Эколого-физиологические особенности реакций организма человека при адаптации к факторам морской среды.

Скачать 0.57 Mb.

Название	Эколого-физиологические особенности реакций организма человека при адаптации к факторам морской среды.
страница	1/8
Дата публикации	14.03.2015
Размер	0.57 Mb.
Тип	Автореферат

100-bal.ru > Биология > Автореферат

1 2 3 4 5 6 7 8

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ

На правах рукописи

ШАСТУН СЕРГЕЙ АНТОНОВИЧ

ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕАКЦИЙ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА ПРИ АДАПТАЦИИ К ФАКТОРАМ МОРСКОЙ СРЕДЫ.

03.00.13 – физиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Москва 2007

Работа выполнена на кафедре нормальной физиологии медицинского факультета Российского университета дружбы народов.

Научный консультант –

академик РАМН, Заслуженный деятель науки РФ,

доктор медицинских наук, профессор Н.А.Агаджанян
Официальные оппоненты:

Доктор медицинских наук, профессор Демуров Евгений Аркадьевич
Доктор биологических наук, профессор Саноцкая Наталья Владимировна
Доктор биологических наук, профессор Архипенко Юрий Владимирович

Ведущая организация –

Московский Государственный университет им. М.В.Ломоносова.
Защита состоится «14» ноября 2007 г. В 13⁰⁰ часов на заседании диссертационного совета Д 212.203.10 в Российском университете дружбы народов по адресу: 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, дом 8.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Российского университета дружбы народов по адресу 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, дом 6.

Автореферат разослан «14» октября 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 053.22.04

доктор медицинских наук, профессор

Н.В.Ермакова

Актуальность темы. С учетом современных демографических, социально-экономических и экологических процессов адаптация человека к условиям Мирового океана приобретает важное научно-практическое значение и относится к числу наиболее актуальных современных медико-биологических проблем (С.Нешиба, 1991; А. И. Опарин, 1997; Б.Рассел 1999; М.Е.Виноградов, 2004 и др.).

Одна из основных причин связана с тем, что Мировой океан обладает значительным рекреационным потенциалом. Весь комплекс природноклиматических приморских факторов объединяют понятием талассотерапия. Факторы морской среды обладают значительным рекреационным потенциалом с широким спектром действия (Л.М. Мацевич, 1986; А.М. Войтенко, Л.М. Шафран, 1989; В.Г.Бокша, 1991; А.Т.Быков, В.С.Дутов, Г.М.Коновалова, 1997-2003; А.Г.Марачев, 1997 и др.).

Результаты многолетних исследований, проведенных сотрудниками кафедры нормальной физиологии медицинского факультета РУДН под руководством академика РАМН профессора Н.А.Агаджаняна, как в лабораторных стендовых испытаниях, так и в естественных условиях высокогорья, Заполярья, аридной зоны, погружений в глубокие карстовые пещеры, плавания в Мировом океане, свидетельствуют, что характер адаптивных сдвигов в экстремальных условиях зависит не только от уровня резервных возможностей, возраста обследуемого, но и от этнических и морфофункциональных особенностей организма. Речь идет о формировании в условиях естественной колыбели экологического портрета человека – совокупности генетически обусловленных свойств и морфофункциональных признаков живых систем, сформировавшихся в соответствии с особенностями окружающей природной среды (Агаджанян Н.А., 1981).

Есть основания полагать, что в хронологии адаптивных типов экологический портрет обитателей средиземноморского типа представляется наиболее древним, по отношению к которому остальные (высокогорный, континентальный, аридный, арктический) могут рассматриваться как относительно молодые - дочерние. (Т.И.Алексеева, 1991; М.Е.Виноградов, 2001; Жак Ив Кусто, 2002; UNEP Press Release, 15 March 2002 и др.).

В последней трети XX и начале XXI столетия человечество столкнулось с рядом крупных экологических катастроф. Резкое ухудшение экологии в ряде регионов существенно повлияло на здоровье населения: уменьшилась рождаемость, увеличилась заболеваемость, смертность, сократилась средняя продолжительность жизни. Именно по этой причине в перечень современных проектов Всемирной организации здравоохранения включены программы, целиком ориентированные на охрану и укрепление здоровья в тесной связи с экологическими факторами (WHO programmes 110^th Session EB110/11, 17 May 2002).

