Особенности морфофункционального и психофизиологического развития уроженцев среднего приобья в возрасте 7-20 лет 03. 00. 13 физиология

03.00.13 – физиология

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Челябинск - 2009

Работа выполнена на кафедре анатомии и физиологии человека и животных ГОУ ВПО «Тюменский государственный университет» и кафедре медико-биологических дисциплин и безопасности жизнедеятельности ГОУ ВПО «Сургутский государственный педагогический университет»

доктор биологических наук, профессор

Защита состоится «21» мая 2009 г. в 10.00 на заседании диссертационного совета Д 212.295.03 при ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» по адресу: 454080 г. Челябинск, проспект Ленина, 69, конференц-зал (ауд.116).

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор биологических наук, доцент Н.В. Ефимова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Успешное освоение Севера, обладающего огромным экономическим потенциалом, тесно связано с изучением адаптации человека. Важнейшей частью данного вопроса является изучение функционирования физиологических систем растущего организма в неблагоприятных климатоэкологических условиях Севера (Н.А. Агаджанян с соавт., 1996, 1997; А.В. Грибанов с соавт., 2006; А.Я. Соколов с соавт., 2008). Население, проживающее в регионе Среднего Приобья, подвергается воздействию комплекса неблагоприятных климатогеографических факторов, оказывающих негативное влияние на качество жизни и уровень здоровья (В.В. Колпаков, 1991; В.С. Соловьев, 1993, 2002; В.Д. Вильгельм с соавт., 2004; С.В. Соловьева, 2007; А.Н. Поборский, 2007).

Многочисленные исследования показывают, что проживание человека в гипокомфортных климатогеографических условиях в сочетании с антропогенной нагрузкой приводит к более интенсивному использованию и истощению адаптационных резервов организма человека. На современном этапе имеются научные данные об адаптивных реакциях у отдельных возрастно-половых и конституциональных групп детей Тюменского Севера (Н.Ф. Жвавый с соавт., 2001, 2003; П.Г. Койносов с соавт., 2000, 2004; А.Г. Соколов, 2002; А.П. Койносов, 2008). Однако до настоящего времени недостаточно сведений по оценке морфофункционального и психофизиологического статуса организма детей-северян, родившихся и проживающих в условиях Среднего Приобья (П.Г. Койносов, 2004; В.С. Соловьев, 2005; Н.Н. Гребнева, 2006).

Организм детей и подростков, в силу незавершенности морфофункционального развития, незрелости ряда его регуляторных механизмов, высокой лабильности, наиболее остро реагирует на воздействия факторов внешней среды, способных вызвать дестабилизацию гомеостаза (А.П. Исаев, 2001, 2003; Е.В. Быков 2002; М.М. Безруких, 2004; В.А. Бароненко с соавт., 2006). Выявление закономерностей развития организма ребенка и особенностей функционирования его физиологических систем на разных этапах онтогенеза необходимо для решения проблем охраны здоровья подрастающего поколения (Д.З. Шибкова, 1996; Д.А. Фарбер с соавт., 2001). Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года декларирует приоритет сохранения здоровья детей и подростков в процессе обучения. Особую значимость данное положение приобретает тогда, когда речь идет об учащихся, проживающих в неблагоприятных эколого-климатических условиях (Т.В. Попова, 2000; Д.З. Шибкова, 2004; 2006; В.А. Бароненко с соавт., 2006).

Темпы морфофункционального развития и состояние здоровья детей и подростков зависят не только от генофонда, но и в значительной степени от ряда факторов окружающей среды. Принимая во внимание этнический состав, миграционную и социальную ситуацию, необходимо разрабатывать нормативы морфофункциональных показателей, учитывая региональные, этнические и социальные особенности населения (А.П. Исаев, 2001, 2003; Е.В. Быков, 2002; Л.А. Алифанова, 2007; Ю.А. Ямпольская, 2007; М.А. Негашева с соавт., 2007). В настоящее время остается крайне актуальным для ХМАО-Югры создание регистра физиометрических и психофизиологических показателей для характеристики роста, развития и адаптации здорового ребенка, проживающего в суровых условиях Среднего Приобья.

