Типы саморегуляции сердечно-сосудистой системы в разные сезоны года (%) (по: Раппопорт ж. Ж., 1979)

Система крови отвечает на перегревание организма значительными изменениями. Тучные клетки и базофильные лейкоциты реагируют у неадаптированных детей на повышение температуры крови быстрой дегрануляцией, секретируя в кровь гепарин и гистамин.

Таким образом, у неадаптированных детей во многих системах происходят значительные функциональные сдвиги, которые обеспечивают им успешную адаптацию к условиям аридной зоны. Исследователями установлено, что эти дети по физическому и функциональному развитию часто превосходят детей коренных жителей.

При исследовании влияния жаркого климата на функциональное состояние организма жителей пустынь изучают, в первую очередь, терморегуляцию организма, показателем которой является температура тела. Было показано, что у детей коренного населения в возрасте 4-6, 7-8, 12-14 лет температура находится в пределах 36,4-36,6С. Относительно высокие (хотя и не выходящие из указанных пределов) величины температуры тела наблюдаются у детей более младшего возраста.

Данные о химической терморегуляции были получены при исследовании газообмена и величин энергетических затрат. Результаты исследования убеждают в том, что среднегодовой уровень основного обмена у детей коренного населения, в возрасте 12-14 лет не отличается от стандартов более, чем на 5%. В то же время у детей младшего возраста основной обмен оказался значительно пониженным, по сравнению с теми же стандартами. У девочек это понижение было выражено вдвое сильнее, чем у мальчиков. Такого рода снижение уровня основного обмена особенно характерно для детей в возрасте 4-6 и 7-8 лет. У подростков 12-14 лет наблюдалось незначительное понижение среднегодового уровня основного обмена, причинами которого являются высокая температура окружающей среды, угнетающая окислительные процессы в тканях внутренних органов, низкая калорийность питания и слабое развитие мышечной системы.

Водный обмен у жителей пустынь адаптирован к большим объемам испаряемой жидкости. У детей местного населения он в полтора раза выше, чем у детей средней полосы, живущих в тех же районах.

Максимальное артериальное давление у детей аридной зоны находится на более низком уровне, чем у жителей средней полосы. Наиболее низкие величины зарегистрированы у детей 4-6 и 7-8 лет, т.е. в том же возрасте, когда происходило снижение величины основного обмена, отмечался повышенный уровень потоотделения, кожной температуры и температуры тела.

Минимальное давление у местных мальчиков в возрасте 12-14 лет было выше, чем у девочек (на 2,2 мм рт. ст.). Учитывая адекватность общего функционирования системы терморегуляции, надо признать, что низкий уровень максимального и минимального давления в аридных условиях не является выражением функциональной слабости сердечно-сосудистой системы.

Оценивая терморегуляционное значение отмеченных возрастных сдвигов физиологических функций нужно отметить, что и по характеристике внешнего дыхания дошкольники и младшие школьники имеют более высокую частоту дыхания, чем это характерно для умеренной климатической зоны.

Адаптация детского организма к условиям тропиков.

Попадая в тропики, ребенок подвергается действию высокой температуры и влажности. Афферентное звено – терморецепторы в коже – получают раздражение и сообщают об этом по спиноталамическому пути центральному звену. Гипоталамус подключает к работе эфферентное звено.

Деятельность эфферентного звена преследует одну цель – поддержание постоянной температуры тела, но разными путями:

1. – снижением теплопродукции;

2. – повышением теплоотдачи.

Снижение теплопродукции достигается за счет активации биохимических реакций с низким КПД (гликолиз, перекисное окисление липидов), что, в свою очередь, влечет за собой понижение основного обмена. У детей 4-6 лет в тропиках основной обмен снижается, по сравнению со стандартными величинами, примерно на 3%, у детей 8-12 лет примерно на 5%. Они меньше двигаются, у них ослаблено внимание. Следует отметить, что данные реакции присущи ребенку только в начальной фазе адаптации. В дальнейшем активность к детям возвращается, но основной обмен продолжает оставаться низким, что является характерной чертой адаптации к тропикам.

Снижение основного обмена связывают с деятельностью щитовидной железы. Активность последней под воздействием высокой температуры угнетается, что обусловливает уменьшение выделения в кровь тиреоидных гормонов – тироксина и трииодтиронина, понижающих энергетический обмен вследствие уменьшения активного транспорта через клеточные мембраны ионов калия и натрия в почках, мышцах, печени, то есть в главных органах теплообразования.

