Систематическая физиология. Частная физиология процессов и систем

Целью исследования было установить связь индекса адаптации к учебному процессу у студентовмедиков с типом темперамента. Материалы и методы. У 184 студентов-медиков II и V курсов определяли тип темперамента, используя третий личностный опросник Г. Айзенка (EPI, вариант А), и индекс регуляторно-адаптивного статуса в начале и в конце учебного года посредством пробы сердечно-дыхательного синхронизма (В.М. Покровский) на приборе «ВНС-Микро» (ООО «Нейрософт», Россия). Рассчитывали интегративный количественный показатель − индекс адаптации (как отношение значения индекса регуляторно-адаптивного статуса в конце учебного года к его значению в начале, умноженное на 100), по которому определяли уровень адаптации. Результаты. Студенты с разными типами темперамента, генетически предопределенными, демонстрировали различные значения индекса адаптации: флегматики (n = 26) – 81,9±1,0 (высокий уровень адаптации); холерики (n = 22) – 72,1±1,0 (высокий уровень); сангвиники (n = 22) – 34,1±1,2 (умеренный уровень); меланхолики (n = 20) – 22,6±0,8 (низкий уровень); флегматики-сангвиники (n = 20) – 79,4±0,8 (высокий уровень); сангвиники-холерики (n = 26) – 43,2±0,9 (умеренный уровень); флегматики-меланхолики (n = 30) − 36,6±1,1 (умеренный уровень); меланхолики-холерики (n = 18) – 25,2±0,6 (низкий уровень). Корреляционный анализ с использованием ранговой корреляции Спирмена (интерпретация – по шкале Чеддока) выявил статистически значимую заметную связь между значениями ИРАС в начале и конце учебного года (r = 0,53). Полученные данные показали, что у всех студентов происходит снижение индекса регуляторно-адаптивного статуса в конце учебного года, но тип высшей нервной деятельности оказывает влияние на особенности годовой динамики данного показателя. Наименьший уровень адаптации имели меланхолики и меланхолики-холерики. Таким образом, выявленные группы риска требуют особого внимания и индивидуального подхода при планировании образовательного процесса.

В основе физической подготовки спортсменов лежат биологические закономерности. Однако, в практике спорта тренировочный процесс строится с учетом эмпирически обоснованных принципов и методов построения спортивной тренировки, которые не учитывают многих особенностей развития систем и органов организма человека, индивидуальных особенностей развития конкретного спортсмена и не учитывают специфики вида спорта.

Представлен алгоритм обнаружения стресса посредством оценки вариабельности сердечного ритма (ВСР). Для анализа ВСР использовались 5-минутные электрокардиограммы, записанные в состоянии покоя и при стрессе, вызванном академическим экзаменом (в исследовании принимали участие 252 студента); вычисленные показатели ВСР применялись для определения стресса посредством нескольких методов классификации. Проведен анализ линейных индексов ВСР временной (стандартное отклонение нормальных, соответствующих синусовому ритму интервалов SDNN, квадратный корень среднего значения суммы квадратов разности между последовательными RR-интервалами RMSSD) и частотной (мощность низкочастотных колебаний LF и высокочастотных колебаний HF, соотношение LF/HF) области. Для исследования нелинейного поведения ритма сердца оценивались аппроксимированная энтропия ApEn, сэмплированная энтропия SampEn, кратковременная и долговременная экспоненты α1 и α2 DFA1, DFA2, корреляционная размерность D2 и количественные показатели рекуррентной диаграммы (уровень рекуррентности REC, средняя длина диагонального образования из точек Lmean, максимальная длина диагонального образования L max, коэффициент детерминизма DET, шенноновская энтропия распределения длины линий ShanEn). Для определения возможности использования показателей ВСР в выявлении стресса строилась кривая ROC. Наибольшие значения площади под кривой ROC (AUC), чувствительности и специфичности были характерны для средней длины RR-интервала, DFA1, DFA2, RMSSD и Lmax, и эти параметры применялись для классификации «стресс/покой», которая проводилась при помощи алгоритмов, широко используемых в клинике и физиологии: логистическая регрессия и линейный дискриминатный анализ. Эффективность выявления стресса оценивалась количественно с применением показателей точности, чувствительности и специфичности. По результатам логистической регрессии точность составила 67,25 % при пороге отсечения 0,57. Линейный дискриминатный анализ позволил установить стресс с точностью 67,46%. Таким образом, показатели ВСР могут применяться для определения состояния стресса.

