На правах рукописи Голобородько Елена Александровна

На правах рукописи
ГОЛОБОРОДЬКО ЕЛЕНА АЛЕКСАНДРОВНА
ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА АДАПТИВНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ
ОРГАНИЗМА ШКОЛЬНИКОВ, ПРОЖИВАЮЩИХ В ЗОНЕ
ЭКОЛОГИЧЕСКОГО НЕБЛАГОПОЛУЧИЯ
03.03.01 - Физиология
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Тверь-2011
Работа выполнена в Карагандинском государственном университете
им. академика Е.А.Букетова
Научный руководитель
доктор медицинских наук, профессор
Смагулов Нурлан Кемельбекович
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук,
Рыжов Анатолий Яковлевич
профессор
доктор биологических наук, профессор
Кузнецов Александр Павлович
Ведущая организация
институт физиологии УрОРАН
Защита состоится «12» мая 2011 года в 14.00 на заседании диссертационного
совета ДМ 212.263.08 при Тверском государственном университете по адресу:
170002, г. Тверь, пр. Чайковского 70/1Б, ауд. № 318.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тверского государственного
университета по адресу: 170100, г. Тверь, ул. Володарского, 44а.
Автореферат разослан «____» апреля 2011 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
Костюк Н.В.
2
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Концентрация крупного металлургического
комплекса на территории города, значительное количество предприятий
теплоэнергетики, угольной, строительной и других отраслей промышленности
создают постоянную опасность высокого уровня загрязнения воздушного бассейна
[Сабирьянов и др., 2004]. Предприятия металлургической отрасли оказывают
существенное влияние на формирование экологической обстановки в районах их
расположения, а в ряде случаев ее определяют [Меренюк, 1984; Варенков, Костиков,
2000].
Город Темиртау Центрально-Казахстанского региона является одним из
загрязненных городов Республики Казахстан. Наличие в городе промышленного
гиганта ОАО «Арселор Митал» (бывший Карметкомбинат), Темиртауского химикомеханического завода и ОАО «Азия Цемент» ведет к интенсивному загрязнению
окружающей среды, что неблагоприятно влияет на здоровье населения. В выбросах
промышленных предприятий г. Темиртау содержатся 36 веществ, загрязняющих
атмосферный воздух, из них 17 веществ 1-2 класса опасности (фенолы, бензол,
цианиды, сероводород, диоксид азота, двуокись марганца и т.д.), причем доля
автотранспорта здесь невелика и составляет лишь 4-5 % [Кулкыбаев, 1995]. Выбросы
предприятий крупных промышленных центров, в десятки раз превышающие ПДК,
оказывают комбинированное, хроническое, действие и вызывают определенные
адаптационные изменения физиологических систем, способствуя напряжению
защитных сил организма, вплоть до их срыва. Воздействия эти многообразны в
зависимости от вида загрязнителя, его концентрации в воздухе, длительности и
периодичности воздействия [Пинигин, Авалиани, Рябова, 1985; Вельтищев, 1995].
Оценка роли неблагоприятных воздействий факторов окружающей среды на
здоровье подрастающего поколения на протяжении длительного времени остается
наиболее актуальной для большинства территорий мира. В силу ухудшающихся
условий, данные территории обозначаются как «зоны экологического
неблагополучия» либо «группы крайнего экологического неблагополучия»
[Воробьев, Коровник, Падалкин,1991].
В более детальном анализе с учетом формирования различных вариантов
приспособительных реакций под влиянием факторов среды нуждаются дети в так
называемые «критические» периоды онтогенеза. [Сауткин, Алексеева, Денисова,
1996], когда адаптационно-приспособительные процессы протекают на фоне
сложных, многозвеньевых вегетативно-гуморальных изменений, которые ведут к
перестройке функционирования всех систем и ограничению возможности адаптации
[Сабирьянов и др., 2004].
Физическое развитие служит одним из объективных и обобщающих параметров
здоровья детей и является индикатором социально-экономического благополучия
общества, а также санитарного и экологического состояния территории. Именно
развитие в период роста определяет основные черты здоровья того или иного
поколения в старших возрастах, включая потенциальное долголетие и передачу
соответствующих качеств будущим поколениям [Крукович, Лучанинова, Нагирная,
Транковская, 2004].
На сегодняшний день не существует единой системы оценки функционального
состояния организма детей, находящихся в переходных периодах развития, особенно
если они проживают в зонах экологического неблагополучия. При этом нужно
учитывать региональные климатогеографические характеристики и национальное
разнообразие территории, что позволит на ранних стадиях диагностировать
3
возникновение и развитие донозологических состояний. Это необходимо для
своевременной коррекции, заключающейся в принятии адекватных мер по
предупреждению развития хронических патологических состояний.
Цель исследования – сравнительная физиологическая оценка адаптационных
процессов организма школьников в зависимости от степени экологического
неблагополучия по месту жительства и роль сопутствующих факторов в
результативности учебной деятельности.
Задачи исследования:
1. Провести сравнительный анализ физического развития школьников,
проживающих в районах с разной экологической обстановкой.
