Влияние общего стажа военной службы и службы в экстремальных климатических условиях на показатели сердечно-сосудистой системы

Полный текст

АКТУАЛЬНОСТЬ

Оптимизация адаптации к экстремальным климатическим условиям — одна из фундаментальных задач, направленная на повышение эффективности труда и здоровьесбережение военнослужащих и лиц, задействованных в приоритетных отраслях экономики. Совокупность климатогеографических и экологических характеристик Арктического региона: гипобарическая гипоксия, низкие температуры, особенности фотопериодичности, электромагнитные возмущения и магнитные бури, воздействие космического излучения и геомагнитных флуктуаций, «холодовая гипоксия», вызванная ростом коэффициента утилизации кислорода тканями, приводит к напряжению механизмов регуляции сердечно-сосудистой системы, что определяет повышенные требования к состоянию здоровья военнослужащих [5]. Субтропический климат с устойчиво высокой температурой так же замедляет утилизацию кислорода тканями, что может приводить к росту артериального давления, сужению артериол и перегрузке миокарда, что также обусловливает повышенные требования к сердечно-сосудистой системе [3]. Вместе с тем мы не смогли обнаружить в доступной нам литературе сравнительных исследований адаптации сердечно-сосудистой системы к условиям арктического и субтропического поясов. Однако обратное исследование, направленное на оценку адаптации к условиям умеренного климатического пояса у лиц, родившихся в условиях арктических и субтропического регионов, продемонстрировало ряд общих черт и значимых отличий [1].

Цель — оценить показатели сердечно-сосудистой системы у военнослужащих в зависимости от стажа военной и от экстремальных климатических условий.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В одномоментное рандомизированное поперечное исследование были включены 313 мужчин-военнослужащих по контракту, по результатам медицинского освидетельствования военно-врачебной комиссией признанных годными к военной службе, к службе по военно-учетной специальности, проходящих службу в Российской Федерации. Возраст участников эксперимента составил от 28 до 40 лет. Обследуемые были объединены в три группы: 1-я группа — 97 человек, проходящих службу в арктическом поясе (28–40 лет), 2-я группа — 129 человек, проходящих службу в умеренном поясе (28–40 лет), 87 человек, проходящих службу в условиях среднегорья субтропического пояса. Альтернативным способом группировки стало распределение военнослужащих по времени пребывания в текущих климатогеографических условиях на группы со стажем менее 5 лет, 5–10 лет и более 10 лет. Обследование проводилось в марте–апреле. Все участники были проинформированы о проведении исследования и дали на него информированное добровольное согласие. Проводилась пульсоксиметрия на приборе Berry BM1000B и оценка регионарного кровообращения с использованием прибора АнгиоСкан-01П на основе исследования формы объемной пульсовой волны фотоплетизмографическим датчиком.

Определяли систолическое (САД) и диастолическое (ДАД) артериальное давление (мм рт. ст.), частоту сердечных сокращений (уд./мин), жесткость сосудов по данным фотоплетизмографии в условных единицах, сатурацию кислородом артериальной крови (SpO₂) в процентах. Статистическую обработку данных выполняли при помощи электронных таблиц Microsoft Excel 2019 и SPSS Statistics 26.

Перед началом анализа проверяли соответствие распределения всех количественных показателей закону нормального распределения при помощи критерия Шапиро – Уилка. Исследуемые группы были охарактеризованы при помощи среднего арифметического значения и стандартного отклонения (X ± SD). Для качественных данных основной характеристикой являлось число военнослужащих, соответствующих диапазону значений критерия и процент общей выборки.

