Проблема влияния неблагоприятных природных факторов на здоровье населения

Влияние шума на здоровье человека.

Одним из наиболее распространенных и значимых факторов окружающей среды, негативно влияющих на здоровье человека, является шум, что обусловлено главным образом ростом промышленного производства, развитием городского строительства, транспортного движения и т.д. Шумовой дискомфорт в повседневной жизни испытывают более половины жителей больших городов многих стран, что позволяет рассматривать акустические нагрузки как глобальный фактор риска здоровью населения.

Под шумом понимается беспорядочное сочетание разных по силе и частоте звуков. Воздушный шум возникает всегда, когда любая упругая среда (твердое тело, жидкость, воздух) подвергается в силу каких-либо воздействий возмущению. При распространении звуковой волны в воздухе происходит перенос акустической энергии, количество которой и определяет силу звука. Сила, или интенсивность, звука - это количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади поверхности, расположенной перпендикулярно направлению распространения звуковой волны. Единицей измерения силы звука является ватт на метр квадратный (Вт/м²). Единицей измерения частоты звука является герц (Гц) - 1 колебание в 1 с. Человеческое ухо воспринимает звуки в области частот 16…20000 Гц. Наименьшая сила звука, при которой звук воспринимается ухом, составляет 10^-12 Вт/м² на частоте 1000 Гц (слуховой порог или порог слышимости). Верхний порог воспринимаемого звука (болевой порог) составляет 10² Вт/м². Между минимальным и болевым порогами лежит область слухового восприятия.

Источники шума могут быть естественного (природного) и искусcтвенного (антропогенного) происхождения. В естественной среде обитания воздушный шум, как правило, не имеет особого экологического значения. Человек создал множество источников антропогенных постоянных и непостоянных шумов:

· стационарные (промышленные предприятия);

· подвижные, или мобильные (авиационный, автомобильный, железнодорожный транспорт, метро, наземные линии метрополитена);

· внутриквартальные (учреждения бытового обслуживания, магазины, рынки, детские площадки и пр.);

· внутридомовые (жилищно-бытовые шумы).

Шум стал общественным бедствием и опасностью для физического и психического здоровья населения. Являясь общебиологическим раздражителем, шум воздействует на все органы и системы организма. Постоянный и интенсивный шум является причиной многочисленных болезненных расстройств в организме человека. Болевые ощущения, обусловленные шумом, связаны с механическим смещением в системе среднего уха и указывают на достижение прочности барабанной перепонки. Шум оказывает исключительно сильное влияние на умственную деятельность, требующую сосредоточенности и связанную с синтезом и анализом информации. Шум может оказывать неблагоприятное влияние на любой вид человеческой деятельности - будь то умственная или физическая работа. Необходимо обратить внимание и на то, что шум, являясь одним из раздражителей окружающей среды, в сочетании с другими внешними и внутренними факторами способен вызывать хроническую усталость, нарушать отдых и сон. Шумовое воздействие вызывает генерализованную реакцию в коре и подкорковых структурах мозга, что нарушает регуляторную деятельность центральной и вегетативной нервной системы.

Серьезное внимание уделяется вопросам влияния факторов окружающей среды на наследственность. Формирование нарушений здоровья детей в перинатальном периоде преимущественно связано с состояниями, возникающими у матери во время беременности, и обусловлена влиянием материнского организма на плод и загрязнением окружающей среды. Установлено, что плаценты женщин, проживающих в условиях повышенного атмосферного загрязнения, имеют различные признаки угнетения компенсаторно-приспособительных механизмов. Известно более 600 химических веществ, способных проникать от матери к плоду через плаценту и в той или иной степени отрицательно влиять на его развитие. Поэтому нарушения эмбрионального развития тесно связаны с этой способностью ксенобиотиков, в силу чего развитие эмбриона происходит в условиях химизации его внутренней среды.

Доля загрязнения атмосферного воздуха в формирование различных антропометрических показателей новорожденных составляет от 1.1% (окружность головы) до 12.6% (масса тела), а в формирование дисгармонических нарушений весоростовых характеристик при рождении достигает 16.8%.

В ряде работ отмечается, что частота преждевременных родов выше в экологически неблагоприятных условиях [41, с. 54-56]. Установлено, что у беременных подвергшихся сочетанному действию химических веществ и физических факторов, отмечается супрессия клеточного и гуморального иммунитета, а также имеет место высокий титр антител против тканей плодного яйца и плода, что свидетельствует об истощении “блокирующих” сывороточных факторов и ускоряет реакцию отторжения гомотрансплантата.

В г. Новый Уренгой доля загрязнения атмосферного воздуха в изменение сроков внутриутробного развития плода составляет 18.1% и определяется концентрациями сероводорода. По-видимому, комплекс факторов окружающей среды оказывает влияние на антропометрические показатели новорожденных опосредованно, через изменение сроков гестации.

