Изучение биоритмов человека в условиях крайнего севера при экспедиционно-вахтовой форме труда

Здоровье человека в условиях Крайнего Севера подвержено влиянию сложного комплекса факторов как социального, так и геофизического характера. Изучение ритмичности различных функций организма открывает перспективу использования биоритмологической информации в качестве критерия оценки возможных явлений десинхроноза и диагностики состояния напряжения. Среди экстремальных воздействий на человека наибольший интерес представляет исследование адаптации к проживанию и работе в новых климато-географических условиях при экспедиционно-вахтовой организации труда. Известно, что воздействие на организм стрессорных факторов различного генеза вызывает развитие универсальных реакций, обусловливающих появление гиперкоагулемии [1].

Большинство биохимических процессов, протекающих в организме, в той или иной степени регулируются системой клеточных мембран. Известно, что важнейшим молекулярным механизмом адаптации является изменение метаболизма липидов, в частности, интенсивности их перекисного окисления липидов [2]. Перекисное окисление липидов (ПОЛ) непрерывно протекает в норме во всех тканях организма и является одним из типов нормальных метаболических процессов при их низкой интенсивности, равновесие между перекисным окислением липидов и антиоксидантной системой (АОС) подвижное. При действии стресса оно смещается в сторону накопления продуктов перекисного окисления липидов. Экстремальные условия среды, являясь наиболее важными факторами стресса, способствуют активации процессов ПОЛ. Адаптивные перестройки системы ПОЛ у человека на Крайнем Севере характеризуются установлением новых взаимоотношений в системных механизмах регуляции ПОЛ в организме [3, 5].

Трудовая деятельность человека в условиях Заполярья подвержена влиянию сложного комплекса факторов как социального, так и геофизического характера. В связи с этим, выяснение конкретных механизмов адаптации организма при производственных перемещениях является необходимым условием эффективной разработки средств контроля и профилактики развития патологии, а также возможности научного прогноза их отдаленных последствий при экспедиционно-вахтовой организации труда [4, 6].

Целью настоящего исследования явилось биоритмологическое изучение показателей гемодинамики, системы гемостаза и структурно-функционального состояния мембран тромбоцитов (ПОЛ, АОС) при адаптации к условиям экспедиционно-вахтовой производственной деятельности на Крайнем Севере.

Методы исследования. Для достижения поставленной цели проведено обследование рабочих вахтовых бригад Карской нефтегазоразведочной экспедиции при меридиональных перемещениях из средних широт (г. Тюмень – 57º 07' с.ш.) на Крайний Север (п. Харасавэй – 71º 11' с.ш.). Обследования проводились 6 раз в сутки в начале вахты (первые 3 дня), середине (30-35 дней) и конце вахты (55-60 дней). Все испытуемые мужчины предварительно проходили углубленное обследование и были признаны практически здоровыми (средний возраст 26,5±0,2 лет). Исследовали систему гемостаза методом электрокоагулографии. Количество тромбоцитов в периферической крови определяли методом фазово-контрастной микроскопии. Систему гемодинамики оценивали по показателям частоты сердечных сокращений (ЧСС), систолического (АДс) и диастолического (АДд) артериального давления, которые определяли общепринятыми методами. Дополнительно рассчитывали пульсовое давление (ПД), среднее динамическое давление (СДД), минутный объем (МОК) и ударный объем (УО) по Старру, сердечный индекс (СИ), периферическое сопротивление сосудов (ПСС). Структурно-функциональное состояние мембран тромбоцитов оценивалось активностью ферментов – антиоксидантной системы в мембранах тромбоцитов (СОД – супероксиддисмутазы – по методу В.Н. Чумаковой, Л.В. Осинской; КАТ-каталазы по методу M. Karen; ГПО–глутатионпероксидазы по методу Ф.Е. Путилиной; содержания альфа-токоферола (витамина Е) по методу Н.К. Рудаковой-Шилиной, Н.П. Матюховой и содержанию продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в мембранах тромбоцитов (ДК–диеновых конъюгатов – по методу И.Д. Стальной, Е.Г. Гаришвили; ШО – шиффовых оснований флюоресцентным способом по методу Ф.З. Меерсона; МДА – малоновые диальдегиды по методу И.Д. Стальной, Е.Г. Гаришвили). Методы вариационно-статистической обработки, косинор-анализа, спектрального анализа были реализованы специальным программно-математическим обеспечением.