Данные морфофункционального статуса являются одним из основных и информативных показателей не только индивидуального развития растущего организма, но и состояния здоровья подрастающего поколения, формирование которого в значительной степени обусловлено эколого-климатическими и социально-экономическими факторами (А.А. Баранов с соавт., 2006, 2007; Н.Н. Гребнева, 2006). В то же время конкретные сведения о морфофункциональном состоянии и психофизиологических особенностях отдельных групп населения недостаточны, носят противоречивый характер и требуют дальнейшего анализа и уточнения.

Влияние факторов среды на состояние организма не ограничивается только моментом их воздействия, но сказывается на дальнейшем развитии и формировании организма. Это определяет актуальность изучения физиологических механизмов, которые обеспечивают приспособительный характер развития на каждом этапе онтогенеза в гипокомфортных климатогеографических условиях Тюменского Севера. Высокие психо-эмоциональные нагрузки, низкая двигательная активность, напряженный умственный труд, отсутствие полноценного отдыха являются провоцирующими факторами в ухудшении функционального состояния детей, родившихся и проживающих в суровых климатических условиях Севера.

Проблема сохранения здоровья молодого населения Севера определяет необходимость глубокого изучения физиологических и психофизиологических механизмов адаптации пришлого населения на детском, подростковом и юношеском этапах онтогенеза. Для своевременной и эффективной профилактики заболеваемости растущего организма и создания оптимальных условий жизнедеятельности учащихся, проживающих в специфичных климатогеографических условиях Среднего Приобья, необходимы данные о морфологических, функциональных и психофизиологических особенностях уроженцев Среднего Приобья в возрасте 7-20 лет.

Исходя из обозначенной нами цели, были поставлены и решены следующие задачи:

1. 
   Установить закономерности и особенности физического развития, полового созревания, функционального состояния сердечно-сосудистой системы уроженцев Среднего Приобья первого поколения в возрасте 7-20 лет.
   
2. 
   Выявить особенности эколого-физиологической адаптации уроженцев Среднего Приобья 7-20 лет по состоянию вегетативной регуляции сердечного ритма и показателям внешнего дыхания отдельных возрастно-половых групп.
   
3. 
   Выявить особенности психофизиологических показателей и функционального состояния ЦНС школьников и студентов, жизнедеятельность которых протекает в условиях Среднего Приобья.
   
4. 
   Разработать региональные нормативы морфофункционального развития уроженцев Среднего Приобья 7-20 лет и внедрить их в учреждения систем образования и здравоохранения ХМАО-Югры.
   

Впервые применительно к Среднему Приобью реализован комплексный подход в оценке морфофункционального и психофизиологического статуса учащихся, родившихся и проживающих в специфичных климатогеографических условиях ХМАО-Югры. Определены морфологические и функциональные характеристики организма уроженцев Среднего Приобья первого поколения 7-20 лет. Получены новые данные об особенностях адаптивных реакций организма уроженцев Среднего Приобья на отдельных этапах онтогенеза, в частности:

• 
  определены закономерности физического развития уроженцев первого поколения Среднего Приобья 7-20 лет;
  
• 
  установлено запаздывание сроков ростовой активности и полового созревания у подростков, родившихся и проживающих в условиях Среднего Приобья;
  
• 
  установлены региональные гемодинамические характеристики у практически здоровых жителей Среднего Приобья в возрасте от 7 до 20 лет;
  
• 
  определена динамика временных значений ЭКГ уроженцев Среднего Приобья 7-20 лет;
  
• 
  дана характеристика и показаны особенности состояния вегетативной регуляции сердечного ритма уроженцев Среднего Приобья от 7 до 20 лет по данным вариационной пульсометрии;
  
• 
  определены возрастно-половые значения системы внешнего дыхания уроженцев Среднего Приобья 7-20 лет, показано формирование экологически обусловленной региональной «нормы» системы внешнего дыхания, носящей компенсаторно-приспособительный характер;
  
• 
  получены новые данные о возрастно-половых изменениях хронорефлексометрических характеристик школьников и студентов, родившихся и проживающих в гипокомфортных климатогеографических условиях Среднего Приобья.
  