В городе Новый Уренгой отмечаются неблагоприятные климатические условия (факторы) характерные для Крайнего Севера. Город имеет выраженную недостаточность активности ультрафиолетовых лучей. Резкие перепады температуры и влажности воздуха, силы ветра, атмосферного давления создают дискомфортные условия для жизни человека, способствуют изменению ряда физиологических функций и ухудшают его самочувствие. Было установлено, что в г. Новый Уренгой выше распространенность множественных врожденных пороков развития, врожденных аномалий конечностей, заячьей губы.

Проведенный корреляционный анализ уровней загрязнения атмосферного воздуха (пыль, диоксид серы, диоксид азота, оксид серы, оксид углерода, сероводород) и распространенности врожденных аномалий у новорожденных позволил выявить достоверную связь только с концентрациями диоксида азота (r = 0.72). Вместе с тем отмечается достоверная прямая зависимость с количеством автотранспорта (r = 0.98). Можно предположить, что в данном случае играют роль специфические поллютанты, содержащиеся в его выбросах.

Считается, что оценка негативного воздействия загрязнения окружающей среды на заболеваемость детского контингента являются наиболее информативной.

Заболеваемость - наиболее характерная, официально регистрируемая реакция на вредное воздействие окружающей среды, которая отражает как длительное, так и хроническое действие загрязнителя [8, с. 37].

В ряде исследований установлена определенная зависимость между уровнем заболеваемости детей в возрасте до 1 года и экологической ситуацией, причем наиболее часто сообщается о влиянии загрязнения атмосферного воздуха на частоту заболеваний органов дыхания.

Заболеваемость детей в возрасте до 1 года в г. Новый Уренгой имеет тенденцию к росту (Рис. 1, приложение 1).

В сравнении со средними данными за 2003-2007 годы заболеваемость в 2008 году выросла почти на 30%. Наибольшее увеличение зарегистрировано по частоте возникновения заболеваний мочеполовой системы в 2.6 раза, врожденных аномалий в 2.2 раза, состояний, возникающих в перинатальном периоде в 2 раза, анемий на 40%. В 2007 году на первом месте в структуре заболевания органов дыхания - 31.9% (в 2006 году - 36.7%, в 2005 году - 42.1%). На втором месте состояния, возникающие в перинатальном периоде - 27.5% (в 2006 году - 24.4%, в 2005 году - 19.0%). На третьем месте заболевания нервной системы и органов чувств - 14.9% (в 2006 году - 14.5%, в 2005 году - 13.0%). На четвертом месте болезни крови и кроветворных органов - 5.5.% (в 2006 году - 5.9 %, в 2005 году - 5.3%). Уменьшился удельный вес инфекционных заболеваний с 6.8% в 2005 году до 2.4% в 2008 году. В целом интегральный показатель заболеваемости детей в возрасте до 1 года ухудшился с 2001 года в 2.5 раза.

В таблице 3 представлены результаты корреляционного анализа загрязнения атмосферного воздуха в г. Новый Уренгой и показателей заболеваемости органов дыхания детей в возрасте до 1 года (приложение 4).

Как видно из таблицы 1 (приложение 2), подтверждается неблагоприятное воздействие поллютантов атмосферного воздуха на органы дыхания детей. Наибольшее значение имеют серосодержащие вещества, особенно их аддитивное воздействие на верхние дыхательные пути. Повышенные концентрации формальдегида оказывают воздействие на нижележащие отделы респираторного тракта.

В литературе широко обсуждается вопрос о влиянии загрязнения окружающей среды на состояние здоровья детей различных возрастов.

Распространенность заболеваний у детей (от 0 до 14 лет) в г. Новый Уренгой в 2008 году на 34% выше областных показателей, за счет более высокой частоты болезней эндокринной системы, расстройства питания, нарушения обмена веществ и иммунитета; психических расстройств; болезней нервной системы и органов чувств; болезней органов дыхания; болезней мочеполовой системы; врожденных аномалий, болезней костно- мышечной системы; травм и отравлений.

При оценке динамики заболеваемости детей за 2007-08 годы отмечено, что в 2008 году выше среднего многолетнего уровня показатели по следующим нозологическим группам:

болезни костно-мышечной системы (на 189.5%);

врожденные аномалии (на 130.1%);

болезни системы кровообращения (на 119.6%);

болезни органов пищеварения (на 97.1%);

болезни эндокринной системы (на 78.1%);

новообразования (на 77.7%).

С учетом величины показателя заболеваемости и роста в сравнении с многолетним уровнем наиболее значимыми нозологическими группами являются психические расстройства и болезни органов пищеварения. Из отдельных нозологических форм наибольшее эпидемиологическое значение представляют контактные дерматиты; раны, поверхностные травмы и размозжения; близорукость; хронические болезни миндалин и аденоидов.