2. Оценить функциональное напряжение ведущих систем организма школьников
в зависимости от степени экологического неблагополучия по месту жительства, в
динамике учебного процесса с учетом периода развития и национальной
принадлежности.
3. Оценить с помощью математического анализа уровень системного
взаимодействия организма в целом и отдельных систем школьников в процессе
обучения, в зависимости от периода развития и национальной принадлежности,
степени экологического неблагополучия по месту жительства, в динамике учебного
процесса.
4. Выявить долю влияния основных и сопутствующих факторов учебного
процесса на уровень функционального напряжения организма учащихся в процессе
обучения.
5. На основе математического анализа разработать методику оценки
функционального состояния организма школьников в зависимости от степени
экологического напряжения в районе проживания.
Научная новизна. Впервые дана физиологическая оценка адаптивных
возможностей организма школьников пре- и пубертатного периодов развития в
районах с различной степенью загрязнения атмосферного воздуха (г.Темиртау и
г.Караганды). Впервые выявлены: влияние неблагоприятной экологической ситуации
по месту жительства на общую резистентность и уровень функционального
напряжения организма школьников, в процессе обучения; доля влияния возрастнополовых и национальных факторов на уровень психофизического развития
подростков. Разработан методический подход количественных оценок воздействия
неблагоприятной экологической ситуации на физиологические параметры
школьников.
Теоретическая и практическая ценность работы. Разработан методический
подход и количественные критерии оценки влияния на адаптивные возможности
детей школьного возраста загрязнений окружающей среды выбросами
металлургической промышленности; разработаны количественные критерии оценки и
прогнозирования функционального напряжения при различном уровне воздействия
неблагоприятных факторов окружающей среды. Использование данного
методического подхода и количественных критериев, позволяет упростить методику
донозологической диагностики детей, проживающих в зоне экологического
неблагополучия.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Интенсивное
загрязнение
атмосферного
воздуха
выбросами
металлургической промышленности оказывает существенное негативное влияние на
физическое развитие, уровень функционального напряжения кардиореспираторной,
центральной нервной систем школьников, отражается на нервно-эмоциональной
активности.
4
2. Негативное влияние неблагоприятной экологической обстановки находит
свое отражение на уровне функционального напряжения организма при ежедневной
умственной нагрузке во время учебного процесса.
3. Уровень резистентности детей напрямую зависит от уровня техногенного
загрязнения атмосферного воздуха, выражающийся в снижении индекса здоровья.
4. Разработанный метод оценки функционального напряжения организма
школьников в процессе учебы в зависимости от экологической нагрузки является
дополнительным методическим инструментом донозологической диагностики
адаптационных процессов.
Соответствие
диссертации
Паспорту
научной
специальности.
Диссертационное исследование соответствует п.8 «Изучение физиологических
механизмов адаптации человека к различным географическим, экологическим,
трудовым и социальным условиям» паспорта специальности 03.03.01 – «Физиология»
(биологические науки).
Апробация и реализация результатов исследования: Использование
предложенного в диссертации методического подхода и методов математического
моделирования повышает качество научных исследований и упрощает процедуру
анализа научных результатов, что документально подтверждено актами внедрения
Высшей школы общественного здравоохранения (Республика Казахстан);
Национального центра гигиены труда и профзаболеваний Министерства
Здравоохранения Республики Казахстан; Карагандинского государственного
университета им. Е.А. Букетова.
Данные научно-исследовательской работы реализованы в учебном процессе
следующих общеобразовательных учреждений Республики Казахстан: Гимназия №1
(г.Темиртау, 3А мкр.); СОШ №19 (г.Темиртау, 4мкр, ул.Ч.Валиханова, 17/1).
Результаты исследования диссертационной работы используются в учебном процессе
кафедры физиологии человека и животных КарГУ им. Е.А. Букетова (г. Караганда) и
Карагандинского государственного медицинского университета.
Материалы диссертации неоднократно докладывались на научно-практических
конференциях различного уровня, среди них: Междунар. науч.-практ. конф. «Наука и
ее роль в современном мире» (Караганда,2009); Межвузовской науч. конф. с
междунар. участим «Инновационные технологии профилактической медицине в
вузовской науке начала XXI века» (Москва,2009); Междунар. науч.-практ. конф.
«Теоретические и прикладные проблемы социально-правовых, медико-биологических
и технико-экономических сфер жизни общества» (Курск,2009); VI Междунар. науч.практ. конф. «Окружающая среда и здоровье» (Пенза,2009); XLIV науч.-практ. конф.
с междунар. участием «Гигиена, организация здравоохранения и профпатология»
(Новокузнецк, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ общим объемом 4,4
п.л. из них 2 работы объемом 0,9 п.л. в Вестнике Тверского государственного
университета, который входит в перечень изданий, рекомендованных ВАК.
Структура диссертации. Общий объем диссертации составляет 167 страниц.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти основных глав, заключения,
списка использованной литературы и приложения. Работа проиллюстрирована 37
таблицами и 71 рисунком. Список литературы включает в себя всего 220 источников
отечественных и зарубежных авторов.