Для оценки значимости различий средних значений количественных показателей использовали тест Краскела – Уоллиса. При оценке частот встречаемости проверка гипотезы о происхождении групп, сформированных по качественному признаку, из одной и той же популяции проводилась на основе построения таблиц сопряженности наблюдаемых и ожидаемых частот с применением критерия хи-квадрат Пирсона. При статистической обработке таблиц 2 × 2 и при количестве ячеек менее 5 использовался точный критерий Фишера. Различия признавали значимыми при p < 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

У военнослужащих, проходящих службу в условиях арктического пояса, в отличие от службы в умеренном климатическом поясе, выявлен комплекс изменений, включающий рост доли лиц с артериальной гипоксемией до 15,0–15,3 %, повышение САД (125,1 ± 13,5 мм рт. ст.) и ДАД (81,9 ± 6,9 мм рт. ст.), частоту сердечных сокращений (77,0 ± 12,2 уд./мин), увеличение жесткости сосудов до 3,1 ± 16,2 усл. ед. было связано с ростом доли военнослужащих с типом пульсовой волны А, соответствующей жесткой стенки артерии (13,4 %; у служащих в умеренном поясе только 5,7 %), и снижением доли лиц с типом пульсовой волны С, соответствующей высокой эластичности артериальной стенки (81,4 %; у служащих в умеренном поясе 94,3 %).

У проходящих службу в условиях субтропического пояса наблюдался комплекс перестроек, аналогичный изменениям в условиях арктического пояса. Выявлено также увеличение доли военнослужащих с артериальной гипоксемией. Увеличение жесткости сосудов было менее выражено — до –7,5 ± 13,9, но охватывало больший процент выборки. Рост доли военнослужащих с типом пульсовой волны А, соответствующей жесткой стенке артерии, достигал 25,0 % (у служащих в арктическом поясе 13,4 %) и со снижением доли лиц с типом пульсовой волны С, соответствующей высокой эластичности артериальной стенки (69,3 %; у военнослужащих в арктическом поясе 81,4 %). Однако систолическое артериальное давление не увеличено (табл. 1).

 

Таблица 1. Функциональные показатели военнослужащих, проходящих службу в различных климатогеографических поясах

Table 1. Functional indicators of military personnel undergoing military service in various climatogeographic zones

Показатель / Indicator		Климатический пояс / Climate zone			p
		арктический / arctic	умеренный / moderate	субтропический / subtropical
Систолическое артериальное давление, мм рт. ст. / Systolic blood pressure, mm Hg (X ± SD)		125,1 ± 13,5	121,7 ± 16,7	118,5 ± 14,8	0,01
Диастолическое артериальное давление, мм рт. ст. / Diastolic blood pressure, mm Hg (X ± SD)		81,9 ± 6,9	79,1 ± 5,8	79,0 ± 9,1	0,237
Частота сердечных сокращений, уд./мин / Heart rate, beats/min (X ± SD)		77,0 ± 12,2	74,1 ± 10	74,6 ± 11,7	0,097
Фотоплетизмография / Photoplethysmography
Жесткость сосудов, усл. ед. (норма: от –40 до –5) / Vascular stiffness, standard units (norm: –40 to –5), (X ± SD)		3,1 ± 16,2	–17,8 ± 11,9	–7,5 ± 13,9	<0,001
Тип пульсовой волны, n человек (% выборки) / Pulse wave type, n people (% of the sample)	А — жесткая стенка артерий / A — the hard wall of the arteries	13 (13,4)	4 (5,7)	22 (25,0)	<0,001
	В — средняя жесткость артериальной стенки / B — the average stiffness of the arterial wall	5 (5,2)	0	5 (5,7)
	С — высокая эластичность артериальной стенки / C — high elasticity of the arterial wall	79 (81,4)	66 (94,3)	61 (69,3)
Показатели периферического насыщения кислородом / Indicators of peripheral oxygen saturation
SpO2,% (Х ± SD)		96,6 ± 1,4	97,7 ± 1,0	96,5 ± 1,1	<0,001
Норма — 96–99 %, n человек (% выборки) / The norm is 96–99 %, n people (% of the sample)		83 (84,7)	93 (98,9)	74 (84,1)	<0,001
Артериальная гипоксемия, n человек (% выборки) / Arterial hypoxemia, n people (% of the sample)		15 (15,3)	1 (1,1)	14 (15,9)

Примечание. Полужирным шрифтом выделены статистически значимые различия. (Х ± SD) — среднее арифметическое значение и стандартное отклонение. Note. Statistically significant differences are highlighted in bold. (Х ± SD) — arithmetic mean and standard deviation.

