІ-ІІ<0,05). В умовах II типу рівень даного показника мав тенденцію до зниження, проте суттєво не відрізнявся вад решти груп порівняння. Відхилення ХОДmax від належної величини при III типі погоди в середньому склало 20,6 %, в той час як при I – 4,5 % (РI-III<0,001).

Значних змін при несприятливій погоді набули механізми підтримання ХОДmax, при якій відбувалося збільшення частоти і зменшення глибини дихання порівняно з особливо сприятливою (P<0,05).

Наведені результати свідчать про те, що при несприятливій погоді настає суттєве зниження резервних можливостей системи зовнішнього дихання. В цих умовах зазнає істотних змін механізм підтримання максимальної вентиляції легень. Порівняно із погодою I типу, забезпечення необхідного ХОДmax здійснюється за рахунок прискорення частоти дихання на фоні зниження його глибини. Проте показник, який характеризує співвідношення максимальної вентиляції і біомеханічних властивостей грудної клітки та легень – ПШРП, практично не змінюється. Це вказує на відповідність ХОДmax можливостям дихальних м’язів і пружно-еластичним властивостям легень і грудної клітки (Ширяева И.С., 1997).

На підставі приведених даних, значний інтерес викликає якість дифузії газів і насичення крові киснем при погоді різних типів. Результати вушної оксигемометрії, показали, що вихідний рівень насичення гемоглобіну киснем за різної погоди був практично однаковим і відповідав нормі не залежно від впливу погоди. Це дозволяє констатувати, що сукупність відхилень зовнішнього дихання, які відбуваються в дні з різними типами погоди мають функціональний характер і, ймовірно, є наслідком оптимальної адаптаційної перебудови.

Поряд з цим, при несприятливій погоді істотно зростала швидкість кровообігу на ділянці “легені-вухо”, рівень якої, порівняно з I типом погоди, підвищувався на 21,1 % (P<0,05). В той же час тривалість відновлення насичення крові киснем до вихідного рівня після 20-ти секундної затримки дихання при несприятливій погоді підвищувалася на 65,4 % (P<0,05). В умовах II типу спостерігалася лише тенденція до його зростання на 15,7 % (Р>0,05).

Таким чином, при особливо сприятливій погоді рівень насичення крові киснем в умовах проведення дослідження різко зменшується і швидко повертається до вихідного рівня. Незважаючи на незначне відхилення величини даного показника при несприятливій погоді, час кровотоку в досліджуваній ділянці і, особливо, тривалість відновного періоду насичення крові киснем значно зростають. Отже, компенсація підвищених потреб у забезпеченні організму киснем, які настають після 20-ти секундної затримки дихання при несприятливій погоді відбуваються повільніше, ніж при особливо сприятливій.

Відомо, що в основi адекватностi функцiї зовнiшнього дихання до різних умов існування є ступінь вентиляційно-перфузійних співвідношень, тому для системного уявлення про особливості функції зовнішнього дихання було наступним завданням: вивчити стан загального і зонального кровообігу легень за різних медико-метеорологічних ситуацій.

Встановлено, що при несприятливій погоді порівняно з сприятливою і особливо сприятливою збільшувався реографічний систолічний індекс (РСІ) – показник, який пропорційний до величини загального кровонаповнення легеневих судин. При I типі погоди він становив (0,203±0,012) Ом, при ІІ типі – (0,176±0,010) Ом, при ІІІ типі – (0,234±0,017) Ом (PII-III<0,01). При III типі погоди, порівняно з I і II типами була також вищою і Адиф, що свідчило про підвищення швидкості наповнення кров’ю досліджуваної ділянки (P<0,05).

Аналіз кровонаповнення судин різного діаметру показав, що показники кровонаповнення великих судин легень при несприятливій погоді теж збільшувалися, що логічно відповідало до зростання загального кровонаповнення (P<0,05). Проте величини показників, які характеризують рівень кровонаповнення середніх і дрібних судин легень у дні з різними типами погоди достовірно не відрізнялися.

Аналізуючи динаміку показників, які характеризують опір артеріол у дні з різною погодою встановлено, що дикротичний індекс при погоді I i II типу був практично однаковим, а в умовах Ш типу достовірно зменшувався на 37,6 % порівняно з I типом ( PI-III<0,001; PII-III<0,001), що свідчило про пониження опору артеріол.

Показник, який характеризує венозний відтік (реографічний діастолічний індекс) в умовах погіршання погоди закономірно зменшувався, порівняно з I типом на 28,0 % (PI-III<0,001; PII-III<0,001), що вказувало на зростання при несприятливому типі погоди венозного відтоку і зниження тонусу вен.

