С.Н.Игнатьева, Л.Н.Терновский, Н.В.Соловьева

Государственная медицинская академия, Архангельск

Изменения метаболических свойств клеток крови у студентов в течение учебного года на Европейском Севере

Климат Европейского Севера отличается рядом особенностей. Для него характерны низкая температура воздуха, высокая влажность, резкие перепады барометрического давления, значительная сезонная фотопериодичность и колебания геомагнитной активности. Влияние этих факторов усугубляется загрязнением окружающей среды, а также сложной социально-экономической обстановкой [1—6]. В связи с этим изучение механизмов приспособления, резервных возможностей организма, тесно связанных с пониманием закономерностей поддержания и восстановления энергетического гомеостаза в организме, при действии экстремальных факторов Европейского Севера в процессе трудовой деятельности является одной из важнейших биологических проблем.

Оценка состояния здоровья, донозологическая диагностика основываются на данных лабораторного исследования. Перечень лабораторных показателей велик и имеет тенденцию к расширению. Кроме общеизвестных гематологических и биохимических показателей в настоящее время широко внедряются методы цитохимической диагностики, с помощью которой появляется возможность для изучения роли окислительно-восстановительных ферментов — дегидрогеназ, участвующих в основных внутриклеточных процессах обмена, а также фосфатаз, катализирующих все виды тканевого обмена, протекающие с участием фосфорных соединений.

В связи с этим нами было проведено цитохимическое исследование ферментов митохондриальной сукцинатдегидрогеназы (СДГ), глутаматдегидрогеназы (ГДГ) лимфоцитов периферической крови по методу Р.П.Нарциссова ⁷; кислой и щелочной фосфатазы (КФ, ЩФ) нейтрофилов по A.F.Goldberg, T.Barka ⁸ у студентов III курса АГМА. В процессе математической обработки у дегидрогеназ определялись коэффициенты Q (средняя), V (вариация), А (асимметрия), Е (эксцесс), H (энтропия). Всего было обследовано 630 студентов; из них 324 — мужчины, 306 — женщины. Все они уроженцы Европейского Севера и, следовательно, адаптированы к местным условиям, а к III курсу они были адаптированы и к обучению в вузе ⁹. исследования активности ферментов проводили в сентябре — начале учебного года (контрольные данные); в декабре — конец осеннего семестра; январе — зимняя экзаменационная сессия; феврале — начало весеннего семестра; мае — конец учебного года; июне — летняя экзаменационная сессия и в июле — летние каникулы.

Материалы обработаны с помощью стандартных статистических программ. Достоверность различий оценивали с помощью t-критерия Стьюдента. За достоверность принимали различия на уровне значимости 95% ( p < 0,05).

Было установлено, что как митохондриальные, так и лизосомальные ферменты имеют различную активность в зависимости от времени учебного года и психоэмоционального статуса, особенно при напряжении во время экзаменов. Данные представлены в табл. 1—3 и на рис. 1, 2.

В декабре, конце осеннего семестра, мы наблюдали снижение средней активности СДГ ( p < 0,001) и разнообразия клеток по энзиматической активности (p < 0,001) по сравнению с контролем (сентябрь), но увеличение резерва клеток с типичной активностью фермента в ядре популяции (p < 0,05). Средняя активность ГДГ оставалась такой же, как и в контроле, но при этом резерв клеток уменьшался (p < 0,05); в это же время увеличивалась активность фосфатаз. В феврале, начале весеннего семестра, средняя активность СДГ возрастала по сравнению с декабрем (p < 0,001), повышалось разнообразие клеток по активности фермента (p < 0,001), но наблюдалось некоторое снижение резерва клеток с типичной активностью в ядре популяции; в это же время отмечалось увеличение активности ГДГ по сравнению с декабрем (p < 0,001), сохранялось аналогичное разнообразие клеток и проявлялась тенденция к уменьшению резерва клеток в ядре популяции; активность фосфатаз в феврале уменьшалась (p < 0,01). В мае по сравнению с февралем произошло снижение средней активности СДГ, разнообразия клеток по энзиматической активности, увеличение их разнородности и уравновешенности (p < 0,001) с некоторым уменьшением резерва клеток; одновременно увеличивалась средняя активность ГДГ (p < 0,001), разнообразие клеток (p < 0,01), но несколько уменьшался резерв клеток с типичной активностью; активность фосфатаз при этом возрастала (p < 0,05).

В периоды психоэмоционального напряжения — экзаменационные сессии — наблюдалось повышение средней активности СДГ, ГДГ, но, однако, во время зимней сессии дегидрогеназы были активнее, чем во время летней. В периоды увеличения активности дегидрогеназ в январе возрастало разнообразие клеток, но падал резерв клеток с типичной активностью. В это же время активность фосфатаз снижалась.