Представлены результаты исследований спектральных характеристик электроэнцефалограммы (ЭЭГ) у детей 7–10 лет (8 девочек и 22 мальчика) с трудностями произвольной регуляции деятельности, после 10 и 20 сеансов нейробиоуправления с использованием бета-активирующего тренинга. Биоэлектрическую активность мозга регистрировали с помощью комплекса «Нейрон-Спектр-4/ВПМ» в 16 стандартных отведениях. Динамику оценивали по бета- и тета-диапазонам ЭЭГ в ходе проведения нейробиоуправления. Установлено увеличение полной мощности колебаний бета-диапазона как после 10, так и после 20 сеансов ЭЭГ-биоуправления в лобных (р ≤ 0,001), левой теменной (р ≤ 0,036) и височных (р ≤ 0,003) областях головного мозга. Уменьшение спектральных характеристик колебаний в тета-диапазоне выявлено: после 10 сеансов нейробиоуправления – в лобных (р ≤ 0,008) и височных (р ≤ 0,006) областях обоих полушарий, а также в теменной области левого полушария (р ≤ 0,005); после 20 сеансов - в центральных (р ≤ 0,004), лобных (р ≤ 0,001), височных (р ≤ 0,001) областях обоих полушарий, а также затылочной (р ≤ 0,047) и теменной (р ≤ 0,001) областях левого полушария головного мозга. Изучение динамики биоэлектрической активности в ходе биоуправления по параметрам ЭЭГ у детей 7–10 лет с дефицитом произвольной регуляции высших психических функций позволило доказать целесообразность проведения 20 сеансов, т. к. увеличение высокочастотной и снижение низкочастотной активности продолжаются и после 10-го сеанса. Изменения данных параметров после 10 сеансов ЭЭГ-биоуправления выражены преимущественно в лобно-височных областях обоих полушарий, а после курса 20 сеансов – как в лобно-височных, так и в центрально-теменных отделах мозга.

Пуринергическая сигнальная система играет существенную роль в функционировании организма начиная с ранних этапов эмбриогенеза и затем в постнатальном периоде. При старении показано снижение экспрессии пуриновых рецепторов в нервной ткани и сосудистом эндотелии. Однако в доступной научной литературе крайне мало информации о функционировании пуринергического рецепторного комплекса на поверхности форменных элементов крови. Целью данной работы было изучить изменения ультраструктуры и функциональных свойств лимфоцитов людей пожилого возраста при активации пуринергической сигнальной системы. В проведенном исследовании при помощи механического стресса in vitro смоделированы условия, близкие к физиологическим в микроциркуляторном сосудистом русле. Структура и биофизические свойства клеточной мембраны, от которых зависит функционирование форменных элементов крови, были изучены на атомно-силовом микроскопе. Упруго-эластические свойства поверхности лимфоцитов анализировались по численным данным модуля Юнга. Электрические свойства плазмалеммы клеток оценивались путем измерения поверхностного потенциала в режиме зонда Кельвина. Анализ механизмов межклеточной адгезии проводился в режиме силовой спектроскопии. Исследование показало, что выброс аденозинтрифосфата (АТФ) клетками крови, индуцированный с помощью механического стресса, повлиял на структуру и биофизические параметры поверхности лимфоцитов. При моделировании условий механической деформации клеток уровень АТФ в крови увеличился в 2,6 раза по сравнению с контролем. Количество морфологических образований на плазмалемме лимфоцитов уменьшилось на фоне появления более крупных глобулярных структур. Кроме того, снизилась жесткость лимфоцитов, увеличились заряд клеточной поверхности и сила адгезии между лимфоцитом и эритроцитом. Полученные экспериментальные данные могут иметь большое значение в диагностике и лечении различных патологических состояний, сопровождающих старение организма.

Функциональные свойства биологических мембран, такие как жесткость, заряд, адгезия, во многом определяют иммунорегуляторную активность гранулоцитарной популяции лейкоцитов. Целью работы явилось изучение функциональных (механических, адгезивных и электрических) свойств биомембран гранулоцитов в группе здоровых людей и больных острым лимфобластным лейкозом на модели механического стресса in vitro. В качестве естественной модели опухолевого процесса выбран острый лимфобластный лейкоз, при котором в системе крови повреждается лимфоидное звено адаптивного иммунитета и циркулируют бласты. С использованием модели механического стресса изучено влияние элементов пуринергической сигнальной системы на функциональные свойства биомембран гранулоцитов. Установлено повышение концентрации аденозинтрифосфата (АТФ) в крови под влиянием механического стресса: у здоровых людей – в 2,3 раза, у больных лейкозом – в 1,8 раза по сравнению с интактными пробами. В условиях механической деформации клеток крови в группе здоровых людей жесткость и заряд клеточной поверхности снизились соответственно на 16,8 % (р < 0,05) и 47 % (р < 0,05), при этом сила адгезии между эритроцитом и гранулоцитом увеличилась на 18 % (р < 0,05) по сравнению с интактными пробами. В пробах крови больных острым лимфобластным лейкозом жесткость поверхности снизилась на 54,4 % (р < 0,05), сила адгезии между эритроцитом и гранулоцитом увеличилась на 30,7 % (р < 0,05) по сравнению с интактными пробами. Таким образом, результаты исследования позволяют рассматривать молекулу АТФ как паракринный регуляторный элемент в межклеточной сигнализации. Полученные экспериментальные данные могут быть применены в области физиологии микроциркуляции для изучения механизмов взаимодействия между клетками крови в норме и при развитии лейкоза.