На первом месте в структуре распространенность болезней органов дыхания - 43.1% (2007 год - 46.3%, 2006 год - 47.2%, 2005 год - 53.2%). На втором месте распространенность болезней нервной системы и органов чувств - 12.2% (2007 год - 12.7%, 2006 год - 14.2%, 2005 год - 15.1%). На третьем месте распространенность болезней органов пищеварения - 8.4% (2007 год - 8.0%, 2006 год - 7.2%).

Не вызывает сомнения связь между химическим аэрогенным воздействием и различной патологией органов дыхания.

Известно, что аллергические заболевания являются одними из ведущих экопатологических состояний.

Многие промышленные загрязняющие вещества по своей природе обладают сенсибилизирующим действием, и после адсорбции на белковом носителе могут приобретать свойства полноценных аллергенов. В г. Новый Уренгой отмечается выраженная тенденция к росту заболеваемости, в частности аллергическим ринитом. Так в 2007 году распространенность аллергического ринита у детей выросла, в сравнении с многолетними показателями (2001-2006 годы), в 2.6 раза. За период 2001-2007 год средний показатель составил 2.45± 0.61 на 1000 детей, при фоновом уровне 1.13 на 1000, что свидетельствует о повышенном вероятностном эпидемиологическом риске.

Проведенная оценка корреляционных зависимостей заболеваемости с 26 поллютантами атмосферного воздуха, позволила выявить прямую сильную корреляционную связь, в порядке значимости, с концентрациями свинца, оксидов азота, бария. Отмечается прямая связь аллергической заболеваемости с ростом количества автотранспорта.

Установлено, что по мере усиления техногенного воздействия на окружающую среду возрастает удельный вес стафилококковых бактерионосителей среди населения. Поэтому важным показателем антропогенной нагрузки на организм может служить коэффициент стафилококкового бактерионосительства, отражающий соотношение уровня стафилококкового бактерионосительства у детей в исследуемом районе и аналогичного показателя чистой зоны.

Так, в районе г. Новый Уренгой с наиболее высоким уровнем аэрогенной нагрузки у детей школьного возраста отмечается наибольший процент носительства на слизистой оболочке патогенных видов стафилококка. Приведенные цифры, безусловно, вызывают большую тревогу. К тому же эти данные, скорее всего несколько занижены, так как основываются на официальной статистике обращаемости к врачам.

Основными причинами роста заболеваемости современной учащейся молодежи и взрослого населения специалисты считают: снижение двигательной активности, сидячий образ жизни, вредоносную экологию, резкое ухудшение материального положения подавляющего большинства населения, недостатки в системе здравоохранения и несбалансированность питания. В результате всех этих прискорбных явлений средняя продолжительность жизни мужчин снизилась в последние годы до 57 лет и многие из них не успевают дожить даже до пенсии, чтобы хотя бы на склоне жизни расслабиться душой и телом и предаться заслуженному отдыху после нескольких десятилетии своей трудовой деятельности. Стоит ли дополнительно объяснять, что и нормальном, цивилизованном обществе это совершенно не допустимо.

Прошли времена, когда люди ложились и вставали вместе с солнцем. Теперь к их услугам яркий электрический свет в любое время дня и ночи. Но это благо цивилизации имеет и оборотную сторону: ночное освещение вредит здоровью человека. Ночная жизнь под электрической лампочкой вызывает множество серьезных расстройств поведения и физических недугов, включая рак. К такому заключению пришли специалисты НИИ онкологии им. Н.Н.Петрова в Санкт-Петербурге и Петрозаводского государственного университета. Они несколько лет изучают влияние ночного освещения на здоровье людей. Вывод такой: постоянный яркий свет угнетает синтез мелатонина, гормона, который препятствует образованию и развитию злокачественных опухолей. Ночное освещение, часто называемое световым загрязнением, стало почти неотъемлемой частью современной жизни. Яркий электрический свет льется на людей, вынужденных работать в ночную смену, летчиков и стюардесс, которые часто перемещаются из одного часового пояса в другой, жителей Севера (у нас летом белые ночи) и просто любителей ночного образа жизни. Между тем, нормальная работа человеческого организма требует регулярной смены дня и ночи, света и темноты.

В темноте эпифиз (шишковидная железа) синтезирует гормон мелатонин. Так вот, мелатонин, в числе прочего, -- наш биологический защитник от злокачественных новообразований. А воздействие света в ночные часы его синтез подавляет. Точнее -- подавляет активность ферментов, которые помогают превратить гормон бодрости серотонин в гормон сна -- мелатонин. Чем интенсивнее ночной свет, тем больше он угнетает синтез мелатонина, причем голубое освещение действует сильнее, чем обычное.

Женщины более чувствительны к действию ночного освещения, чем мужчины. Световое загрязнение вызывает у них преждевременное старение репродуктивной системы и увеличивает риск развития рака молочной железы и толстой кишки. Но и мужчины не могут чувствовать себя в безопасности. Ночные рабочие и летчики чаще заболевают злокачественными опухолями толстой или прямой кишки. Кроме того, беспорядочный световой режим вызывает нарушения сна, желудочно-кишечные и сердечно-сосудистые заболевания, нарушения обмена веществ и, возможно, увеличивает частоту развития диабета.