Значний інтерес представляють дані зональної реографії легень. Виявилося, що збільшення загального кровонаповнення неоднаково відобразилось на кровопостачанні різних відділів легень (рис. 2).

Рис. 2. Динаміка РСІ (Ом) по зонах правої і лівої легені в умовах особливо сприятливої (І тип) і несприятливої (ІІІ тип погоди)

Пояснити отриманий результат можна з точки зору, коли відомо, що величина зонального кровотоку розподіляється за так званими зонами Веста, виходячи із співвідношень в них тиску в альвеолах, дрібних артеріях і дрібних легеневих венах (Дворецкий Д.П., Ткаченко Б.И., 1987). Верхівка легень належить до 1 зони. У вертикальному чи сидячому положеннях людини величина альвеолярного тиску може дорівнювати або переважати тиск у дрібних артеріях. У цих умовах настає колапс мікросудин. Кровотік через такі ділянки припиняється, тобто вона вентилюється але не перфузується, хоча розкриваються кутові судини, які розміщені на контактуючих поверхнях суміжних альвеол (Gil J., 1980). Провідним чинником в цих умовах є гравітація. Разом з тим, при зниженні атмосферного тиску, що нерідко супроводжує ІІІ тип погоди, зменшується альвеолярний тиск, що, ймовірно, створює додаткові умови для перфузії верхніх відділів легень. Підтвердженням цьому, на наш погляд, є той факт, що посилення кровотоку у верхніх зонах відбувається за рахунок переважного кровонаповнення середніх і дрібних судин.

Аналізуючи особливості легеневого кровообігу в різних положеннях тіла, встановлено, що в горизонтальному положенні порівняно з вертикальним при І і ІІ типах погоди, порівняно із ІІІ типом, суттєво підвищувалися показники загального кровонаповнення легень, кровотоку у судинах великого, середнього і малого діаметрів, а також помірно тонусу артеріальних судин (P<0,05). Крім цього, при особливо сприятливій погоді порівняно з несприятливою виявлено вірогідне збільшення величини показників, які характеризують стан відтоку крові з артерій у вени і тонус вен (P<0,05).

Важливими виявилися результати дослідження зовнішнього дихання і кровообігу у відповідь на введення ?-адреноміметика ізадрину. Було встановлено, що максимум відхилень ФЖЄЛ, ОФВ1, Шввид та РСІ у відповідь на сублінгвальний прийом ізадрину в молодих здорових осіб при несприятливій погоді наставав на 10-й хвилині, при особливо сприятливій і сприятливій – на 20-й і був більш вираженим. Ці дані підтверджують сучасні уявлення про фармакодинаміку препарату, адже при сублінгвальному застосуванні дія ізадрину настає через 5-10 хв і триває від 30-ти хв до 1,5-2-х годин (Чекман И.С. и соавт., 1986). Вони свідчать про те, що при ІІІ типі погоди, очевидно, змінюється реактивність ?-адренорецепторів, яка може бути пов’язана як із зростанням кількості рецепторів цього типу, так із збільшенням їх чутливості. Це припущення узгоджується з існуючими твердженнями про можливість зміни чутливості рецепторів у відповідь на різні типи погоди (Мазурин А.В., Григорьев К.И., 1990).

З метою отримання співставних результатів було проаналізовано особливості зовнішнього дихання і легеневого кровотоку за різної погоди на максимумах прояву дії ізадрину – на 10-й хв при погоді ІІІ типу і на 20-й – при погоді І та ІІ типів.

Доведено, що після прийому ізадрину при І типі погоди ДО зменшувався, при ІІ і ІІІ суттєво зростав. ЧД, навпаки, при І і ІІІ типах практично не змінювалася, проте в умовах ІІ типу – достовірно знижувалася (P<0,05). Внаслідок цього відмічалося істотне збільшення ХОД за несприятливої погоди порівняно із сприятливою і особливо сприятливою (P<0,001).

При кожному типі погоди досліджуваний препарат викликав збільшення показників ФЖЄЛ, ОФВ1 і Шввид. Проте ступінь зростання ОФВ1 і Шввид був статистично достовірно вищим при ІІІ типі погоди, порівняно з І (P<0,05).

Найбільші відхилення показників легеневого кровообігу в бік інтенсифікації відмічалися за ІІІ типу погоди, однак результат виявився не достовірним.