Снижение основного обмена может произойти также вследствие уменьшения аппетита и нежелания принимать жирную пищу. О причинах исчезновения аппетита будет сказано ниже.

Для детского организма намного более выгодно повышение теплоотдачи, чем снижение теплопродукции, так как последнее затрагивает более глубинные биохимические процессы.

Теплоотдача может происходить либо излучением тепла, либо за счет испарения пота с поверхности тела. Конвективное и радиационное излучение тепла при высоких температурах окружающей среды столь мало, что не играет большой роли. Ведущее положение в охлаждении тела при таких условиях занимает потоотделение. Но тут на первый план выступает осложняющий фактор – большая влажность.

С. А. Иосельсон пишет, что при высоких температурах повышение относительной влажности на 50% соответствует подъему температуры еще на 5С. Известно, что высокая влажность препятствует испарению пота с поверхности тела. При 100%-ной влажности испарение будет равно нулю. Но в мире практически нет таких мест, где постоянно поддерживался бы такой уровень количества воды в атмосфере, а значит, испарение пота все-таки возможно, хотя и в меньших количествах. И здесь определяющим фактором становится высокая температура. С повышением температуры увеличивается количество секретируемого пота. Дети-иммигранты начинают потеть при более низких температурах, чем дети-аборигены.

По данным Я. Куно высокая интенсивность потения достигается за счет увеличения количества секретируемого пота имеющимися активными потовыми железами, если ребенок приехал в тропики после двухлетнего возраста, или же за счет вовлечения в работу новых желез, если ребенок младше.

Повышенное потоотделение в тропиках нарушает водно-солевой обмен. Вместе с потом из организма выводится большое количество хлоридов и некоторых других веществ. Вместе с тем, детский организм, как никакой другой, нуждается в минеральных солях. Ему почти в два раза больше нужно железа, кальция, калия, фосфора, чем взрослому. Из-за этого ребенок более, чем взрослый подвержен тепловому истощению вследствие большой потери минеральных веществ.

Постоянное воздействие высокой температуры и влажности приводит к уменьшению количества хлоридов в поте. Повышается уровень температуры окружающей среды, при котором начинается потение, то есть происходит постепенная адаптация ребенка к тропическим условиям.

Интенсивному потению в детском организме способствует кровообращение. При повышении температуры и влажности кровь начинает выполнять одну из главных функций переноса тепла от внутренних органов к поверхности тела. Вследствие этого значительно увеличивается кожный кровоток и объем крови, циркулирующей по периферическим сосудам. Возрастает нагрузка на сердце, о чем свидетельствует увеличение сердцебиений у детей с 80 ударов в минуту до 95 при подъеме температуры на 6С. Вместе с этим наблюдается понижение артериального давления. В целом, у детей отмечена более быстрая и интенсивная реакция кровообращения на изменение окружающих условий, чем у взрослых. По прошествии времени, число сердечных сокращений снижается при остающемся неизменно низком артериальном давлении.

Одним из следствий увеличения тока крови по периферическим сосудам и, соответственно, ее оттока от внутренних органов, является угнетение функции желудочно-кишечного тракта. Оно сопровождается уменьшением секреции соляной кислоты и пепсина (которая у детей и так невысока), атонией двигательного аппарата пищеварительного тракта. Вышеперечисленные факторы влекут за собой ухудшение перевариваемости пищи. И. А. Кассирский и Н. М. Плотников указывают на зависимость широкого распространения заболеваний, связанных с пониженной кислотностью в тропиках, от угнетающего действия высокой температуры и влажности. В данном случае адаптации будет способствовать переход на потребление и переваривание пищи в ночное время. Стимуляторами пищеварения могут служить такие приправы, как чеснок, лук, красный перец. Это подтверждается тем, что в тропических условиях у детей повышается потребность в витаминах, остром и кислом.

Существенное место в процессе адаптации принадлежит вегетативной нервной системе, которая является основным регулятором функций внутренних органов. Во многом успех адаптации детского организма к тропикам зависит от того, насколько адекватно реагирует вегетативная нервная система на изменение условий окружающей среды. Исследования доказали, что выраженные адаптивные реакции вегетативной нервной системы протекают в течение порядка 1,5 лет. При этом большая нагрузка ложится на симпатический отдел, по сравнению с парасимпатическим. Таким образом, процесс адаптации детского организма к условиям тропиков происходит постепенно и зависит от состояния вегетативной нервной системы.