В настоящее время накоплен большой фактический материал по морфофункциональным особенностям адаптации организма к конкретным измененным условиям среды обитания (А.Д.Слоним, 1979; Н.А.Агаджанян, 1981; Казначеев В.П., Спирин Е.А., 1991; С.К.Кабулов, 1991; В.В.Ещенко, 1998; А.Л.Максимов, Н.А.Агаджанян, С.И.Сороко, А.И.Елфимов, 2007 и др.).

Однако до сего времени малоизученными остаются вопросы, связанные с динамикой функциональных сдвигов, наблюдаемых при адаптации организма к факторам морской среды и использованием ее с учетом экопортрета (Ч.А.Абдиров, Н.А.Агаджанян, А.Е.Северин, 1993; О.П.Ломов, 1993; П.И.Сидоров, 1998; Г.Дитрих, 2003 и др.).

При этом представляется особенно важным проведение сравнительных эколого-физиологических исследований в различных климатогеографических регионах, подверженных разной степени антропогенным воздействиям.

Изучению отдельных аспектов этой глобальной общечеловеческой проблемы и посвящена настоящая работа.

Целью исследований являлось: изучение эколого-физиологических особенностей реакций организма человека к факторам морской среды у жителей различных климатогеографических регионов.

В соответствии с поставленной целью решались следующие основные задачи:

На основе наиболее информативных и объективных критериев провести анализ результатов сравнительных исследований морфофункционального состояния кардиореспираторной и метаболической систем организма человека у коренных жителей приморских (Греция, Камбоджа) и континентальных (Россия) регионов, проживающих в условиях с характерными природно-климатическими особенностями.
Исследовать влияние рекреационного потенциала прибрежного морского климата Черноморского побережья Кавказа (Сочи) на функциональные резервы организма обследуемых из регионов с контрастными природно-климатическими характеристиками (Север - Юг).
Изучить адаптивные реакции организма человека на действие антропогенно модифицированных факторов морской среды Южного Приаралья.
Исследовать динамику резервных возможностей организма яхтенного экипажа и виндсерфингиста в условиях тесного контакта с факторами морской среды во время автономного плавания по периметру Черного и Эгейского морей.
Разработать и научно обосновать концептуальную схему основных морфофункциональных характеристик экологического портрета морского адаптивного типа и его модификации в условиях антроэпоэкологическо напряжения.

Основные положения, выносимые на защиту.

Установленные морфофункциональные различия у жителей прибрежных морских и континентальных регионов детерминированы конкретными экологическими условиями среды постоянного проживания и сохраняются при миграции в другие регионы. Морфофункциональные особенности экологического портрета морского адаптивного типа обследуемых имеют выраженную географическую приуроченность. Имеется достоверная корреляционная зависимость между уровнем напряжения кардиореспираторной и метаболических систем и индексом «суровости» климата.
У рекреантов из различных природноклиматических регионов (Север – Юг) в условиях субтропического климата Черноморского побережья Кавказа происходит активация и стабилизация функциональных резервов, однако у обследуемых из северных регионов более значительное и эффективное восстановление уровня функциональных резервов, чем у представителей южных регионов, при этом у рекреантов из северных регионов «цена адаптации» более высокая.
Разработанные уравнения экспертных систем позволяют без предъявления каких-либо тестирующих нагрузок, по основным информативным показателям кардиореспираторной и метаболической систем определить уровень физической работоспособности обследуемого. Факторами, лимитирующими резервные возможности организма являются: повышение уровня систолического давления, снижение проходимости мелких бронхов (напряжение функционирования кардиореспираторной системы), гиперинсулинемия и гипер-β-липопротеидемия (компоненты метаболического синдрома).
Увеличение весоростового индекса, уменьшение площади поверхности тела, напряжение кардиореспираторной системы, выраженность переключения энергетического обмена с углеводного типа на липидный (правила Бергмана, Глогера, Робертса) прослеживается в направлении от тропических широт к внетропическим. На эти закономерности, общие для всех адаптивных типов, наслаиваются специфические адаптивные реакции, которые присущи морскому адаптивному типу. Это обстоятельство позволяет отнести весоростовой индекс, площадь поверхности тела, а также прогностически значимые показатели газотранспортного и энергетического гомеостаза к морфофункциональным критериям экологического портрета морского адаптивного типа.
В экологически неблагоприятных приморских регионах при возрастании антропогенной нагрузки, изменения в функциональных системах можно квалифицировать как отдельную нозологическую единицу – синдром «антропогенного экологического напряжения», ведущими признаками которого являются напряжение функционирования кардиореспираторной и метаболической систем, оксидантный стресс. Такое состояние характеризуется преждевременным истощением функциональных резервов жизненно важных систем организма и интенсивной их инволюцией, которая приводит к болезням адаптации и преждевременному старению. Синдром антропогенного экологического напряжения имеет выраженную возрастную зависимость.
Яхтинг и серфинг – модели тесного контакта с факторами морской среды, обладают существенным рекреационным потенциалом, позволяют более глубоко изучить и расширить представление о динамике формирования экопортрета морского адаптивного типа. Возникающие при адаптации к морскому климату приспособительные реакции имеют фазовый характер и связаны, с одной стороны, с активацией и стабилизацией функциональных резервов, а с другой – наслаиванием на эти процессы более кратковременных эндогенных реакций, связанных с влиянием отдельных возмущающих факторов морской среды.