5
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Объект исследования: учащиеся средних общеобразовательных школ, 1-2
группы здоровья, с отсутствием острых заболеваний в течение одного месяца до
начала исследования и являющиеся коренными жителями данных районов. Основная
группа школьников проживала в г.Темиртау (230 чел.), на территории которого
размещены промышленные предприятия. Контрольная группа детей - Юго-Восток г.
Караганды (258 чел.), где нет промышленных предприятий. Общее количество
человеко-наблюдений составило – 11853.
Антропометрические исследования включали измерение длины тела (см), массы
тела (кг), окружности грудной клетки (см), центильную оценку данных показателей
[Тихвинский, Хрущев, 1991], вычисление индекса физического состояния человека
[ИФС по Пироговой и др., 1986], индекса Кетле, а также силового и жизненного
индексов [Круцевич,1999]. Изучение индивидуально-психологических особенностей
проводилось по методикам Г.Д. Айзенка, Ч.Д. Спилбергера, Ю.Л. Ханина, теста САН.
Физиологические и психометрические исследования включали: 1) измерение
частоты пульса (ЧП) до, после нагрузки, 1 и 2 минуты восстановления - проба
Мартине; 2) систолического (САД) и диастолического (ДАД) артериального
давления; 3) определение жизненной емкости легких (ЖЕЛ) и ее должной величины
(ДЖЕЛ); 5) ручная динамометрия; 6) измерение показателей функционального
состояния ЦНС – простой зрительно-(ПЗМР) и слухомоторной (ПСМР) реакций,
сложной зрительномоторной реакции (СЗМР), числового теста.
Определение латентного периода сенсомоторной реакции на свет и звук
проводилось с помощью аппаратурно-программного комплекса, разработанного на
кафедре физиологии Карагандинского государственного университета им.
Е.А.Букетова, под руководством д.м.н., профессора Смагулова Н.К.. С его помощью
выполнялись исследования нейродинамических характеристик и показателей
когнитивной функции. Измерение осуществлялось путем последовательной подачи 6
световых и 6 звуковых раздражителей, по которым вычислялись средние величины.
Изучение умственной работоспособности проводилось по таблицам Анфимова
[Кирдяшкина, 1999]. Заболеваемость анализировалась в соответствии с
общепринятыми методиками [Клебанов, Итпаева, и др., 1999]. Математическая
обработка выполнялась с использованием вариационного, корреляционного,
регрессионного и дисперсионного анализов при помощи пакета специализированных
программ статистики [Смагулов, 1993, 1995, 2000].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Возрастно-половые
особенности
физиологических
и
психофизиологических показателей школьников, проживающих в зоне
экологического неблагополучия. По результатам психологического исследования
установлено, что психологический статус и тип личности подростков находящихся в
пре- и пубертатном периодах развития не зависит от напряженности экологической
обстановки по месту проживания и определяется прежде всего свойственными
данному периоду нейрофизиологическими изменениями в организме школьника, а
также социально-психологической обстановкой в период взросления.
Рост и развитие детей остаются главными индикаторами состояния их
здоровья. Изменение ростовых процессов, соотношение массы и длины тела ребенка,
остановка роста являются основными или даже единственными проявлениями
хронических болезней [Вельтищев, 1998]. В то же время физическое развитие детей
служит основой прогнозирования патологии [Кучма и соавт., 1996]. При анализе
показателей физического развития школьников пре- и пубертатного периодов
6
развития, проживающих в зоне экологического неблагополучия выявлены нарушения
формирования здоровья и гармоничного развития. Сопоставление росто-весовых
показателей школьников разных экологических групп выявило, что школьники
основной группы по всем изученным показателям превосходили школьников
контрольной группы, особенно большие различия выявлены у девочек.
Окружность грудной клетки у девочек препубертатного периода развития
основной группы была на 3,4 см меньше, чем у школьниц контрольной группы
(р<0,05). В пубертатном периоде данная разница возрастала (табл.1) и у девочек
основной группы ОГК в среднем составляла 84,1±0,44 см, в то время как у
контрольной группы - 79,2±0,75 см, т.е. разница уже составляла 4,9 см (р<0,05).
Подобная картина вырисовывается по всем антропометрическим показателям.
Следует отметить, что разница между средними значениями антропометрических
данных школьниц, проживающих в разных экологических группах, с возрастом
увеличивалась (табл.1).
Таблица 1. Состояние антропометрических показателей школьников, в зависимости
от пола, возраста и группы
Показатели
основная
контрольная
препубертатный
мальчики
Длина тела (см)
153,0±0,5
Масса тела (кг)
44,7±0,53
ОГК (см)
74,1±0,38
Центиль длины тела (усл.ед.)
5,0±0,21
Центиль массы тела (усл.ед.)
4,39±0,17
Центиль ОГК (усл.ед.)
4,71±0,27
девочки
Длина тела (см)
156,5±1,0
Масса тела (кг)
45,0±0,91
ОГК (см)
77,6±0,62
Центиль длины тела (усл.ед.)
5,66±0,18
Центиль массы тела (усл.ед.)
4,41±0,17
Центиль ОГК (усл.ед.)