Проблемы повышенного естественного радиационного фона.

Все живое на Земле тысячелетиями подвергается воздействию природной радиации, формируемой излучением, исходящим из космического пространства и от естественных радионуклидов земной коры, рассеянных в породах, почвах, воздухе, воде, а также в пище и в теле человека. Звезды представляют собой огромные природные термоядерные реакторы, являющиеся мощным источником космического излучения, которое достигает нашей планеты. Радионуклиды земного происхождения появились с момента образования Земли и представлены радиоактивными семействами урана, радия, тория. Естественная радиоактивность объектов окружающей среды колеблется в широких пределах в зависимости от конкретных физико-географических условий, характера подстилающей поверхности (вода, суша), типа горных пород, почв, геохимических, климатических и других особенностей территорий. Естественный радиационный фон биосферы составляет в среднем 2 м^Зв в год. За последние несколько десятков лет естественный радиационный фон, формировавшийся миллионы лет, стал повышаться за счет радиации в результате деятельности человека. Создается она либо искусственно (новые, несвойственные для биосферы Земли радионуклиды), либо формируется вследствие антропогенных нарушений земной оболочки, сопровождаемых перераспределением и концентрированием естественных радионуклидов, а также других изменений окружающей среды и веками сложившихся способов обитания. Техногенно измененный естественный радиационный фон биосферы складывается из радиоактивного загрязнения вследствие сжигания природного топлива, использования атомной энергии, минеральных удобрений, строительных материалов, потребительских товаров (например, телевизоров). Основополагающую роль в повышении его уровня играют медицинские процедуры, ядерные взрывы и т.д. Этот техногенно измененный фон составляет уже не 2 м^Зв, а 3 м^Зв в год, а в некоторых регионах он существенно выше.

Современные научные данные подтверждают существование механизмов, обеспечивающих приспособление организма к природным уровням лучевого воздействия. Однако при превышении уровня естественного радиационного фона (ЕРФ) адаптация будет неполноценной с той или иной вероятностью развития патологического состояния. Длительное влияние повышенного фона приводит к снижению радиоустойчивости, к нарушениям в иммунологической реактивности, а с последней связана заболеваемость. Основной биологический эффект радиации - повреждение генома клеток, что проявляется ростом новообразований и наследственных заболеваний. Слабые дозы радиации повышают вероятность возникновения у людей онкозаболеваний. Предполагается, что около 10% онкозаболеваний в год обусловлено естественной радиацией.

Электромагнитные излучения. Жизнь на Земле возникла, развивалась и продолжается в условиях воздействия относительно слабых электромагнитных полей естественного происхождения, источниками которых являются излучение солнца и космоса, магнитные свойства Земли, грозовые разряды и пр. Эти поля с изменяющимися уровнями интенсивности, являясь постоянно действующим экологическим фактором, оказывают определенное влияние на жизнедеятельность человека, животных, растений. Отмечена связь между солнечной активностью и частотой инфарктов миокарда, инсультов, некоторых эпидемических, психических и других заболеваний людей. В последние десятилетия напряженность электромагнитных полей антропогенного происхождения на различных участках земной поверхности возросла по сравнению с естественным фоном в миллионы раз. Развитие радиоволновой излучающей аппаратуры (в науке, промышленности, военном деле, в быту) идет по линии не только усовершенствования ее надежности, но и увеличения мощности и разрешающей способности на больших расстояниях: мощные генераторы для радиолокации и связи, широкое использование радиоволновой аппаратуры в медицине, телевизоров, мобильных средств связи, персональных компьютеров, сверхвысокочастотных (СВЧ) печей и т.д. Генераторы радиоволн стоят вблизи городов и поселков, на крышах домов, они работают круглосуточно, проникают в здания, действуя на людей. Источники электромагнитных полей в лабораториях, больницах, квартирах могут давать «утечки». Все это неизбежно влечет за собой расширение контингентов лиц, подвергающихся воздействию электромагнитных излучений, и повышение уровней излучений. Электромагнитное загрязнение («электромагнитный смог») представляет экологическую опасность и для окружающей среды, так как прямо или косвенно наносит ущерб либо угрожает ущербом флоре, фауне и здоровью людей.

Под действием термического электромагнитного облучения больше страдают органы, содержащие большое количество жидкости и со слабо развитой сосудистой сетью. К их числу следует отнести хрусталик, стекловидное тело глаза, паренхиматозные органы (печень, поджелудочная железа), полые органы, содержащие жидкость (мочевой и желчный пузырь, желудок), гонады.

Нетермическое действие электромагнитных излучений проявляется в виде разнообразных биохимических, обменных, иммунологических сдвигов, расстройств центральной нервной системы, сердечнососудистой, вегетативной нервной систем. В клинической картине выявляется три неспецифических ведущих синдрома: астенический, астеновегетативный и гипоталамический. Больные повышенно возбудимы, эмоционально лабильны. В отдельных случаях обнаруживаются признаки раннего атеросклероза, ишемической болезни сердца, гипертонической болезни.