Анализ результатов исследования показал, что при меридиональных перелетах в контрастные природно-климатические условия в пределах одного часового пояса на начальном этапе отмечается внутрисистемный и межсистемный десинхроноз с разнонаправленными и неодновременными изменениями параметров изучаемых систем организма. В наших исследованиях на основании анализа хронофизиологических показателей гемодинамики, гемостаза, содержания фосфолипидов, ПОЛ–АОС мембран тромбоцитов у рабочих с экспедиционно-вахтовой формой труда при меридиональных перемещениях в условия Крайнего Севера и действии климатического контраста определились три степени выраженности десинхроноза. При этом временная организация изучаемых систем оценивалась по пяти основным критериям: а) наличие статистически значимого 24-х часового ритма основных показателей; б) концентрация основной мощности временных процессов изучаемых показателей и установление ультрадианной ритмики; в) изменение среднесуточного уровня (мезора) показателей по сравнению с исходными данными; г) суточная амплитуда основных показателей; д) изменения внутрисистемной синхронизации показателей по сравнению с исходными данными (по акрофазам и доверительным интервалам).

Десинхроноз первой степени характеризовался повышением среднесуточного значения основных показателей гемодинамики (ЧСС, АД, МОК), гипокоагулемией, повышением реакций перекисного окисления липидов и активности антиоксидантной системы мембран тромбоцитов, сохранением 24-х часовой периодики основных параметров изучаемых систем.

Десинхроноз второй степени сопровождался повышением среднесуточных значений основных показателей гемодинамики, гиперкоагулемией, повышением ПОЛ и снижением активности АОС мембран тромбоцитов, отсутствием статистически значимых 24-х часовых ритмов с сохранением концентрации основной мощности временных процессов изучаемых показателей на частоте 24-х часов.

Десинхроноз третьей степени – разнонаправленными изменениями среднесуточных значений показателей гемодинамики, системы гемостаза, значительным повышением ПОЛ и угнетением АОС мембран тромбоцитов, отсутствием статистически значимых 24-х часовых ритмов и проявлением полиморфизма их ультрадианных составляющих.

Исследование развития десинхроноза в течение вахтового цикла позволило выделить три типа системных реакций гемостаза, гемодинамики, интенсивности реакций ПОЛ и активности АОС, содержания липидов мембран тромбоцитов в ответ на воздействие комплекса климатических факторов в условиях производственной деятельности на Крайнем Севере при экспедиционно-вахтовой организации труда.

В зависимости от типа реакции организма человека на челночные меридиональные перемещения на Крайний Север степень десинхроноза была разной. Наиболее выраженный десинхроноз при трансширотных перелетах наблюдался в начальный период вахтового цикла.

Сравнительный анализ изучаемых показателей выявил в начале вахтового цикла у рабочих с первым типом реакции повышение среднесуточных значений показателей гемодинамики, незначительную гиперкоагуляцию, повышение содержания фосфолипидов с равномерным увеличением всех фракций. Косинор-анализ определил смещение акрофаз показателей гемостаза на дневное время, инверсию суточного ритма количества тромбоцитов. Отсутствовал статистически значимый 24-х часовой ритм основных показателей гемостаза, реакций ПОЛ и активности АОС мембран тромбоцитов. К середине вахтового цикла для I типа была характерна по сравнению с началом вахты относительная стабилизация значений показателей гемостаза. Акрофазы показателей гемостаза концентрировались в послеполуденное время, а количества тромбоцитов – в утренние часы суток. При этом, несмотря на то, что основные показатели гемостаза не имели статистически значимого 24-х часового ритма, основная мощность временных процессов изучаемых показателей сохранялась на частоте 24-х часовой периодики. Анализ реакций ПОЛ и активности АОС мембран тромбоцитов свидетельствовал о компенсации в системе ПОЛ–АОС, так как акрофазы показателей активности антиоксидантной системы предшествовали и сопровождали акрофазы показателей интенсивности перекисного окисления липидов. К концу вахты при I типе реакции временная организация основных показателей изучаемых систем организма стабилизировалась на новом функциональном уровне, приближаясь к значениям средних широт.

Таким образом, как в летний, так и в зимний сезоны года у вахтовиков первого (адаптивного) типа реакции наблюдался десинхроноз I–II степени только в начале вахты, с середины вахты и до конца вахтового цикла постепенно увеличивалось количество показателей, у которых регистрировался статистически значимый 24-х часовой ритм, и только к концу вахтового цикла стабилизация межсистемной координации приближалась к показателям средних широт.