4,85±0,14
Примечание:* - разница достоверна при р<0,05
основная
контрольная
пубертатный
150,7±1,6*
43,1±1,39
74,9±1,33
4,29±0,07*
3,99±0,07*
3,84±0,07*
164,6±0,5
51,3±0,49
78,4±0,32
5,24±0,11
4,41±0,08
4,28±0,09
161,7±0,8
48,9±1,0*
75,1±0,78*
4,9±0,15*
4,11±0,14*
3,57±0,18*
153,1±1,1*
41,8±1,0*
74,2±1,0*
5,77±0,16
4,33±0,16
4,53+0,2*
165,6±0,4
51,3±0,52
84,1±0,44
5,98±0,09
4,62±0,09
5,44±0,09
161,5±0,6*
50,3±0,58
79,2±0,75*
5,17±0,15*
4,38±0,1*
4,3±0,18*
У мальчиков по основным антропометрическим параметрам состояние
аналогичное девочкам, только различия между изучаемыми группами менее
выраженные (табл.1). Проживание в зоне экологического неблагополучия
провоцирует дисгармонию в физическом развитии подростков, находящихся в пре- и
пубертатных периодах развития, о чем свидетельствует проведенная центильная
оценка (табл.1). У школьников зоны экологического неблагополучия показатели
центильных оценок по своим средним значениям приближались к коридору № 5, что
соответствует области величин, свойственных 15% здоровых детей [Тихвинский,
Хрущев, 1991].
Сопоставление индексов, характеризующих физическое развитие школьников,
проживающих в разных по экологической напряженности районах, показало, что если
у представителей препубертатного периода развития выявленные различия носили
единичный характер, то у школьников пубертатного периода по всем
представленным индексам (ИФС, АП, РВИ) установлены существенные отклонения.
Оценка функционального состояния дыхательной системы по показателям
7
мальчики
%
3000
мл
ЖЕЛ, ДЖЕЛ и жизненного индекса показала, что современные школьники вне
зависимости от экологических условий в районе проживания, имеют существенно
недоразвитие данной системы, что прослеживается по средним значениям
вышеупомянутых показателей (рис.1).
девочки
2600
80
70
2200
60
1800
1400
50
1000
40
грязн. чист.
грязн. чист.
препубертатный
грязн. чист.
пубертатный
грязн. чист.
препубертатный пубертатный
ЖЕЛ
ДЖЕЛ
Рисунок 1. Жизненная емкость легких и должная жизненная емкость легких школьников,
в зависимости от пола, возраста и района проживания
Однако проживание в условиях экологического неблагополучия усугубляет и
без того низкие показатели развития дыхательной системы школьников пре – и
пубертатного периодов развития (рис.1). Например, ЖЕЛ у мальчиков основной
группы препубертатного периода развития имела среднее значение равное
2026,9±23,5мл, что на 395 мл меньше, чем у мальчиков контрольной группы –
2421,8±54,9мл (р<0,05). У девочек основной группы пубертатного периода ЖЕЛ
(рис.1) в среднем составляла 1923,0 ±24,4мл, что на 417 мл меньше, чем у их
сверстниц контрольной группы – 2340,2±57,7мл (р<0,05). Аналогичная картина
выявлена по всем изученным показателям внешнего дыхания школьников основной
группы (рис.1).
Неблагоприятная экологическая обстановка в районе проживания в сочетании
со стандартной учебной нагрузкой увеличивает уровень функционального
напряжения ЦНС. Влияние это проявляется дифференцировано - большей
утомляемостью со стороны зрительного компонента, чем слухового (рис.2). Так,
латентный период ПЗМР (рис.2) у мальчиков основной группы препубертатного
периода в среднем составлял 327,1±11,7мс (у контрольной группы – 220,8±4,1мс.,
р<0,05), в то время как латентный период ПСМР (рис.3) школьников основной
группы равнялся 274,9±10,4мс и 234,3±4,6мс у контрольной (р<0,05).
350
327,1
306,9
300
мс
274,9
250
260,2
200
270,1
220,8
234,3
препубертатный
препубертатный
ПЗ М Р
246,9
основная
контрольная
ПС М Р
Рисунок 2. Динамика рефлекторных реакций у мальчиков в зависимости от возраста и
района проживания
8
Оценка умственной работоспособности школьников установила негативное
влияние экологических условий в районе проживания и стандартной учебной
нагрузки на качество и объем выполняемой работы. При этом более интенсивное
отрицательное влияние средовых факторов зафиксировано у школьников (как
мальчиков, так и девочек) пубертатного периода развития. Так, на пример,
количество просмотренных знаков за ограниченный промежуток времени у
мальчиков основной группы пубертатного периода развития равнялось 412,7±8,4, в то
время как у контрольной – 440,6±15,1 (р<0,05).
Индекс устойчивости внимания у мальчиков пубертатного периода развития
основной группы свидетельствовал о «среднем» уровне устойчивости внимания,
тогда как результаты мальчиков данного периода развития контрольной группы
показывали «высокий» уровень устойчивости внимания, аналогичная картина
наблюдалась и у девочек данного периода развития основной группы. Полученные
результаты показали, что менее восприимчивыми к негативным факторам
окружающей среды оказались лишь мальчики препубертатного периода развития.