Выявленные особенности развития основных физиологических систем уроженцев первого поколения одного из типичных городов ХМАО-Югры - Сургута дополняют сведения о функционировании организма человека в специфичных условиях урбанизированного Среднего Приобья, расширяют научные представления об адаптации детского населения к гипокомфортным климатогеографическим условиям.

Выявленные особенности показателей вариабельности сердечного ритма, внешнего дыхания, психофизиологического состояния уроженцев Среднего Приобья в возрасте от 7 до 20 лет используются в практической деятельности врачами и физиологами при проведении комплексной оценки состояния здоровья учащихся, в скрининговых исследованиях вегетативной регуляции сердечного ритма школьников и студентов, при создании критериев оценки влияния учебной нагрузки на организм школьников и студентов.

Материалы диссертационного исследования являются основой создания региональных нормативов физического развития молодого населения нестабильной популяции Среднего Приобья. Полученные данные используются в планировании и внедрении оздоровительных программ и мероприятий в высших и средних учебных заведениях ХМАО-Югры, при оценке адаптивных свойств организма 7-20 лет г. Сургута.

,теверо-Казахстанского университета им. каыми и половыми нормативами РФ. тва организма, позволяющие успешно Данные диссертационной работы внедрены в педиатрическую и педагогическую практику при проведении лечебно-профилактических, оздоровительных мероприятий и осуществления врачебно-педагогического контроля за морфофункциональным развитием учащихся в медицинских и кт внедрения от 5 мая 2006 г.;006 г.) образовательных учреждениях Среднего Приобья: детская поликлиника МУЗ МГБ №1 г. Сургута, муниципальное образовательное учреждение дополнительного образования «Центр развития образования» (г. Сургут), центр специальной подготовки «Сибирский Легион» (г. Сургут), военный комиссариат г. Сургута, комитет по здравоохранению администрации г. Сургута.

Результаты работы используются в лекционных курсах и практических занятиях по общей и возрастной физиологии на кафедре нормальной физиологии Ханты-Мансийского государственного медицинского института, на кафедре физиологии Сургутского государственного университета, на кафедре анатомии и физиологии человека и животных Тюменского государственного университета, на кафедрах экологии и физиологии человека Северо-Казахстанского университета им. М. Козыбаева.

1. 
   Современная популяция детей, рожденных родителями из числа пришлого населения Среднего Приобья, характеризуется морфофункциональными особенностями развития, что является отражением, как общих закономерностей биологического развития, так и адаптивных реакций, возникающих в ответ на специфичные климатогеографические условия.
   
2. 
   Функциональное состояние организма уроженцев Среднего Приобья 7-20 лет характеризуется региональными особенностями темпов полового созревания, возрастной динамики показателей сердечно-сосудистой системы и внешнего дыхания.
   
3. 
   У уроженцев Среднего Приобья первого поколения 7-20 лет наблюдается напряжение регуляторных механизмов функционирования системы кровообращения, заключающееся в усилении тонуса симпатической нервной системы в регуляции сердечно-сосудистой системы.
   
4. 
   Показатели простых зрительно-моторных реакций, значения вариационной хронорефлексометрии, отражающие функциональное состояние ЦНС (функциональный уровень нервной системы, уровень функциональных возможностей сформированной функциональной системы, устойчивость нервной реакции) обследованных школьников и студентов Среднего Приобья, достоверно отличаются от нормативных значений, предложенных для Центральной России.
   

Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на: Окружной конференции «Наука и образование ХМАО – XXI веку» (Сургут, 2000), Всероссийской научно-практической конференции «Совершенствование системы физического воспитания, оздоровления детей и учащейся молодежи в условиях различных климатогеографических зон» (Сургут, 2000), Республиканской научно-практической конференции с международным участием «Эколого-биологические аспекты адаптации организма к воздействию различных факторов внешней среды» (Петропавловск, 2000), Первом Межвузовском семинаре «Актуальные проблемы адаптации человека» (Сургут, 2001); Международных научных конференциях «Естествознание на рубеже столетий» (Дагомыс, 2001, 2002); I Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы эволюционной и популяционной физиологии человека» (Тюмень, 2001), Окружной научно-практической конференции «Региональный компонент в системе общего и профессионального образования Ханты-Мансийского автономного округа (Нижневартовск, 2003), Региональной научно-практической конференции «Экологическое образование и здоровый образ жизни» (Сургут, 2005), III Всероссийской научно-практической конференции «Дети России Образованы и Здоровы - Дрозд» (Москва, 2005), III Международной научно-практической конференции «Оздоровление средствами образования и экологии» (Челябинск, 2006), Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы физической культуры и здорового образа жизни» (Сургут, 2007), Всероссийской научно-практической конференции «Интеграция инновационных процессов в системе Российского образования» (Тюмень, 2007); VI съезде физиологов Казахстана (Караганда, 2007), Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы физической культуры и здорового образа жизни» (Сургут, 2008); II Международной научно-практической конференции «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (Челябинск, 2008).