 

При разделении участников на группы по стажу установлено, что по мере роста срока службы постепенно нарастает жесткость сосудов с –16,7 ± 14,2 в первые 5 лет, до –8,0 ± 14,3 в 5–10 лет и до 0,5 ± 16,0 усл. ед. у военнослужащих со сроком службы более 10 лет.

Однако по большинству других показателей преимущественно достоверные различия приходятся или на короткий (до 5 лет) или длительный (более 10 лет) срок службы. Так, в группе до 5 лет службы отмечается достоверное снижение САД до 117,3 ± 20,1 мм рт. ст., а в группе военнослужащих со сроком службы более 10 лет достоверно повышено среднее САД до 127,8 ± 11, 8 мм рт. ст. При сроке службы более 10 лет также отмечен достоверный рост доли военнослужащих с артериальной гипоксемией до 14,8 %, что сопровождается достоверным снижением средних показателей сатурации крови до 96,6 ± 1,4 %. В группе военнослужащих со сроком службы более 10 лет достоверно увеличена доля лиц с типом пульсовой волны А, соответствующей жесткой стенке артерии до 20,9 %. Особенный статус групп военнослужащих со сроком службы до 5 лет и более 10 лет подтверждает достоверно более высокая доля лиц с типом пульсовой волны С, соответствующей высокой эластичности стенки артерии (92,6 %) в группе военнослужащих со сроком службы 5–10 лет (табл. 2).

 

Таблица 2. Функциональные показатели военнослужащих в зависимости от стажа службы

Table 2. Functional indicators of military personnel depending on the length of military service

Показатель / Indicator		Стаж по группам / Experience in groups			p
		до 5 лет	5–10 лет	>10 лет
Систолическое артериальное давление, мм рт. ст. / Systolic blood pressure, mm Hg (X ± SD)		117,3 ± 20,1	123,3 ± 7,5	127,8 ± 11,8	0,001
Диастолическое артериальное давление, мм рт. ст. / Diastolic blood pressure, mm Hg (X ± SD)		78,1 ± 7,2	79,8 ± 7,1	83,1 ± 7,5	0,022
Частота сердечных сокращений, уд./мин / Heart rate, beats/min (X ± SD)		74 ± 11	76 ± 10	75 ± 12	0,498
Жесткость сосудов, усл. ед. (норма: от –40 до –5) / Vascular stiffness, standard units (norm: –40 to –5), (X ± SD)		–16,7 ± 14,2	–8,0 ± 14,3	0,5 ± 16,0	<0,001
Тип пульсовой волны, n человек (% выборки) / Pulse wave type, n people (% of the sample)	А — жесткая стенка артерий / A — the hard wall of the arteries	8 (12,3)	5 (7,4)	24 (20,9)	0,016
	В — средняя жесткость артериальной стенки / B — the average stiffness of the arterial wall	2 (3,1)	0	7 (6,1)
	С — высокая эластичность артериальной стенки / C — high elasticity of the arterial wall	55 (84,6)	63 (92,6)	84 (73,0)
Показатели периферического насыщения кислородом / Indicators of peripheral oxygen saturation
SpO2,% (X ± SD)		97,2 ± 1,2	97,2 ± 1,1	96,6 ± 1,4	0,002
Норма — 96–99 %, n человек (% выборки) / The norm is 96–99 %, n people (% of the sample)		63 (90,0)	78 (96,3)	104 (85,2)	0,039
Артериальная гипоксемия, n человек (% выборки) / Arterial hypoxemia, n people (% of the sample)		7 (10,0 %)	3 (3,7 %)	8 (14,8 %)

Примечание. Полужирным шрифтом выделены статистически значимые различия. (Х ± SD) — среднее арифметическое значение и стандартное отклонение. Note. Statistically significant differences are highlighted in bold. (Х ± SD) — arithmetic mean and standard deviation.

 

Абсолютный или относительный недостаток кислорода является общей чертой многих сердечно-сосудистых заболеваний, что может способствовать их манифестации и прогрессированию [11]. Критическую роль в транспорте кислорода по сосудистому руслу, а также при переносе и утилизации тканями играет эндотелий — первый слой клеток, контактирующий с кровью. На гипоксию эти клетки реагируют секрецией HIFs — группой транскрипционных факторов [13], что вызывает рост экспрессии генов VEGF и эндотелиальной NO-синтазы (eNOS), и как следствие увеличение синтеза эндотелиального фактора роста и индуцибельной eNOS [12]. В свою очередь, это увеличивает синтез монооксида азота в результате окисления L-аргинина в присутствии НАДФН, с образованием L-цитруллина и НАДФ.