Практически в любых проявлениях адаптационной деятельности организма
необходимость усиления энергетических процессов связана с увеличением транспорта
питательных веществ и кислорода и соответственно с увеличением нагрузки на
систему кровообращения [Сивакова, 2002]. У школьников, проживающих в зоне
экологического неблагополучия, отмечены отклонения по основным показателям
сердечно-сосудистой системы (табл.2).
Таблица 2. Динамика показателей сердечно-сосудистой системы у школьников
разных экологических районов
показатели
основная
контрольная
основная
контрольная
пубертатный
препубертатный
мальчики
САД (мм.рт.ст.)
99,3±0,96
99,3±1,22
103,6±1,0
100,3±1,0*
ДАД (мм.рт.ст.)
63,8±0,71
62,7±0,9
66,8±0,68
63,3±0,71*
ЧП (уд./мин.)
81,6±1,06
82,7±0,91
78,0±1,17*
78,9±0,98*
Индекс Руфье
8,36±0,52
13,2±0,67
9,79±0,39*
9,71±0,33*
ИКК
81,3±4,41
86,0±1,35
77,6±1,67*
79,5±1,49*
девочки
САД (мм.рт.ст.)
100,8±1,2
97,7±1,31
100,5±0,7
98,4±1,17*
ДАД (мм.рт.ст.)
63,4±0,7
65,6±0,59
61,2±0,87*
61,4±0,78*
ЧП (уд./мин.)
77,7±1,03
75,8±1,24
78,2±0,78
73,1±1,07*
Индекс Руфье
8,92±0,52
8,34±0,41
9,25±0,48
7,91±0,39*
ИКК
78,4±1,48
78,8±1,09
74,2±1,77*
72,0±1,47*
Примечание* – разница достоверна при р<0,05
Более выраженные отклонения отмечались у подростков пубертатного периода
развития (табл.2). В обеих группах уровень артериального давления находится в
пределах физиологической нормы, но полученные результаты, указывают на
образующиеся функциональное напряжение ССС у школьников основной группы.
Так, средний уровень артериального давления у школьников основной группы
пубертатного периода развития достоверно выше, чем у школьников контрольной
группы. На это же указывает индекс Руфье, который у мальчиков и девочек основной
группы данного периода развития существенно (13,2±0,67усл.ед.) выше, чем у
контрольной (9,71±0,33усл.ед., р<0,05). Аналогичная ситуация выявлена по частоте
9
пульса и индексу коронарного кровообращения (табл.2). У школьников
препубертатного периода развития основной группы, выявленные достоверные
отличия, носили единичный характер, но, тем не менее, указывали на наметившуюся
напряженность функционального состояния сердечно-сосудистой системы (табл.2).
Физиологические
показатели
разнонациональных
школьников,
проживающих в зоне экологического неблагополучия. Интенсивные процессы
роста и дифференцировки обусловленные генетическими особенностями конкретной
национальной группы, с одной стороны, обусловливают высокую чувствительность к
любым изменениям средовых воздействий, а с другой - превращают процессы роста
и дифференцировки и, следовательно, конечные результаты развития в одну из
главных мишеней или индикаторов неблагоприятного влияния среды, обладающих
свойствами кумуляции эффекта. Показатели функционального состояния
регуляторных механизмов являются контрольными для характеристики отклонений
региональных особенностей [Салин, Глебовский, 2006].
Сравнительный анализ физического развития школьников различной
национальной принадлежности показал, что средние значения антропометрических
показателей (массы и длины тела, ОГК) в общей массе выше у представителей
коренной национальности пре-и пубертатного периодов развития основной группы.
Так, например, длина тела (рис.3) мальчиков основной группы казахской
национальности пубертатного периода развития в среднем равнялась 166,0±0,4см, в
то время как у мальчиков контрольной группы она имела среднее значение –
161,6±1,2см (р<0,05).
см
препубертатный
пубертатный
170
6
165
5,5
160
5
155
4,5
150
4
145
154,9
150,6
150,5
150,8
166
161,6
161,3
161,8
140
3,5
3
основ. контр.
основ. контр.
казахи
основ. контр.
руские
казахи
основ. контр.
русские
Длина тела
центиль
Рисунок 3. Длина тела и центиль длины тела мальчиков в зависимости от
национальности, возраста и района проживания
По антропометрической и центильной оценке физического развития
школьников изучаемых групп, наиболее выраженные отличия, выявлены у мальчиков
и девочек пре – и пубертатного периодов развития коренной казахской
национальности. Выявленные тенденции в физическом развитии школьников
основной группы нельзя назвать положительными, так как с помощью центильной
оценки установлена дисгармония физического развития, вследствие того, что все
изученные показатели относятся к разным центильным коридорам и, по результатам
исследования, норме соответствовал, как правило, один из вышеуказанных
параметров.
Среди представителей русской национальности большее количество различий в
зависимости от района проживания установлено у мальчиков препубертатного
10
периода развития, причем значения в основной группе были существенно меньше,
чем в контрольной. У школьниц русской национальности изучаемых периодов
развития колебания в росто-весовых показателях, в зависимости от района
проживания, носили единичный характер.