Степень суммарной факторной нагрузки изучаемых показателей на организм значительно более выражена по сравнению с яхтенным экипажем, что связано с более тесным контактом с факторами морской среды и специфическими дополнительными факторами, присущими серфингу.

Оптимальная адаптация членов яхтенного экипажа и виндсерфингиста к факторам морской среды достигается при наибольшем сходстве морфофизиологических сдвигов с таковыми, которые наблюдаются у коренного населения приморских регионов, и идет в направлении приобретения и формирования у членов экипажа и виндсерфингиста свойств экологического портрета морского адаптивного типа.

При выполнении экипажем яхты в экстремальных условиях жизненно необходимой целенаправленной деятельности происходит захватывание социальными датчиками индивидуального циркадианного ритма и формирование у всего экипажа единого синхронизированного ритма. Степень синхронизации максимальна во время работы яхтенного экипажа в экстремальных штормовых условиях максимальна и практически отсутствует во время пребывания на берегу. Синхронизация биоритмов у обследуемых, как стрессорно и социально обусловленный фактор, имеет важное адаптивное значение, способствуя выживанию людей в экстремальных ситуациях.

Научная новизна.

В результате в комплексных сравнительно-физиологических исследованиях жителей континентальных и прибрежных регионов показана экологическая детерминированность адаптивных реакций кардиореспираторной, терморегуляторной и метаболической систем, которые участвуют в формировании экологического портрета человека морского адаптивного типа. Показано, что адаптация обследуемых из различных континентальных регионов к факторам морской среды приводит к специфическим особенностям изменения важнейших показателей кардиореспираторной, терморегуляторной и систем метаболизма в направлении, характерного для коренного населения конкретного прибрежного региона.

Впервые выявлено, что функциональная организация газотранспортного, температурного и энергетического гомеостаза организма у коренных жителей прибрежных регионов Греции и Камбоджи отличается от организации аналогичных гомеостатических систем у жителей Средней полосы России.

Основные различия заключаются в угнетении прямых связей температуры тела и показателей сердечно-сосудистой системы, увеличении лабильности показателей проходимости мелких бронхов и сосудистого тонуса, изменении реакции дыхания на действие температурного фактора, степени выраженности оксидантного стресса.

В результате проведенных сравнительно-физиологических исследований впервые показано, что у обследуемых из различных регионов Южного Приаралья, изменения в функционировании организма зависят от степени экологического неблагополучия среды обитания. Эти изменения можно квалифицировать как отдельную нозологическую единицу – синдром «антропоэкологического напряжения», ведущими признаками, которого являются хроническая гиперфункция кардиореспираторной и метаболической систем, наличие компонентов метаболического синдрома. Наблюдаемая у этих обследуемых степень снижения уровня функциональных резервов организма находится в прямой зависимости от степени выраженности антропогенных факторов, антропогенно обусловленной трансформации приморского климата на резкоконтинентальный и возрастных характеристик.

Данные признаки потенцируют болезни адаптации, следствием которых является преждевременное старение.