Исследователи отмечают, что в различных климато-географических зонах наблюдается единство возрастных изменений, но существуют различия в темпах этих изменений. По правилу Аллена, при продвижении с севера на юг имеет место увеличение линейных размеров тела и органов, что подтверждается морфо-соматически ми показателями жителей тропиков. Для них характерна незначительная жировая прослойка, уменьшение диаметра конечностей с увеличением их в длину. При обследовании детей и подростков наблюдается та же картина: отставание от европейских детей в весе по отношению к длине тела, в скорости изменения пропорций тела; опережение по соотношению поверхности тела. Следует также отметить, что отличие негроидов от европеоидов проявляется уже на сороковой неделе внутриутробной жизни.

Одной из выраженных адаптивных черт детей-аборигенов является снижение уровня основного обмена, которое отмечают большинство исследователей. Прослеживается достоверная зависимость снижения обмена от высоких широт к низким.

Эту зависимость Т. И. Алексеева (1977) объясняет тремя обстоятельствами:

1. – ультрафиолетовая радиация. Она влияет через ингибирование окислительных процессов, происходящих в организме;

2. – уменьшение мышечной массы. Интенсивность уровня основного обмена определяется интенсивностью окислительно-восстановительных реакций в мышцах и печени, а так как мышечная масса у аборигенов снижена, то, соответственно, снижается уровень обмена;

3. – углеводная диета. Проводя исследования рациона питания этнических групп тропиков, было выявлено преобладание в пище углеводов над жирами и животными белками, плюс его относительно низкая калорийность.

Ни один из этих факторов, видимо, не является первостепенным. Именно действуя в комплексе они достигают своего результата – снижения уровня основного обмена, которое влечет за собой понижение теплопродукции и, в итоге, более комфортную жизнь в тропиках.

Системы кровобращения и крови в тропиках имеют ряд приспособительных особенностей.

Кровь детей-аборигенов содержит большое количество гамма-глобулинов, что может быть объяснено двумя причинами. Первая из них – это нахождение в тропических районах большого количества инфекционных паразитов, вызывающих ответную реакцию организма, – повышение иммунитета. Еженедельное введение детям профилактических средств снижает содержание гамма-глобулина, но все равно, их количество в 1/3 превышает количество у взрослого человека, живущего в умеренных широтах.

Второй причиной может являться то, что для тропиков просто характерно высокое содержание гамма-глобулинов. Это доказывает тот факт, что в Каракасе (Венесуэла, Южная Америка), где малярия практически не распространена, уровень гамма-глобулинов остается высоким.

Общая закономерность, характерная для детей тропических областей, это снижение артериального давления. Данный факт связывают с интенсивностью воздействия УФ-радиации. С увеличением воздействия снижается давление. Таким образом, можно сделать вывод, что артериальное давление имеет географическую зональность – общее повышение от экватора к полюсам.

На давление крови также влияет пигментация кожи и эффективность синтеза витамина С, что косвенно тоже зависит от ультрафиолетовой радиации. В цифровых значениях артериальное давление у жителей тропических областей Индии, Америки, Африки примерно на 20 мм рт. ст. ниже нормального давления жителей умеренных широт.

При рассмотрении физиологии детей-аборигенов тропиков нельзя обойти стороной один из самых важных терморегуляционных процессов – потоотделение. Его особенностями в данных условиях является то, что дети-аборигены начинают потеть при более высоких температурах окружающей среды. Пот выделяется мельчайшими каплями, которые, смешиваясь с кожным салом, не стекают, а тут же испаряются, чем достигается более эффективное охлаждение кожи. Степень раздражения, необходимая для начала потения, свидетельствует о меньшей реактивности центра потоотделения, которая зависит от определенного механизма, угнетающего работу центра. Этот механизм полностью формируется у аборигенов к подростковому возрасту.

Большая интенсивность потения у жителей тропиков достигается за счет большого количества активных потовых желез, а не за счет повышения активности имеющихся желез, как это происходит у неадаптированных людей.

Интерес представляет и состав пота. Исследования показали в составе пота низкое содержание хлоридов, витаминов и других элементов. В процентном отношении у японца и филиппинца содержание хлоридов в поте 0,31% и 0,10% соответственно, то есть житель тропических широт примерно в три раза меньше теряет хлора, который является важным электролитом в организме.