На основании анализа средних значений ЖЕЛ школьников представленных
возрастных и национальных групп доказано негативное влияние загрязнения
атмосферного воздуха, на функционирование дыхательной системы. Причем если у
школьников коренной национальности оно в большей степени проявляется в
пубертатном периоде, то у подростков русской национальности негативная динамика
увеличивалась с возрастом, то есть нарастала к пубертатному периоду.
Установлено, что функциональное напряжение ЦНС у представителей
коренной национальности, проживающих в зоне экологического неблагополучия,
меньше, чем у представителей русской национальности. Выявлено, что с переходом
от препубертатного периода к пубертатному происходит увеличение напряжения
функционального состояния ЦНС, что проявляется в удлинении латентного периода
изученных реакций, и свидетельствует об ослаблении раздражительного процесса и
развития в системе охранительного торможения, особенно у мальчиков коренной
казахской и русской национальностей, проживающих в зоне экологического
неблагополучия.
Анализ умственной работоспособности по результатам корректурных проб
выявил, что наиболее уязвимыми по части влияния негативных факторов
окружающей среды (загрязненного атмосферного воздуха и стандартной учебной
нагрузки) являются представители русской национальности, так как именно у этих
школьников установлено больше всего отличий в зависимости от района проживания
(рис.4).
пубертатный
50
40
30
усл.ед.
знаки
препубертатный
450
400
350
300
250
200
20
427,1
402,5
377,8
433,5
390,9
405,5
352,2
415,3
10
основ. контр.
казахи
основ. контр.
русские
основ. контр.
казахи
основ. контр.
русские
КПЗ
Индекс внимания
Рисунок 4. Динамика просмотренных знаков и индекса внимания у девочек, в
зависимости от национальности, возраста и района проживания
Например, у мальчиков русской национальности пубертатного периода
развития основной группы количество найденных знаков было существенно меньше,
чем у мальчиков контрольной группы на 13,4 знака и в среднем равнялось
34,6±1,35знаков (р<0,05). У девочек данной национальности препубертатного
периода развития основной группы количество просмотренных знаков (рис.4) в
среднем составляло 377,8±14,3, против 433,5±21,9 знаков у девочек контрольной
группы (р<0,05). У девочек русской национальности пубертатного периода основной
группы индекс внимания (рис.4) на 12 усл.ед. меньше, чем у контрольной группы
(р<0,05), аналогичная картина выявлена по всем представленным показателям
11
умственной работоспособности.
Со стороны показателей ССС у школьников выявлены достоверные различия,
причем наибольшие средние значения изученных показателей зафиксированы у
представителей основной группы как казахской, так и русской национальностей.
Уровень артериального давления у подростков обеих групп находился в пределах
физиологической возрастной нормы, однако средний уровень артериального давления
у мальчиков пубертатного периода и у девочек пре- и пубертатного периодов
развития русской национальности, проживающих в зоне экологического
неблагополучия, значительно превышал таковой у их ровесников контрольной
группы. К примеру, уровень артериального давления у девочек основной группы
русской
национальности
пубертатного
периода
в
среднем
равняется
103,5±1,6/67,3±1,22мм.рт.ст., у контрольной – 98,0±1,88/61,1±1,09мм.рт.ст. (р<0,05).
У школьников коренной национальности обоих периодов развития разница между
уровнем АД в зависимости от района проживания была не существенной и носила
случайный характер.
Средние значения частоты пульса у школьников, как коренной, так и русской
национальности пубертатного периода развития основной группы существенно
превышали средние значениях ЧП школьников контрольной группы. У девочек
русской национальности препубертатного периода развития ЧП в основной группе
существенно превышала таковую в контрольной. У мальчиков коренной
национальности пре-и пубертатного периодов развития и у мальчиков русской
национальности препубертатного периода развития существенных отклонений в
средних значения ЧП в зависимости от района проживания не установлено.
Схожая картина наблюдалась у представителей обеих национальностей и по
индексу Руфье, который в большинстве случаев у основной группы существенно
превышал таковой у контрольной группы. Индекс коронарного кровообращения
(ИКК) показал, что неблагоприятная экологическая обстановка в районе проживания
негативно сказывается на данной функции сердечно-сосудистой системы, что
особенно четко проявляется у представителей пубертатного периода развития, как
мальчиков, так и девочек.
Оценка состояния здоровья школьников, проживающих в зоне
экологического неблагополучия. Общая заболеваемость детского населения
основной группы 3,5 раза превышала таковую в контрольной группе, количество
случаев на 100 детей в 5 раз, количество дней нетрудоспособности в 4 раза (рис.5).
1300
180
120
900
90
500
60
на 100 детей
на 100 детей
150
30
100
0
основ.
контр.
основ.
Общие
контр.
Мальчики
Болевшие лица
Случаи
основ.
контр.
Девочки
Дни нетруд-ти
Рисунок 5. Динамика показателей заболеваемости школьников в зависимости от места
жительства
Расчетный индекс здоровья показал, что уровень здоровья обследуемой
12
детской популяции основной группы в 2,3 ниже, чем у популяции детей контрольной
группы. Рост заболеваемости в возрастной динамике указывает на возрастающую
интенсивность патогенетических механизмов в ухудшении здоровья популяции
вследствие экологического неблагополучия [Гребняк с соавт., 2002].