Отримані дані свідчать про те, що під впливом ?-адреноміметика ізадрину вірогідно збільшується вентиляція легень у спокої в умовах несприятливого ІІІ типу погоди. Це досягається шляхом збільшення ДО. При ІІ типі погоди даний препарат теж викликає підвищення ДО, проте відмічається істотне пониження ЧД, внаслідок чого ХОД не змінюється. При І типі погоди під впливом ізадрину рівень ХОД понижується завдяки зменшенню величини ДО. Можна припустити, що в основі підвищення ХОД за несприятливої погоди лежить суттєве зростання бронхіальної прохідності, що сприяє збільшенню глибини дихання при вихідній частоті (Баранов М.В. и соавт., 1996).

Враховуючи тісний кореляційний зв’язок між кількістю ?-адренорецепторів і показниками ОФВ1 і КТ (Синицына Т.М., Федосеев Г.Б, 1984), при несприятливому типі погоди, можливо, має місце саме збільшення числа ?-адренорецепторів бронхіального дерева. Накопичення ?-адренорецепторів в цих умовах, очевидно, носить адаптивний характер, направлений на мобілізацію енергетичних ресурсів організму і енергетичне забезпечення функцій шляхом підвищення активності аденілатциклази і накопичення циклічного аденозинмонофосфату (Авакян О.М., 1988). Тому посилення вентиляції легень і покращання бронхіальної прохідності є одним з механізмів, направлених на пристосування до несприятливої метеорологічної ситуації в молодих здорових осіб. Цьому, ймовірно, сприяє і помірне покращання легеневого кровотоку.

Таким чином, вивчення функції зовнішнього дихання і легеневого кровообігу здорових юнаків у дні з різними типами погоди розкрили основні закономірності функціонування системи зовнішнього дихання, кровообігу в малому колі та його розподілу у відділах легень за різних типів погоди в молодих здорових осіб. Можна констатувати, що більшість виявлених змін знаходилися в межах загальноприйнятої фізіологічної норми. Ця обставина дозволяє припустити можливу похибку при визначенні вказаних показників в умовах функціональних дослідженнях і вимагає певної корекції за різних типів погоди.

Отримані дані дозволяють припустити, що помірне погіршення умов дихання при несприятливій погоді, на фоні мобілізації легеневого кровотоку може негативно позначитися на результатах спортивних змагань, знизити фізичну працездатність.

Отже, метеорологічні фактори, які формують загальноприйняті типи погоди, є вагомими чинниками навколишнього середовища, які входять у біологічні ритми людського організму і великою мірою визначають рівень фізіологічних функцій.

ВИСНОВКИ

1. У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукових завдань, що з’ясовують особливості зовнішнього дихання і легеневого кровотоку в молодих здорових осіб при різних типах погоди, що має вагоме значення у фізіології спорту і праці.

2. У молодих здорових осіб при несприятливому типі погоди порівняно з особливо сприятливим типом, спостерігається зменшення прохiдності бронхiв великого і середнього дiаметру, перебудова паттерну дихання за тахіпноїчним типом, зменшення резервних можливостей дихальної системи, уповільнення насичення крові киснем.

3. Загальний легеневий кровообіг молодих здорових осіб суттєво залежить від типу погоди. При ІІІ типі порівняно з ІІ, достовірно зростає інтенсивність загального кровонаповнення легень, підвищується швидкість кровотоку через судини великого діаметру. При несприятливій погоді, на відміну від особливо сприятливої і сприятливої, суттєво збільшуються показники швидкості пульсового наповнення легень і венозного відтоку.

4. В умовах несприятливої погоди настає посилення кровопостачання верхніх і середніх зон. У верхніх зонах це відбувається за рахунок переважного кровонаповнення середніх і дрібних судин, зниження їх опору, посилення венозного відтоку. Кровотік у нижніх зонах легень при погоді різного типу не змінюється.

5. При особливо сприятливій погоді на відміну від несприятливої в горизонтальному положенні, порівняно з вертикальним, суттєво посилюється інтенсивність кровонаповнення легень, особливо артеріальних судин великого діаметру, зростає венозний відтік.

6. У відповідь на введення ?-адреноміметика ізадрину максимум прояву відхилень показників бронхіальної прохідності, легеневої вентиляції і кровообігу при ІІІ типі погоди настають на 10-й хвилині, при І і ІІ – на 20-й. При несприятливій погоді порівняно з особливо сприятливою, стимуляція ?-адренорецепторів ізадрином сприяє покращанню бронхіальної прохідності, посиленню вентиляції і легеневого кровотоку.

СПИСОК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Вадзюк С.Н., Зятковська Н.Є. Фізіологія зовнішнього дихання: методики обстеження, вікові особливості /За ред. В.Г. Шевчука. – Тернопіль, 2001. – 148 с.