Рассмотрены варианты динамики уровня саливарного кортизола и параметров сердечно-сосудистой системы у 30 здоровых мужчин-добровольцев в возрасте 18–20 лет в зависимости от уровня гипотермии при экспериментальном общем охлаждении организма. Испытуемые были разделены на две равные группы – с сильным и слабым уровнем гипотермии по значению медианы температуры тела в общей выборке (34,1 ºС) на этапе охлаждения. Эксперимент включал три 10-минутных этапа: пребывание в состоянии покоя при температуре +20 ºС, нахождение в условиях холодовой камеры при температуре –20 ºС, согревание при температуре +20 ºС. На каждом этапе исследования регистрировались вариабельность сердечного ритма, артериальное давление, частота сердечных сокращений, температура в слуховом проходе, проводился отбор проб слюны для последующего определения уровней свободного кортизола. Показано, что за время охлаждения температура тела испытуемых статистически значимо снижалась в среднем на 1,5–2,7 ºС. В обеих группах лиц при охлаждении выявлены: снижение уровней саливарного кортизола, индекса напряжения регуляторных систем, частоты сердечных сокращений; повышение общей мощности спектра вариабельности сердечного ритма, артериального давления. При согревании показатели сердечно-сосудистой системы стремились к ися. У лиц с более сильным уровнем гипотермии (33,4 ºС) отмечена менее выраженная барорефлекторная реакция (незначительное снижение частоты сердечных сокращений), сопровождаемая более выраженной сосудистой реакцией (значимое повышение артериального давления) и значимым снижением уровня саливарного кортизола к завершению исследования. У лиц со слабым уровнем гипотермии (34,8 ºС) отмечена лучшая сохранность барорефлекса в виде значимого снижения частоты сердечных сокращений в ответ на повышение артериального давления. Снижение уровня саливарного кортизола в комплексе с холодовой гипертензией и усилением вагусных влияний на ритм сердца может свидетельствовать о более успешной адаптации организма к холоду.

Эффективность периферического кровотока во многом определяется реологией крови и функциональной активностью тромбоцитов. Изменения свойств клеток крови могут привести к ухудшению ее текучести, блокированию участков капиллярной сети, недостаточному снабжению тканей организма кислородом, а при развитии онкологических заболеваний повышается вероятность развития тромботических осложнений. Исследование выполнено на венозной крови практически здоровых доноров-добровольцев (n = 33; средний возраст 24,9±7,8 лет) и пациентов Областной клинической онкологической больницы г. Ярославля (n = 14; средний возраст 62,8±8,7 лет) со злокачественными новообразованиями почек. Проведена оценка комплекса реологических свойств крови, агрегационной активности тромбоцитов и транспортного потенциала крови. У больных отмечено уменьшение количества эритроцитов, компенсаторное повышение вязкости плазмы крови и снижение индекса доставки кислорода. Зафиксировано повышение агрегабельности эритроцитов и тромбоцитов при онкологических заболеваниях почек. Агрегаты эритроцитов у пациентов с онкопатологией отличаются большим размером и значительной устойчивостью к сдвигу. Такие характеристики эритроцитарных агрегатов, наряду с повышенной агрегационной активностью тромбоцитов, при сниженном индексе доставки кислорода способствуют формированию тканевой гипоксии у больных. Нарушение микрореологических свойств клеток крови можно рассматривать в качестве патологического звена морфогенеза злокачественных опухолей. Выявленные особенности свойств эритроцитов и тромбоцитов при онкопатологии почек являются дополнительными факторами, обусловливающими высокую степень риска тромботических осложнений.

В учебном пособии с современных научных позиций рассматриваются функции нервной и сенсорных систем организма человека, а также механизмы их регуляции с учетом возрастных изменений и влияний физических нагрузок.