Относительно реакций других систем информации меньше. По-видимому, в остальном дети-аборигены тропиков не отличаются от детей умеренных широт. В литературе встречаются данные относительно более быстрого физического и полового развития детей южных широт. Н. М. Воронин подтверждает данное положение, но при условии хорошего, полноценного питания. Однако, как было отмечено выше, не все дети тропической зоны получают таковое. Видимо, в связи с этим, дети, обследованные в Гвинее, Заире и Нигерии были меньше европейских стандартов по весовым и ростовым показателям примерно на 10-20%. Общий же процент новорожденных с низким весом составил 7,5%.

Таким образом, отличительными чертами детей тропических популяций являются: отставание в формировании «широтных» пропорций тела; сниженный уровень основного обмена; пониженное артериальное давление; большое количество гамма-глобулинов в крови; большое количество активных потовых желез; более высокая критическая температура окружающей среды.

Адаптация детей к условиям высокогорья.

На протяжении всей своей жизни человек постоянно попадает в условия измененного кислородного режима, испытывая кратковременные гипоксические состояния в момент рождения, длительного крика, приступов кашля, чрезмерного физического напряжения. Преходящие гипоксические состояния развиваются у детей в связи с перемещением на высоту, но с течением времени организм ребенка способен адаптироваться к этим условиям при помощи изменений в функционировании многих систем.

У детей, попавших в горы, на гипоксию в первую очередь реагирует ЦНС. Процесс торможения претерпевает изменения на высотах 2000-3000 м, а процесс возбуждения – начиная с высоты 4000 м.

У дошкольников на высоте 2000 м изменения ВНД были выражены мало: не выявлено нарушений величин условного, двигательного и мигательного рефлексов и их латентных периодов. Координация движений и работа II сигнальной системы сохранялись на том же уровне, что и при нормальном атмосферном давлении.

У подростков же наблюдались характерные изменения функционального состояния ЦНС. На высоте 2000 м, особенно в первые 2 дня, у большинства обследуемых обоего пола происходили значительные изменения ВНД, выражавшиеся в уменьшении величин условных рефлексов, увеличении их латентных периодов. По мере адаптации (на 10-15 день) сила, подвижность и концентрация основных нервных процессов возрастала. Подъем на большую высоту после 20-ти дневной адаптации не вызывал уже таких значительных сдвигов ВНД, как в первые дни (Колчинская А. З., 1964).

Большую роль в адаптации ребенка к гипоксическим условиям играет система дыхания.

У детей дошкольного возраста МОД и альвеолярная вентиляция увеличиваются на высотах 1000 – 3000 м незначительно. Так, на высоте 1000-2000 м МОД составляет 107-108%, на 3000 м – 112-120% от исходного. Это увеличение МОД происходит преимущественно за счет возрастания частоты дыхательных движений. Дыхательный объем при этом может даже и уменьшаться. Как известно, увеличение МОД за счет учащения дыхания – менее экономичный способ приспособления к недостатку кислорода, т.к. он сопровождается более слабым возрастанием альвеолярной вентиляции, что в свою очередь ведет к ухудшению газообмена между кровью и наружным воздухом. Но в то же время в детском возрасте определенную роль играет фактор, присущий только детскому дыханию. В условиях нормального снабжения 0₂, благодаря частому и поверхностному характеру дыхания, значительной физиологической гипервентиляции и низкому использованию кислорода из каждого литра вдыхаемого воздуха, у детей в альвеолярном и вдыхаемом воздухе содержится большее количество О₂ и меньшее СО₂, чем у взрослых.

Более высокое парциальное давление О₂, в альвеолярном воздухе способствует лучшей диффузии О₂ в кровь, что ведет к более полному насыщению гемоглобина кислородом. Определение респираторных газов в альвеолярном воздухе показало, что при недостатке кислорода во вдыхаемом воздухе у детей также сохраняются более высокие, по сравнению со старшими, относительная (на 1 кг веса и 1 м² поверхности тела) легочная и альвеолярная вентиляция, более высокое РО и более низкое РСО₂, в альвеолярном воздухе. Так, у детей РО альвеолярного воздуха на высоте 2000 м составляет 100 мм рт. ст. При гипоксии сохранение более высокого парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе может играть важную роль, т.к. оно способствует лучшему насыщению артериальной крови кислородом и тем самым уменьшает гипоксемию. Лучшей диффузии кислорода из альвеол в кровь у детей способствует тонкость и нежность альвеолярно-капиллярных мембран.