1.3 Особенности адаптации организма человека к условиям Крайнего Севера

Адаптация организма человека к условиям Крайнего Севера является частью адаптации проблемы адаптации человека к различным природным факторам. Адаптация к условиям Крайнего Севера, развиваясь по общим закономерностям адаптации к различным природным факторам и адаптации к новым факторам среды вообще, проявляется также в возникновении специфических адаптационных реакций, вызванных воздействием опять же специфическим фактором высоких широт [51, с. 13].

Принято считать, что особенности адаптации организма человека к условиям Крайнего Севера определяются влиянием в этих районах особых природных факторов. Природные условия на Крайнем Севере для здоровья человека значительно более тяжелые, чем в средней полосе. Особенности климата здесь хорошо известны. Но дело не только в суровом климате и особом режиме освещенности (полярный день или полярная ночь). На Крайнем Севере на организм человека действуют космические факторы, поскольку магнитное поле Земли в этих широтах защищает от них Землю значительно хуже, чем в средних и низких широтах.

Поэтому в Заполярье условия не просто более трудные по природным и космическим факторам, чем в средней полосе, но отличаются от них принципиально. Здесь действуют на организм человека многие факторы, которые в средней полосе вообще не действуют.

Функционирование организма здорового человека всегда находится в соответствии с внешними условиями. Поэтому у некоторых северян, которые хорошо адаптированы к экстремальным условиям Крайнего Севера, многие показатели организма значительно отличаются от таковых в средней полосе. Другими словами, среднеширотная норма для хорошо адаптировавшихся северян не подходит. У них своя норма, к которой они пришли в результате длительной адаптации к северным экстремальным условиям.

Успешная адаптация пришлого населения Крайнего Севера является непременным условием его хорошего здоровья. Многие заболевания (сердечнососудистой и нервной систем, органов дыхания, печени и др.) в условиях Крайнего Севера возникают в более раннем возрасте и протекают более тяжело, чем в средней полосе. Часто причина этих заболеваний здесь иная, чем в средней полосе. Она связана с тем, что человек плохо адаптируется к новым его природным и космическим условиям. Это значит, что организм не может настроить свою работу на оптимальный режим, поэтому его органы и системы работают с напряжением, в режиме перегрузок, что и приводит к возникновению и развитию хронических заболеваний. Таким образом, большинство заболеваний (особенно хронических) на Крайнем Севере является результатом того, что организм человека не адаптировался к трудным условиям Крайнего Севера, или, другими словами, они являются результатом дезадаптации.

При изучении влияния природных факторов на организм человека исследователи сталкиваются со значительными трудностями ввиду следующих обстоятельств: 1) на организм человека одновременно действуют многие метеорологические факторы, из которых чрезвычайно трудно определить ведущий, определяющий характер адаптационных реакций. 2) Разные приспособительные реакции организма человека, зависящие как от принадлежности каждого к аборигенам определенных природных зон, так и от пола, возраста, принадлежности к определенному конституционному типу, так и других индивидуальных особенностей человека.

При миграции человека на Крайний Север система кровообращения одной из первых включается в реакцию адаптации и играет важную роль в поддержании гомеостаза организма в новых экологических условиях. Являясь важным лимитирующим звеном, от которого во многом зависит конечный адаптивный результат, система кровообращения может служить и маркером общего адаптационного процесса. Поэтому изучение проблемы физиологии и патологии механизмов адаптации сердечно-сосудистой системы в условиях Крайнего Севера приобретает первостепенное значение. Исследователи, изучавшие вопросы адаптации сердечно-сосудистой системы в высоких широтах Земли, отмечают, что миграция человека в эти районы сопровождается у части людей разнообразными субъективными нарушениями кардиального генеза: одышкой, особенно при быстрой ходьбе и физической нагрузке, сердцебиением и болями в области сердца. Наибольшее число жалоб отмечается в первые месяцы (Данишевский Г.М., 1955, 1970; Афанасьева В.Д., 1961, Шастин И.В., 1965; Деряпа Н.Р., 1965; Мочалова М.И., 1972).

Результаты проведенных исследований (Авцын А.П., Кениг Э.Э., 1970; Казначеев В.П., 1974; Васильев Н.В. и др., 1974; Панин Л.Е., 1974, 1978; Авцын А.П., Марачев А.Г., 1975; Казначеев В.П и др., 1978; Турчинский В.И. и др., 1975, 1976; Марачев А.Г., 1977; Милованов А.П., 1977) показали, что взаимодействие приезжих с комплексом факторов Крайнего Севера сопровождается сложной перестройкой регуляторных, физиологических и обменных процессов и развитием состояния своеобразного напряжения. Возникновению кардиологических исследований в Заполярье способствовали практические врачи - участники первых высокоширотных экспедиций. Уже в то время они хорошо знали, что успех экспедиции во многом зависит от состояния здоровья и, в частности сердечно-сосудистой системы ее участников, и отбирали в ее состав здоровых и выносливых людей.