У детей, проживающих в зоне экологического неблагополучия, с возрастом
отмечается отрицательная динамика индекса здоровья, то есть в препубертатном
периоде развития индекс здоровья школьников основной группы равнялся
50,0усл.ед., то при переходе в пубертатный от снижался до 21,05усл.ед. при этом
всегда оставаясь ниже такового в контрольной группе. Аналогичная картина
наблюдалась по показателям болевших лиц на 100 детей, количеству случаев
нетрудоспособности на 100 детей, дней нетрудоспособности и т.д.(рис.5)
Распределение форм соматической патологии показало, что в структуре
заболеваемости у обследованных подростков основной группы чаще всего
выявлялись заболевания органов дыхания, далее шли инфекционные болезни,
глазные болезни и болезни системы кровообращения.
Снижение компенсаторно-адативных функций организма школьников основной
группы сказалось на высоком проценте часто болеющих детей. Школьников,
болевших 3 раза в год, в основной группе в среднем в 4 раза больше, чем в
контрольной группе. В основной группе более 4 раз в год болело 11,49% детей, тогда
как в контрольной группе подобных случаев не выявлено.
Математическая оценка влияния проживания в зоне экологического
неблагополучия на функциональное напряжение организма школьников. По
результатам математического анализа установлена степень влияния экологических
факторов на функциональное напряжение организма школьников. С помощью метода
сквозного корреляционного анализа установлено, что величина вклада различных
эффекторных механизмов в общую структуру гомеостатического внутри- и
межсистемного взаимодействия у школьников основной группы выше, чем у
школьников контрольной группы, и имеет выраженную возрастно-половую
динамику. Так, количество межсистемных связей у мальчиков основной группы
выше, чем в контрольной группе, следовательно, достижения оптимального
приспособительного результата у них осуществляется большой «физиологической
ценой», так как затрачивается больше внутренних резервов организма и энергии.
Девочки менее выражено реагируют на неблагоприятные факторы окружающей
среды, нежели мальчики.
Использование методики многофакторного корреляционно-регрессионного
анализа дало возможность расчетным способом получить интегральные значения для
учащихся, находящихся в «критических» периодах развития, показывающие уровень
функционального напряжения организма в период проживания в районе
экологического неблагополучия.
Проведенный многофакторный регрессионный анализ полученных данных
физиологических исследований позволил описать выявленные математические
зависимости в виде уравнений регрессий. Оценка достоверности полученных
уравнений проводилась по достоверности коэффициента множественной корреляции,
а также с использованием дисперсионного анализа с вычислением критерия Фишера.
Если достоверны были оба статистических показателя, полученные уравнения
множественной регрессии анализировались [Смагулов,2000].
У подростков основной группы уровень функционального напряжения зависит в
первую очередь от комплекса параметров входящих в расчет интегрального
показателя индекса функционального состояния организма в целом (ИФС), затем от
успеваемости и возраста, в то время как у подростков контрольной группы - от
13
уровня физического состояния, эмоциональной устойчивости и дня недели. По доле
вклада в общую дисперсию у школьников основной группы на первом месте
находилась ССС (42), на 2 месте ЦНС (39,4) и далее нервно-эмоциональная
активность (18,6), при этом доля вклада ЦНС и НЭА у представителей контрольной
группы была меньше, что говорит о высоком напряжении данных компонентов в
адаптационно-приспособительном процессе организма школьников основной группы.
С помощью корреляционно-регрессионного анализа получены интегральные
показатели (уравнения регрессии), позволяющие характеризовать уровень
функционального напряжения организма школьников, проживающих в зоне
экологического неблагополучия в процессе обучения. С помощью количественных
критериев была дана оценка эффективности функционирования организма в процессе
адаптации. Полученные качественные оценки напряженности труда соответствуют
результатам, представленным в главе о возрастно-половых особенностях
физиологических показателей школьников, в районах с разной степенью
экологической нагрузки.
14
ВЫВОДЫ:
1. Проживание в экологически напряженном районе существенно сказывается на
гармоничности физического развития школьников обоих полов как пре- так и
пубертатного периодов развития казахской и русской национальностей, при этом
наибольшей степени негативному влиянию подвержены показатели внешнего
дыхания, а также синхронность росто-весовых процессов.
2. Проживание в зоне экологического неблагополучия отрицательно отражается на
уровне компенсаторно-приспособительных механизмов и функциональном состоянии
сердечно-сосудистой системы, проявляясь в повышении среднего уровня
артериального давления, частоты пульса в покое, а также в период физической
нагрузки у школьников изучаемых периодов развития коренной и русской
национальностей. Установлено угнетающее действие неблагоприятной экологической
обстановки на скорость прохождения нервных импульсов ЦНС, развитие
преждевременного охранительного торможения системы, а также снижение
показателей умственной работоспособности.