У подростков на высотах 2000-4000 м недостаток кислорода вызывает усиление дыхания и возрастание МОД, которое обеспечивается увеличением дыхательного объема. На высоте 1000 м величина МОД составляет 100-108%, 2000 м – 100-125%, 3000 м – 90-130%, 4000 м – 140% от исходного. Следовательно, гипоксемия в подростковом возрасте выражена больше, чем у детей дошкольного возраста.

Недостаток кислорода у детей и подростков сказывается на сердечно-сосудистой системе учащением сердечных сокращений и повышением систолического давления. На высоте 2000 м (на второй день пребывания) прирост ЧСС у детей составлял 17,9%±2,7, у подростков 15%+1,8.

К числу приспособительных механизмов у детей дошкольного возраста можно отнести большее, по сравнению с другими возрастами, увеличение кислородной емкости крови за счет возрастания числа эритроцитов и количества гемоглобина (к 6-10 дню пребывания на 2000 м), что является компенсаторным приспособлением, направленным на увеличение доставки кислорода, а тем самым на улучшение артериализации крови в условиях умеренно выраженной гипоксии.

У детей и подростков в первые дни пребывания на высоте возникает несоответствие между потреблением и доставкой кислорода к тканям, которое выражается в увеличении кислородного запроса. Оно объясняется приведенными выше факторами – усилением работы сердца, дополнительным синтезом гемоглобина и образованием эритроцитов, возрастанием глубины и частоты дыхания, что требует увеличения расхода анергии. Высокая активность симпато-адреналовой системы в этот период также приводит к повышению энергетических затрат всеми тканями организма. Следовательно, в ранний период пребывания на высоте 3000-4000 м организм расходует больше энергии, чем в нормальных условиях. Именно поэтому основной обмен повышен, причем чем больше высота, тем выше основной обмен.

Исследования Т.Д. Багдасаровой, проведенные у детей а возрасте 8-16 лет показали, что временная адаптация растущего организма к условиям среднегорья протекает фазно. Начальная фаза для большинства детей характеризуется учащением ритма сердечных сокращений и дыхательных движений, повышением артериального давления, нарастанием легочной вентиляции, повышением общего газообмена, нарастанием содержания гемоглобина, количества эритроцитов и ретикулоцитов крови. Примерно через 2 недели проявляется следующая фаза, в которой сглаживаются первоначальные реакции, но увеличивается глубина дыхания с урежением его и нарастанием жизненной емкости легких. Возрастает утилизация кислорода, повышается кроветворение. К концу месячного пребывания наступает фаза стабилизации функций, близкая к показателям постоянных жителей гор.

Гипоксическое состояние оказывает влияние на все процессы жизнедеятельности коренного населения на протяжении онтогенеза. Уже в последние 3 месяца беременности прирост массы плода в условиях высокогорья начинает отставать, несмотря на выраженное нарастание объема плаценты, поддерживающей необходимые режимы его оксигенации. Новорожденные горцы имеют меньший вес и рост, а темпы роста их впоследствии замедлены в сравнении со стандартами равнинной местности. Половое созревание людей в горах сдвигается к 18-20 годам, а рост тела прекращается лишь к 25-30 годам.

У новорожденных детей в условиях высокогорья имеется повышенное количество эритроцитов, гемоглобина, ретикулоцитов и увеличена функция кроветворения но сравнению с детьми, родившимися на равнине. Однако по мере роста детей эти различия несколько сглаживаются.

Отличительной чертой организма детей высокогорья является высокое кровяное давление в легочных артериях – легочная гипертензия, нарастающая с высотой местности. У этих детей она выражена даже в большей мере, чем у взрослых. «Равнинные» и «высокогорные» дети рождаются с признаками легочной гипертензии, но у детей на равнине в течение 72 часов после рождения давление в малом круге нормализуется, а у детей горцев легочная гипертензия сохраняется, так как в условиях высокогорья мышечный слой легочных артериол фе-тального типа очень чувствителен к действию низкого парциального напряжения кислорода в крови.

В процессе развития у детей, постоянно живущих в горах, происходит увеличение объема легких, аэробной способности, снижение артериального давления, урежение пульса. Проявляется тенденция к пониженной свертываемости крови.

В результате следует отметить, что дети высокогорья имеют относительно высокий уровень приспособленности к недостатку кислорода.

Учитывая напряженность окислительных процессов у приезжих детей, относительно небольшой функциональный резерв органов дыхания и кроветворения, адаптацию детского организма к условиям высокогорья считают сложным и длительным процессом.