2. Вадзюк С.Н., Зятковская Н.Е. Влияние различных типов погоды на показатели внешнего дыхания у молодых здоровых лиц // Физиология человека. – 1998.– Т. 24, № 6.– С. 76-80.

3. Вадзюк С.Н., Зятковська Н.Є. Вплив ізадрину на легеневу вентиляцію та бронхіальну прохідність молодих здорових осіб за різних типів погоди. // Ліки. – 1999.– № 5-6. – С. 40-43.

4. Вадзюк С.Н., Зятковська Н.Є., Мисула І.Р. Особливості зонального легеневого кровотоку в молодих здорових осіб при різних типах погоди // Вісник наукових досліджень.– 2001. – № 2. – С.

5. Вадзюк С.Н., Зятковська Н.Є. Особливості легеневого кровообігу в молодих здорових осіб у вертикальному і горизонтальному положеннях тіла за різних типів погоди // Фізіологічний журнал. – 2001. – Т. , № 1. – С. 68-73.

6. Вплив метеофакторів на психофізіологічний стан організму / С.Н. Вадзюк, Н.М. Волкова, Н.Є. Зятковська, М.М. Микула, І.Я. Папінко// Фізіологічний журнал. –1998. – Т.44, № 3. – С. 285.

7. Деклараційний патент 40851 А Україна. Спосіб профілактики дисфункцій зовнішнього дихання у метеочутливих людей /С.Н. Вадзюк, Н.Є. Зятковська. Тернопільська мед. академія. № 2000074514, 27.07.2000, бюл. № 7, 15.08.2001.

8. Вадзюк С.Н., Зятковська Н.Є. Вплив типу погоди на стан легеневого кровообігу у молодих здорових осіб // Науковий вісник Волинського державного університету ім. Лесі Українки. Серія “Біологія”. – 1998.– № 4. – С. 61-62.

9. Вадзюк С.Н., Гудима А.А., Зятковська Н.Є. Вплив антропометричних показників на стан легеневого кровотоку у молодих здорових осіб // Матеріали І Міжнародний конґресу з інтегративної антропології.- Тернопіль, 1995 – С. 85-86.

10. Зятковська Н.Є. Особливості легеневого кровообігу молодих здорових осіб при погоді різного типу // Матер. ХХХІХ підсумк. конф.: “Здобутки клінічної та експериментальної медицини”.– Тернопіль, 1996.– С. 50-52.

11. Вплив метеоситуації на геодинаміку здорових осіб /С. Вадзюк, Н. Волкова, Н. Зятковська, І. Папінко // Українські медичні вісті. – 1998. – Т. 2, № 1-2. – С. 189.

12. Вплив метеоситуації на резервні можливості організму здорових осіб / С.Н. Вадзюк, Н.М. Волкова, О.В. Денефіль, Н.Є. Зятковська, М.М. Микула, І.Я. Папінко // Матер. XLI підсумк. конф. “Здобутки клінічної та експериментальної медицини”. – Вип. 3. – Тернопіль: Укрмедкнига, 1998. – С. 50-53.

13. Особливості гемодинаміки та зовнішнього дихання за різних типів погоди / С.Н. Вадзюк, Н.М. Волкова, Н.Є. Зятковська, О.В. Денефіль, І.Я. Папінко, Н.С. Продан // Збірник науково-методичних праць: “Культура здоров’я як предмет освіти”. – Херсон, 1998. – С. 4-7.

14. Метеотропні зміни центральної та регіонарної геодинаміки в стресонестійких осіб та за експериментального впливу адреноміметиків /С.Н. Вадзюк, Н.М. Волкова, О.В. Денефіль, Н.Є. Зятковська, М.М. Микула, І.Я. Папінко /Здобутки клінічної та експериментальної медицини. – Вип. 4. –Тернопіль: Укрмедкнига, 1999. – С. 39-43.

15. Вплив метеоситуації на показники вегетативного балансу, гемодинаміки легень і психологічний статус здорових осіб /С.Н. Вадзюк, О.В. Денефіль, І.Я. Папінко, Н.М. Волкова, Н.Є. Зятковська // Здобутки клінічної та експериментальної медицини. – Вип. 5. –Тернопіль: Укрмедкнига, 2000. – С. 19-23.

16. Особливості регіонарної геодинаміки при різних типах погоди /С.Н. Вадзюк, О.В. Денефіль, І.Я. Папінко, Н.М. Волкова, Н.Є. Зятковська // Здобутки клінічної та експериментальної медицини. – Вип. 6. –Тернопіль: Укрмедкнига, 2001. – С.