Оценка состояния регуляции кровоснабжения кожи и функциональных возможностей системы микроциркуляции крови – актуальная проблема физиологии человека. Изменения положения тела сопровождаются перераспределением кровотока в сосудистом русле и приспособительными реакциями системы кровообращения. Периферический кровоток осуществляется в сосудах отдельных органов и тканей и направлен на обеспечение адекватного кровоснабжения в них в соответствии с постоянно меняющейся метаболической активностью. С помощью метода лазерной допплеровской флоуметрии с вейвлет-анализом амплитудно-частотного спектра колебаний микрокровотока в группе условно здоровых добровольцев обоего пола в возрасте 23–30 лет оценивали состояние кожной микроциркуляции и механизмы регуляции тканевого кровотока при положении тела сидя и лежа. При переходе в горизонтальное положение у обследуемых наблюдалось снижение максимальных амплитуд как активных, так и пассивных факторов контроля микроциркуляции. Более низкие значения амплитуд активного диапазона при принятии горизонтального положения указывают на увеличение жесткости сосудистой стенки и повышение сопротивления микроциркуляторного русла. Снижение амплитуд респираторного ритма, наблюдаемое в положении лежа, может указывать на улучшение венозного оттока. Полученные данные свидетельствуют о перераспределении крови в микроциркуляторном русле и большем задействовании нейрогенных, миогенных и кардиальных компонентов модуляции микрокровотока в положении лежа. Проведенная проба с задержкой дыхания не выявила значимых отличий в показателях микроциркуляции и показала схожие механизмы регуляции кровотока при кратковременной гипоксии в условиях изменения положения тела.

Выполнение профессиональных обязанностей у сотрудников Министерства внутренних дел Российской Федерации, как правило, протекает в экстремальных условиях. Гипофизарно-надпочечниковая система регуляции вносит основной вклад в обеспечение формирования механизмов компенсации на внешние воздействия. Цель данной работы – изучение изменений содержания адренокортикотропного гормона (АКТГ), кортизола, адреналина и норадреналина у сотрудников Управления министерства внутренних дел (УМВД) по Архангельской области, командированных на территории с локальным вооруженным конфликтом (Северный Кавказ) для поддержания правопорядка. Результаты исследования показали, что в течение первых двух месяцев командировки происходит значительное повышение изучаемых гормонов. Такие изменения являются адекватной реакцией организма в ответ на изменившиеся условия среды обитания и соответствуют основным положениям теории общего адаптационного синдрома. Однако дальнейшее наблюдение в динамике командировки показало наличие признаков дисбаланса секреции гормонов в системе «гипофиз–надпочечники». Обнаружено длительно сохраняющееся (до конца командировки) высокое содержание как АКТГ, так и кортизола. При этом таким же высоким, как и в начале командировки, оказалось содержание гормонов «быстрого ответа» на экстремальные факторы окружающей среды (адреналин, норадреналин). Подобные явления приводят к нарушению регуляции межгормональных взаимоотношений, что является фактором снижения жизненной стрессоустойчивости организма. В статье предложены основные направления организационно-медицинского характера в рамках мероприятий по обеспечению устойчивости организма к условиям экстремальных воздействий чрезвычайных ситуаций и снижению риска развития патологических состояний.

У 408 молодых жителей Северо-Востока России, дифференцированных на 3 группы в зависимости от исходного типа вегетативной регуляции, были исследованы показатели физического развития, гемодинамики, вариабельности сердечного ритма (ВСР) в состоянии покоя и после активной ортостатической пробы (АОП). Исследования, проведенные авторами, выявили, что тип вегетативной регуляции определяет не только различия в параметрах вариабельности сердечного ритма, но и связан с морфофункциональными показателями. В процессе АОП структура кардиоритма у обследуемых лиц определяется исходным типом вегетативной регуляции. При этом установленные диапазоны разницы значений (Δ) показателей ВСР до и после АОП указывают на то, что с увеличением активности симпатического звена в изучаемых группах диапазоны нормальной реактивности симпатического и парасимпатического звена вегетативной нервной системы (ВНС) уменьшаются. Это подчеркивает различные возможности мобилизации функциональных систем организма в пределах физиологического «оптимума». Анализ всех возможных 9 типов вегетативной реактивности в ответ на АОП показал, что оптимальная активность симпатического и парасимпатического звеньев ВНС (5-й тип) не превышает 40 % в каждой группе обследования, что указывает на достаточно высокую «цену адаптации» организма человека к экстремальным природно-климатическим условиям Северо-Востока России. Выявлено, что у исследуемых с различным типом вегетативной регуляции формируется характерный только для них морфофункциональный профиль, структура которого определяется количеством статистически информативных показателей, объединяемых в определенное число факторов. Полученные нами результаты обуславливают необходимость обязательной дифференциации обследуемых лиц по типам вегетативной регуляции.

В монографии представлены результаты исследований экологически обусловленных изменений в репродуктивной системе женщин, а также структурах последа у женщин высоких широт и приарктических районов Архангельской области. Изучена структура факторов риска развития адаптационных и патологических изменений в организме беременных женщин. Проведено комплексное клинико-морфологическое изучение провизорных органов, антропометрия и органометрия у новорожденных детей и перинатально погибших плодов региона наблюдения.