3. В динамике учебного процесса у школьников зоны экологического
неблагополучия выявлены негативные тенденции в функциональном состоянии
ведущих систем организма. При этом большинство из них обнаружено у школьников
мужского пола пубертатного периода развития, которые проявлялись либо в
отрицательной динамике, либо в отсутствие ее как таковой
4. На снижение общего уровня резистенстности организма и напряжение адаптивнокомпенсаторных механизмов школьников, находящихся в «критических» периодах
развития и проживающих в районе высокой техногенной нагрузки указывает высокая
заболеваемость с временной утратой трудоспособности. При этом растет количество
часто болеющих, а также достоверно превышено количество нозологических форм
характерных для территории размещения металлургической промышленности.
5. На основе метода математического анализа установлено, что количество
межсистемных взаимодействий напрямую зависит от степени экологической
напряженности, то есть чем выше уровень загрязнения района, тем больше возникает
подобного рода взаимодействий. При этом очевидно, что проживание в зоне
экологического неблагополучия влияет на частоту подключения высших
регуляторных центров для стабилизации гомеостаза.
6. По результатам исследования разработана методика оценки функционального
состояния организма школьников, позволяющая оценить уровень влияния факторов
окружающей среды на функциональное напряжения организма школьников в период
адаптации, а также спрогнозировать результат воздействия той или иной группы
факторов.
15
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Смагулов Н.К., Голобородько Е.А. Математическая оценка и прогнозирование
функционального напряжения организма школьников проживающих в зоне
экологического неблагополучия // Методические рекомендации. – Караганда.- 2009.- 16с
2. Смагулов Н.К., Голобородько Е.А. Оценка функционального состояния центральной
нервной системы подростков, проживающих в зоне экологического неблагополучия //
Вестник Тверского государственного университета. - №13.- 2009. – С. 59-63
3. Смагулов Н.К., Голобородько Е.А. Математическая оценка влияния экологических
факторов на уровень системного взаимодействия в организме школьников // Вестник
Тверского государственного университета. - №14.- 2009. – С.61-70
4. Смагулов Н.К., Голобородько Е.А. Влияние экологических факторов на динамику
антропометрических
показателей
школьников
//
Вестник
Карагандинского
государственного университета им. Е.А.Букетова. - 2007. - №2. – С. 3-8
5. Голобородько Е.А. Оценка влияния напряженной экологической обстановки на
функциональное состояние центральной нервной системы подростков русской и
казахской национальностей // Молодой ученый. - 2009. - №5. - С.240-244
6. Голобородько Е.А. Оценка типологических особенностей и эмоциональной устойчивости
школьников предпубертатного и пубертатного периодов развития, проживающих в зоне
экологического неблагополучия // Актуальные проблемы физиологии адаптации и
санокреатологии биологических систем различного ранга: биология, физиология,
биотехнология. В сб.: I Междунар. науч.-практ. конф. (5-7 октября 2007 года). Караганда.
- 2007. - С.348-352
7. Смагулов Н.К., Голобородько Е.А. Оценка состояния здоровья подростков,
проживающих в районе экологического неблагополучия // Наука и ее роль в современном
мире. В сб.: Международной научно-практической конференции (30 января 2009 года).
Караганда. - 2009. - С.360-365
8. Смагулов Н.К., Голобородько Е.А. Функциональное состояние ЦНС подростков 1015лет, проживающих в зоне экологического неблагополучия // Сейфуллинские чтения –
5. В сб.: Республиканской научно-теоретической конференции (23 апреля 2009 года).
Астана. - 2009. - С.142-143
9. Смагулов Н.К., Голобородько Е.А. Влияние выбросов металлургической
промышленности на физическое развитие подростков // Инновационные технологии
профилактической медицины в вузовской науке XXI века (4 мая 2009 года). В сб.:
межвузовской науч. конф. с междунар. участием. Москва. - 2009. - С.12-16
10. Голобородько Е.А. Анализ функционального состояния центральной нервной системы
девочек коренной и русской национальностей, проживающих в зоне экологического
неблагополучия // VI Международная научно-практическая конференция Окружающая
среда и здоровье (МК-24-9) (Пенза июнь 2009). - С. 29-32
11. Смагулов Н.К., Голобородько Е.А. Психофизиологические особенности личности
подростков, проживающих в зоне экологического неблагополучия (на примере
г.Темиртау Республики Казахстан) // XLIV научно-практическая конференция с
международным участием «Гигиена, Организация здравоохранения и профпатологии» и
семинар «Современные технологии в профпатологии» 11-12 ноября 2009 г. (Новокузнецк
11-12 ноября 2009). – С.149-152
12. Смагулов Н.К., Голобородько Е.А. Математическая оценка влияние экологических
условий района экологического неблагополучия на функциональное состояние
подростков // Теоретические и прикладные проблемы социально-правовых, медикобиологических и технико-экономических сфер жизни общества. В сб.: Международной
научно-практической конференции (26-27 марта 2009 года). Курск. - 2009. - С.205-206
13. Смагулов Н.К., Голобородько Е.А.Функциональное состояние сердечно-сосудистой
системы подростков, проживающих в районе экологического неблагополучия // 6
международная Интернет-конференция «Проблемы экологии в современном мире»
(Тамбов 25 марта 2009). – С. 39-44
1.
16