Показано, что в условиях тесного контакта с факторами морской среды при плавании на яхтах и на виндсерфинге изучена эколого-физиологическая специфика длительного воздействия факторов морской среды на повышение резервных возможностей организма. Показано, что дозированный тесный контакт с факторами морской среды повышает эффективность функционирования кардиореспираторной и метаболической систем организма. При этом «цена адаптации» значительно выше во время серфинга по сравнению с яхтингом.

Установлено, что в условиях действия на организм факторов морской среды наблюдается повышение потребления организмом кислорода обеспечивается бронходиллатацией, снижением общего периферического сосудистого сопротивления, улучшением перфузии легочных капилляров. Было также отмечено увеличение мощности антиокислительных систем (АОС) и снижение интенсивности реакций перекисного окисления липидов (ПОЛ).

Теоретическая и практическая значимость.

Результаты настоящего эколого-физиологического исследования позволили выявить сравнительные особенности реакций организма к различным условиям морской среды, что позволяет расширить и далее развивать современные представления о физиологических механизмах адаптации человека к факторам морской среды. Полученные результаты вносят определенный вклад в экологическую физиологию, теорию адаптогенеза и позволяют научно обосновать и выделить яхтенную медицину как отдельный самостоятельный раздел морской медицины.

Полученные в регионах экологического напряжения физиологические данные популяционных исследований позволили выявить антропогенно обусловленную напряженность функционирования кардиореспираторной системы и наличие компонентов метаболического синдрома, что является донозологическим и преморбидным фоном для развития дизадаптивных состояний. Эти данные могут быть использованы для научно обоснованного планирования мероприятий и своевременной коррекции дизадаптационных состояний, сохранения здоровья, увеличения продолжительности активной жизни населения данных территорий.

Разработанное экспертное уравнение с применением кластерного и дискриминантного анализа позволяет без предъявления каких-либо тестирующих нагрузок, по первичным изученным функциональным показателям количественно оценить уровень физической работоспособности исследуемого человека, величину напряжения адаптивных реакций организма и уровень функциональных резервов.

Показано, что полученные экспериментальные данные могут быть использованы для разработки критериев оптимального адаптационного процесса и установлению экологического портрета морского адаптивного типа по ограниченному числу морфофизиологических показателей. К таким показателям относятся: весоростовой индекс, концентрация в крови инсулина и липопротеидов низкой плотности (ЛПНП), проходимость мелких бронхов, систолическое давление (АДС), выраженность оксидантного стресса и показатель активности регуляторных систем (ПАРС).

Материалы, впервые полученные в работе, позволяют научно обосновать принципы и методы профилактики нарушений дизадаптационных состояний с помощью рекреации морским климатом средиземноморского и черноморского типа во время яхтинга, виндсерфинга и оптимизировать использование рекреационных ресурсов морского климата для повышения функциональных резервов.

Апробация работы. Материалы диссертации были доложены на многочисленных научных форумах: Международной научно-практической конференции «Здоровье студентов» Москва, 1999г.; Международном Симпозиуме Компьютерная электрокардиография на рубеже столетий, Москва 1999г; 31^theAnnual International Meeting of the European Society of Human Genetics, Genoa, Italy May 23-25, 1999; IV International Conference The Mediterranean Society of Tumor Markers Oncology. The Royal Society of Medicine. London, UK, July 22-24, 2000; American Physiological Society International Congress, Experimental Biology Section, San Diego, USA, April 15-18, 2000. Международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации», Москва, 29-31 января 2001 г., Пленарный доклад на XI международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации», Москва, 27-28 января 2003 г., XI Международной конференции «Новые Медицинские технологии и квантовая медицина», Москва, 24-27 января 2005 года; на VII Международно-практической конференции «Здоровье и образование в XXI веке». Москва 23-25 ноября 2006 года; Симпозиум с международным участием “ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ АДАПТАЦИИ”, Москва 30-31 января 2007 г. Москва.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 89 печатных работ, (в том числе 15 - в журналах, рекомендованных для публикации ВАК), 3 Авторских свидетельства, 1 Патент на изобретение и 4 методических пособия.

Объем и структура диссертации.

Диссертация изложена на (252) страницах и состоит из введения, главы материалов и методов работы, 4 глав собственных исследований, заключения, выводов и практических рекомендаций. Работа иллюстрирована (26) рисунками и (25) таблицами. Список литературы состоит из (113) отечественных и (94) иностранных источника.