У вахтовиков второго (гипертензивного) типа в начале вахтового цикла проявляется выраженный десинхроноз временной организации показателей изучаемых систем с инверсией акрофаз в зимнее время года, отсутствием значимых 24-х часовых ритмов основных показателей. На протяжении вахтового цикла сохранялся десинхроноз II – III степени всех показателей изучаемых систем. В летнее время года наблюдался более выраженный десинхроноз в начале вахты по сравнению с серединой и концом вахты, а в зимний сезон года – десинхроноз усиливался с начала вахты к концу вахтового цикла. Акрофазы изучаемых показателей распределялись на разное время суток. Так акрофазы показателей артериального давления крови определялась в 3'43'' и 2'02''. Такое усиление десинхроноза в зимнее время возможно обусловлено спастическим эффектом холода на организм, который проявлялся у вахтовиков II типа реакции на производственные перемещения в Заполярье.

Сравнительный анализ показателей изучаемых систем у вахтовиков III типа реакции позволил установить, что в течение вахтового цикла наблюдался десинхроноз временной организации всех изучаемых показателей. В летний сезон года по сравнению с зимним наблюдался более выраженный десинхроноз временной организации изучаемых показателей, особенно гемодинамики, в конце вахты. Отличительной особенностью десинхроноза III типа реакции является меньшая амплитуда 24-х часового ритма изучаемых показателей. У вахтовиков с третьим типом реакции (астенический тип) в контрастные сезоны года также наблюдался десинхроноз II степени, с астеническими проявлениями: снижением мезора артериального давления, учащением сердечного ритма, нарушениями сна и работоспособности.

Десинхроноз III степени регистрировался в основном у вахтовиков со вторым типом реакции (гипертензивный тип) в конце вахты. Мезор показателей гемодинамики сохранялся повышенным весь период вахты (ЧСС до 124%, САД до 125%, ДАД до 119% от исходных значений). Отмечалось внутрисистемное рассогласование суточных ритмов, смещение акрофаз показателей, отсутствие значимых 24-х часовых ритмов и появлением ультрадианных – 12-ти часовых составляющих суточного ритма некоторых показателей. Акрофазы показателей реакций ПОЛ и активности АОС мембран тромбоцитов разнонаправлены. Все это указывает на значительные внутрисистемные нарушения синхронизации ритмов изучаемых показателей гемостаза, гемодинамики и системы ПОЛ–АОС мембран тромбоцитов.

Таким образом, установленные закономерности физиологической перестройки организма при челночных меридиональных перемещениях определяют стратегию адаптивного поведения организма при воздействии комплекса производственных и экологических факторов при экспедиционно-вахтовом труде в условиях Крайнего Севера и являются основой для разработки объективных методов оценки состояния здоровья работников предприятий с экспедиционно-вахтовой формой организации производства в условиях северных регионов. Это дает возможность более эффективно проводить профотбор, диагностику текущего состояния здоровья и создавать рациональные режимы труда и отдыха.

Литература:

1. Агаджанян Н.А., Фатеева Н.М., Колпаков В.В. Биоритмы системы гемостаза при производственных миграциях. М.: Изд-во РУДН, 1999. 58 с.

2. Бойко Е.Р., Бичкаева Ф.А. Фосфолипидный профиль у жителей европейского Севера России // Физиология человека. 2000. Т. 26, № 2. С. 105-110.

3. Гудков А.Б., Теддер Ю.Р. Характеристика метаболических изменений у рабочих при экспедиционно-вахтовом режиме труда в Заполярье // Физиология человека. 1999. Т. 25. № 3. С. 138-142.

4. Кривощеков С.Г., Леутин В.П., Чухрова М.Г. Психофизиологические аспекты незавершенной адаптации. Новосибирск, 1998. 100 с.

5. Фатеева Н.М. Влияние условий Тюменского Севера на биоритмы гемодинамики, гемостаза и липидный обмен здорового человека // Сб. трудов III международной конференции «Болезни цивилизации в аспекте В.И. Вернадского». М., 2005. С. 71-72.

6. Фатеева Н.М. Временная организация функций здорового человека при адаптации к условиям Крайнего Севера // Сб. трудов Медицинские и психолого-педагогические проблемы сохранения здоровья человека: труды Всероссийской научно-практической конференции. Тюмень-Шадринск: Изд-во ОГУП «Шадринский Дом Печати», 2011. С. 95-99.