Холод - один из главных экологических факторов Крайнего Севера, к которому приходится адаптироваться организму человека и его сердечно-сосудистой системе. Низкие температуры в сочетании с высокой скоростью ветра воздействуют на открытые участки поверхности тела и на обширную сосудистую и рецепторную область легких. Холодовая адаптация снижает коэффициент полезного действия (КПД) работы сердца в результате повышенного расхода энергии на сокращение (Алюхин Ю.С., Иванов К.П., 1974; Алюхин Ю.С., 1975). Снижается КПД сокращения сердца (Gollwitzer-Meier et al., 1936; Gollwitzer-Meier et al., 1952). В то же время чувствительность тканевого метаболизма к калоригенному действию норадреналина по мере адаптации к холоду повышается (Jansky, 1973).

Положение, что холод определяет проблему спазма периферических сосудов (Critshley, 1947) послужило основанием для широкого распространения, в свое время, мнения о фатальном гипертензивном влиянии холодного климата. На повышение артериального давления у человека в условиях холода указывают А. Бартон и О. Эдхолм (1957). Гипертензивные реакции у новоселов Норильска описаны А.Т. Пшоником и др. (1965, 1969), Н.С. Арутюновой (1966). Высокое распространение гипертонической болезни среди населения Заполярья наблюдал Ю.Ф. Меньшиков (1965).

Напротив, другие исследователи нашли у пришлого населения Заполярья более низкий уровень артериального давления и меньшее распространение гипертонической болезни, чем у населения средних широт (Паранский А.Г., 1949; Слоним А.Д.и др., 1949; Данишевский Г.М., 1955; Лукьянов В.С., Пушкина Н.Н., 1961, 1962; Кандрор И.С., 1968; Мочалова М.И., 1969; Андронова Т.И., 1975; Бартон А., Эдхолм О., 1957).

Неоднозначность изменений артериального давления отмечается и у зимовщиков Антарктиды. Имеются данные как о снижении у них артериального давления (Лапкин К.В., 1961; Шастин И.В, 1965; Деряпа Н.Р., 1965, 1977; Тихомиров И.И., 1965, 1968; Егоров Б.Б.и др., 1969; Пономарев В.Н., 1969; Попов А.А., 1972), о его сезонных колебаниях (Палеев Н.Р., 1961; Пономарев В.Н., 1969, 1971; Palmai, 1962) и об отсутствии существенных изменений в уровне артериального давления в процессе зимовки (Борискин В.В., 1971; Sapin-Jaloustre, 1956; Gesino, 1960; Muto, 1960; Kageyama, 1963; Guenter et al., 1970), так и о гипертензивных реакциях (Лапкин К.В., 1961; Быстров Н.В., 1965; Гаршенин В.Ф., Лукачев В.В., 1969; Пономарев В.Н., 1969; Шамис А.Я., 1969; Борискин В.В., 1971; Расе et al.,1959). Особенно тяжело гипертоническая болезнь протекает у лиц, мигрирующих в Заполярье с уже развившимся заболеванием (Розенблюм З.И., Атарова О.И., 1961; Пшонник А.Т.и др., 1965; Григоров А.А., Опалева-Стегалцева В.А., 1970). Материалы прозектур лечебных учреждений г. Мурманска свидетельствуют о том, что среди общего числа погибших от сердечно-сосудистых заболеваний гипертоническая болезнь регистрировалась значительно чаще, чем в других городах средней полосы (Авцын А.П., Кениг Э.Э., 1970).

У человека в условиях холода наблюдается увеличение сопротивления в периферических отделах кровеносного русла (Бартон А., Эдхолм О., 1957). Показано, что процесс адаптации к условиям Крайнего Севера сопровождается развитием морфофункциональных изменений в малом круге кровообращения, нередко формированием синдрома первичной северной артериальной гипертензии малого круга кровообращения и “магаданской пневмопатии”, которая рассматривается как основа хронических неспецифических заболеваний легких у населения Севера (Авцын А.П., Марачев А.Г., 1975; Милованов А.П., 1977).

Низкий уровень артериального давления обнаружен у эскимосов Лабрадора и Гренландии. У людей старше 60 лет не было отмечено уровня систолического давления выше 140 мм.рт.ст. и не описано ни одного случая артериальной гипертонии (Thomas, 1927). При обследовании 842 мужчин-эскимосов Аляски в возрасте от 17 до 53 лет не выявлено существенного увеличения артериального давления с возрастом (Scott et al., 1958). Так, в возрасте до 20 лет среднее систолическое давление составило 98, а в возрасте до 45 лет - 104 мм.рт.ст. О низком уровне артериального давления у аборигенов (чукчей и эскимосов) Заполярья сообщил также И. С. Кандрор (1962, 1968). У эскимосов Аляски почти не наблюдается увеличения артериального давления с возрастом (Mann et al., 1962).