Биологические эффекты оксида азота опосредованы его концентрацией. Малые физиологические концентрации NO (<10^–6 М), которые сопровождают функционирование конститутивных изоформ eNOS, оказывают цито- и нейропротекторное действие. В обычном состоянии eNOS в 80 % является конститутивной и в 20 % — индуцибельной ферментативной формой [6], но когда доля последней возрастает, у NO проявляется цитотоксическое и провоспалительное действие. Окисленные липопротеины низкой плотности подавляют синтез NO в тромбоцитах, стимулируют их агрегацию, образование тромбоксана А2 и серотонина, приводя к развитию эндотелиальной дисфункции [4], что может обусловливать рост жесткости стенки сосудов по мере увеличения стажа службы в исследуемых климатических зонах.

При стаже службы до 5 лет рост САД, вероятно, связан с описанной выше активацией и повреждением эндотелиальных клеток, приводящими к патологическому ответу даже на обычные стимулы в виде вазоконстрикции, тромбообразования, усиления клеточной пролиферации, гиперкоагуляции с внутрисосудистым отложением фибриногена [2]. В росте САД свою роль также играет развитие общего адаптационного синдрома как универсального индикатора адаптационно-приспособительных реакций организма [10].

Однако тип пульсовой волны, соответствующий типу А, жесткая стенка артерий появляется только спустя более чем 10 лет службы, что свидетельствует о структурных перестройках. Патоморфологический субстрат такой степени жесткости артериального русла — артериосклероз, характеризующийся постепенным уменьшением в сосудистой стенке содержания эластина и повышением коллагена [8]. Эластин является наиболее инертным веществом в организме и обладает периодом полураспада в несколько десятилетий, поскольку его молекулы стабилизированы поперечными сшивками, но их разрушение в результате длительного воспаления под действием матричных металлопротеиназ предрасполагает к минерализации кальцием и фосфором [7].

Интересно, что влияние арктического и среднегорья субтропического типов климата на показатели сердечно-сосудистой системы имеет много общего, что, вероятно, связано с нарушением утилизации кислорода тканями, наблюдаемым в обоих случаях. Литературные данные свидетельствуют, что перестройка системы кровообращения у лиц, мигрировавших в арктический пояс, протекает стадийно, формируя фазу дестабилизации (до 2 лет), фазу стабилизации (от 2 до 4 лет), переходный период (от 4 до 7–10 лет) и фазу истощения (более 10 лет) [9]. Адаптация систем к экстремальным климатическим условиям протекает асинхронно, и во время смены адаптационных периодов организм человека находится в разбалансированном состоянии. Это согласуется с данными, полученными в нашем исследовании.

ВЫВОДЫ

1. Наиболее важными периодами военной службы, требующими повышенного внимания к профилактике заболеваний сердечно-сосудистой системы, являются интервалы до 5 лет и после 10 лет стажа.
2. С увеличением длительности пребывания в неблагоприятных климатических условиях арктического и среднегорья субтропического поясов происходит истощение сердечно-сосудистой системы в виде снижения сатурации и нарастания артериальной гипоксемии с перестройкой сосудистых реакций по гипертоническому типу при стаже более 10 лет.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

ADDITIONAL INFORMATION

Authors' contribution. Thereby, all authors made a substantial contribution to the conception of the study, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the article, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the study.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

Об авторах

Алексей Анатольевич Семенов

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова; Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Email: semfeodosia82@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1977-7536

канд. мед. наук, докторант кафедры патологической физиологии

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Алексей Викторович Лемещенко

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Автор, ответственный за переписку.
Email: lav_1981@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6786-2332

канд. мед. наук, докторант кафедры патологической физиологии

Россия, Санкт-Петербург

Владимир Владимирович Криштоп

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Email: chrishtop@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9267-5800

канд. мед. наук, доцент кафедры морфологии

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

Дополнительные файлы