В основу работы положены результаты исследований, проведенных в течение 1998-2008 годов в Сургуте – одном из типичных городских промышленных центров Среднего Приобья – севера Тюменской области.

Исследования проводились на базе муниципальных общеобразовательных учреждений г. Сургута и ГОУ ВПО «Сургутский государственный педагогический университет».

В исследовании приняли участие уроженцы Среднего Приобья обоего пола, в возрасте от 7 до 20 лет, 1 и 2 групп здоровья. Все обследованные относились к славянской группе национальностей и были рождены в городе Сургуте представителями пришлого населения, мигрировавшими в места освоения новых месторождений нефти и газа из юго-западных и южных областей России и стран СНГ. Всего был обследован 1551 учащийся различных муниципальных образовательных учреждений г. Сургута и студенты педагогического вуза. Из них 768 мужского и 783 женского пола.

Измерение тотальных размеров тела проводилось в соответствии с рекомендациями НИИ возрастной физиологии. Выраженность вторичных половых признаков оценивали по J.M. Tanner (1979). Для измерения ЖЕЛ использовали компьютерный спирометр «Спиро-Спектр», производство «Нейрософт». Прибор производил приведение полученных результатов к стандартным условиям (BTPS) и автоматическое вычисление должных значений ЖЕЛ с учетом возраста, пола, длины тела по Р.Ф. Клементу, Н.А. Зильбер (1994). Методом динамометрии определяли силу мышц кисти. Вычисляли жизненный индекс (ЖИ), индекс Вервека-Воронцова, индекс массы тела (ИМТ). Проводили пробы с задержкой дыхания на вдохе (Штанге) и выдохе (Генчи) (Л.И. Иржак с соавт., 2001).

Измеряли артериальное давление (метод Короткова), с последующим расчетом пульсового давления, систолического и минутного объемов крови, индекса Робинсона. Запись и анализ ЭКГ и КИГ производили с помощью аппаратно-программного комплекса кардиоанализатора “Анкар-131” (г. Таганрог). Кардиоанализатор предназначен для исследования сердечно-сосудистой системы человека с компьютерной обработкой сигналов, которая включает в себя анализ ритма, представительного кардиоцикла, оформление результатов в виде словесного заключения. По графикам вариационной пульсограммы и гистограммы ЧСС определяли ряд показателей, позволяющих дать оценку вегетативного тонуса: моду (Мо), вариационный размах (ВР), амплитуду моды (АМо), среднеквадратическое отклонение (СКО).

Регистрировали время простой зрительно-моторной реакции (ПЗМР) с помощью компьютерного комплекса для психофизиологического тестирования (фирма «ИМАТОН», г. Санкт-Петербург). Анализ статистических характеристик вариационных рядов временных показателей ПЗМР позволил рассчитывать критерии, оценивающие различные стороны функционального состояния ЦНС: функциональный уровень нервной системы (ФУС), уровень функциональных возможностей сформированной функциональной системы (УФВ), устойчивость нервной реакции (УР) (М.П. Мороз, 2003).

Полученные данные физиологических исследований обрабатывались методами вариационной статистики с определением среднего значения, среднеквадратического отклонения, ошибки средней и определением достоверности различий (по Стьюденту). Достоверными считали отличия при р < 0,05; 0,01; 0,001 (В.М. Зайцев с соавт., 2006).

Статистическую обработку полученных данных осуществляли на персональном компьютере в ОС Windows XP с помощью программы Microsoft Excel (В.Я. Гельман, 2002).

Таблица 1

Возрастной и количественный состав обследованных уроженцев г. Сургута