B работах ряда авторов (Brown et al., 1952, 1954, 1957; Coffey, 1955; Krog et al., 1960; Blanc, 1962) было показано, что аборигены высоких широт отличаются от пришлого населения более высоким уровнем периферической (в руке) гемоциркуляции в покое и во время локального охлаждения.

В организме развивается “холодовая гипоксия”. По мнению М. А. Якименко, в фазе компенсации в организме формируются реакции, характерные для гипоксической гипоксии: повышается утилизация кислорода из вдыхаемого воздуха (Якименко М.А. и др., 1977) и кислородотранспортная функция крови (Веселухин Р.В., 1974), возрастает коэффициент утилизации кислорода тканями (Казначеев В.П., Егунова М.М., 1977). В работах (Неверова Н.П. и др., 1972, 1978; Неверова Н.П., 1978; Авцын А.П.и др., 1977) показано, что процесс адаптации человека на Крайнем Севере сопровождается формированием симптомокомплекса, подобного хронической гипоксии с соответствующими изменениями в системах дыхания, кровообращения и эритрона, направленными на “борьбу” за кислород (Барбашова З.И., 1960).

По данным И.С. Кандрора (1968), основной обмен у коренных жителей Севера -- чукчей и эскимосов, работавших на предприятиях и в учреждениях Главсевморпути и проживавших в тех же условиях, что и население данного рабочего поселка, колебался от 108 до 140%; в среднем для всей группы величина основного обмена составляла 121%.

Чтобы понять биологический смысл реакций, уместно вспомнить И.П. Павлова, который считал, что у организма есть общие и частные функции и потребности. Общая потребность организма на морозе - сужение сосудов, а частная - необходимость согреть уши, щеки, то есть расширить кожные сосуды. В этом случае между общими и частными потребностями возникает борьба.

По данным (Канторович М.М., 1975), расширение сосудов после сужения имеет большое значение для защиты поверхности тела от охлаждения. Г.М. Данишевский (1970) считал, что прерывистый приток крови имеет положительное значение. В самом деле, постоянное расширение сосудов в течение длительного времени привело бы в конечном итоге к большим теплопотерям и более быстрому охлаждению организма.

По мере увеличения стажа работы на Севере отмечается более быстрое и полное восстановление ширины просвета периферических сосудов на участках тела, подвергавшихся охлаждению. По всей вероятности, в условиях Севера под влиянием длительно действующего интенсивного холодового раздражителя (-15 -20°C) происходит перестройка физической терморегуляции в направлении ускорения восстановления кровотока на охлаждаемых участках тела, что приводит к усилению теплозащитных свойств организма. Под воздействием слабых холодовых раздражителей на отдельных участках тела (температура воздуха 0°+5°C) подобной перестройки не отмечено (Н.И.Бобров и др., 1979). В работах И.А. Арнольди (1962) в исследованиях при охлаждении верхних конечностей у людей водой (+5°C) указанных выше явлений также не наблюдали.

Для выявления сдвигов в температуре кожи у обследуемых проведена функциональная проба на охлаждение, заключающаяся в однократном охлаждении верхних или нижних конечностей водой с температурой +5°C в течение 30 мин (Н.И.Бобров и др., 1979). У значительного большинства обследуемых с непродолжительным сроком работы на Севере температура кожи верхних конечностей при охлаждении снижалась до +7°C. У большинства лиц со стажем работы на Севере от 1 года до 2 лет температура кожи охлаждаемых участков (верхние конечности) понижалась за этот же промежуток времени до +9°C,+11°C. И наконец, у абсолютного большинства лиц с продолжительностью работы на Севере свыше 2 лет температура кожи почти в конце охлаждения понижалась только до +9°C,+14°C.

Активация центров терморегуляции осуществляется благодаря возбуждению холодовых рецепторов, которые у крыс могут составлять до 86% всех терморецепторов (Козырева Т.В., Якименко М.А., 1979).

Эти рецепторы отвечают на быстрое охлаждение фазовой реакцией учащения импульсов (Минут-Сорохтина О.П., 1979). Причем терморегуляторная реакция, а именно увеличение теплопродукции, может развиваться лишь при охлаждении периферических участков тела, например конечностей у человека. Это удалось показать Van Someren (1982), который при полном погружении людей в воду 29°С наблюдал падение температуры тела на 0,5°-1,4°C. Однако если при этом кисти рук и ступни ног дополнительно охлаждали водой температурой 12°C, то общая гипотермия не развивалась.

При комфортной температуре внешней среды и отсутствии активации кожных рецепторов терморегуляторные реакции могут включаться и при охлаждении глубоких тканей. Это было показано в опытах Jessen (1981), проведенных на козах с вживленными теплообменниками, позволявшими менять температуру “ядра” тела при неизменной температуре “оболочки”.