Летом наблюдалось падение средней активности СДГ и ГДГ, но внутри структуры популяции происходила компенсация за счет накопления клеток с высокой активностью, так как коэффициент асимметрии снижался.

В условиях Европейского Севера подобные колебания активности ферментов клеток крови могут быть связаны с климатическими особенностями, а при обучении в вузе еще и с расходами энергии во время учебы и экзаменационной сессии, а также с характером питания зимой и летом. Энергия необходима как для нужд организма, так и для самой клетки, поэтому взаимоотношения исследуемых ферментов могут говорить об адаптации на уровне клетки в целях сохранения гомеостаза и здоровья ^10—15.

Установлены корреляционные взаимосвязи ферментного статуса СДГ, ГДГ лимфоцитов крови, активности КФ, ЩФ нейтрофилов с внешними и внутренними факторами, определяющими жизнедеятельность и работоспособность организма. Изучение влияния гелиогеофизических и погодных факторов на ферментный статус лимфоцитов крови позволило установить разноплановые влияния этих характеристик. Так, напряженность магнитного поля приводит к депрессии средней активности СДГ (r=–0,64), которая одновременно сопровождается увеличением активности КФ (r=0,24), ЩФ (r=0,35) нейтрофилов; продолжительность светового дня имеет обратную корреляцию с активностью СДГ (r=–0,15), ГДГ (r=–0,16), КФ (r=–0,54).

Определение корреляции с внутренними факторами выявило взаимосвязь дегидрогеназ и фосфатаз со значениями гемодинамики, ЭКГ, сердечного ритма, а также с показателями психоэмоциональной сферы студентов.

Колебания активности дегидрогеназ и фосфатаз в клетке можно расценивать как своеобразную компенсацию на молекулярно-клеточном уровне, но в то же время в состоянии стресса, когда основная нагрузка падает на систему гипофиз — щитовидная железа, можно говорить о некоторой дезорганизации цикла Кребса.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о волнообразных адаптивных изменениях клеточного метаболизма у студентов в течение учебного года. При низкой энергопродукции клетка может сохранять достаточные резервы для обеспечения гомеостаза. Однако в состоянии стресса адаптивная внутриклеточная перестройка метаболизма может привести к значительному снижению энергообеспеченности организма и стать фактором риска возникновения заболеваний, что следует учитывать при оценке состояния здоровья студентов.

Литература

1. Данишевский Г.М. Патология человека и профилактика заболеваний на Севере. М: Медицина; 1968; 412 с. Казначеев В.П. Современные аспекты адаптации. Новосибирск: Наука; 1980; 192 с.

2. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Марачев А.Г., Милованов А.П. Патология человека на Севере. М: Медицина; 1985; 416 с.

3. Бойко Е.Р. Физиологические особенности метаболических и адаптивных реакций у человека в условиях Севера. Автореф. дис. … докт. мед. наук. М; 1994.

4. Шрага М.Х. Внешняя среда и вопросы здоровья населения на Европейском Севере (Архангельский регион). В кн.: Тез. докл. регион. научн. конференции. Архангельск; 1992; с. 146.

5. Теддер Ю.Р., Гудков А.Б., Дегтева Г.Н., Симонова Н.Н. Актуальные вопросы физиологии и психологии вахтового труда в Заполярье. Архангельск; 1996; 127 с.

6. Агаджанян Н.А., Ермакова Н.В. Экологический портрет человека на Севере. М: Крук; 1997; 208 с.

7. Нарциссов Р.П. Архив анат, гистол и эмбриол 1969; 5: 85—91.

8. Здоровье студентов. Под ред. акад. РАМН Н.А. Агаджаняна. М: Изд-во РУДН; 1997; 199 с.

9. Goldberg A.F., Barka T. Nature 1962; 4338(195): P. 297.

10. Булыгин Г.В. Структурно-метаболический статус лимфоцитов крови в динамике начального периода адаптации человека к условиям Заполярья. Вестник РАМН 1983; 8: 43—46.

11. Панин Л.Е. Биохимические механизмы стресса. Новосибирск: Наука; 1983; 232 с.

12. Терновский Л.Н. Оптимизация адаптации к факторам среды обитания Европейского Севера: Автореф. дис. … докт. мед. наук. М; 1996.

13. Нарциссов Р.П. Диагностические и прогностические возможности клинической цитохимии в педиатрии. Акт. речь на торж. собр., посвященном

14. 75-летию института педиатрии РАМН. М; 1997;45 с.

15. Шурлыгина А.В., Литвиненко Г.И., Дергачева Т.И., Труфакин В.А. Суточные и сезонные вариации активности дегидрогеназ лимфоцитов крови при вторичном иммунодефицитном состоянии у женщин с острыми воспалительными гинекологическими заболеваниями неспецифической этиологии. Бюл эксперим биол и медицины 1998; 125 (5): 576—578.