Таким образом, терморецепторы являются “первой линией обороны”, запускающей терморегуляторную реакцию.

Обусловленная возбуждением рецепторов активация центров терморегуляции приводит к активации симпатической нервной системы и повышению ее эрготропных влияний, имеющих избирательный характер. Так, 7 часовое действие холода при температуре 4°C приводит к повышению активности симпатических волокон сердца, проявляющемуся в увеличении обмена норадреналина в этом органе. Однако в селезенке, роль которой в адаптации к холоду более скромна, обмен норадреналина при действии холода не увеличивается (Avarian, Horvath, 1981).

Parizkova J.,Jansky L., et al., (1992) исследовали адаптацию человека к холоду во время повторных водяных иммерсий. Молодые мужчины (23 г, 76 кг) подвергались повторным холодовым воздействиям: погружение до груди в воду с температурой 14°C на 1 час. Серия состояла из 15 погружений, по 3 погружения в неделю. У адаптируемых испытуемых наблюдалась типичная гипотермическая реакция. Центральная и периферическая температурара тела в покое и во время холодового воздействия снижалась. Потребление кислорода в покое уменьшалось, метаболический ответ на воздействие холода задерживался. Испытуемые имели пониженную чувствительность к холоду, во время воздействия у них не развивалась тахикардия. Изменение жировой массы тела не наблюдалось. Адаптивные изменения наступали после 5 холодовых воздействий и сохранялись в течении 2 недель после окончания воздействия.

Li Xiuxian, Hiromi Tokura, Midorikawa Tomoko (1994) изучили влияние двух различных типов одежды на сезонную холодовую акклиматизацию термофизиологических ответов. Они регистрировали ритм сердца, жир тела в 2 группах женщин, носивших либо юбки до колена (ноги открыты), либо брюки (ноги закрыты) с сентября по ноябрь месяц, то есть в переходный от лета к осени период. Обнаружено, что ректальная температура и ритм сердца у женщин, носивших юбки эти три месяца смещались к более низким уровням, когда становилось холоднее. Видимо, незакрытые ноги способствовали развитию сезонной холодовой акклиматизации.

Наиболее характерной реакцией сердечно-сосудистой на холод системы различных животных является спазм периферических сосудов, обусловленный эффектами симпатических нервов и катехоламинами и ограничивающий потери тепла с поверхности тела (Alekxander, 1972).

У людей снижение периферического кровотока может достигать при этом значительного уровня. Так, в работе Коваленко В.П., Пастухова В.В. (1983) методом фотоплетизмографии исследован кровоток в периферических участках тела у тепло одетых 18-19-летних мужчин в условиях их пребывания на холоде при температуре -35°C в течение часа. Оказалось, что даже после 30 минут после прекращения действия холода кровоток в кистях рук был снижен в 2-3 раза, а тонус сосудов увеличен на 25-30%. Полное восстановление кровотока и тонуса сосудов наблюдалось лишь через 1,5 часа после окончания действия холода. Занимаясь более 30 лет изучением влияния холода на человеческий организм Орлов Г.А. (1978) показал, что хроническое поражение холодом характеризуется полиморфизмом клинической картины, часто является причиной нейроваскулитов, невритов, гастритов, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, заболеваний аллергического характера. Наиболее подвержены этим заболеваниям лесорубы, моряки, рыбообработчики, строители.

По мнению Джонсон П. (1982) в механизме реакции сосудов на локальные изменения температуры участвует не один фактор. Так область кожи, содержащая артериовенозные анастомозы, погружалась в ванну с температурой воды ниже 10-15°С, при этом отмечалось мощное сужение сосудов, уменьшающее кровоток почти до нуля в течении 5-10 минут.

По мнению Фолков Н., Нил Э. (1976) у человека охлаждение приводит к сильному сужению кожных сосудов и поверхностных вен, приток крови направляется к более глубоко расположенным тканям.

По данным Турчинского В.И. (1980) в первые годы проживания на Крайнем Севере у жителей поселка Диксон показатели периферического сосудистого сопротивления достоверно выше, чем у жителей г. Норильска. Как показали исследования Турчинского В.И. (1980) при реализации процесса адаптации человека на Крайнем Севере, наибольшая нагрузка в системе кровообращения приходится на сосудистую артериальную стенку. Об этом косвенно свидетельствует повышение уровня артериального давления и периферического сосудистого сопротивления с удлинением полярного стажа обследованных.

Метод локальных холодовых воздействий получил широкое распространение для изучения специфических терморегуляторных сосудистых реакций у человека при разных формах адаптации. Кровоток в пальце при его погружении в ледяную воду изменяется, возникает вазодилататорный эффект (Kunimcto, 1987; Takano, Kotani, 1989). При трактовке изменений кожного кровотока в условиях охлаждения, оцениваемых часто разными инструментальными методами, принято считать, что возникновение холодовой вазодилатации является компенсаторной реакцией организма, предохраняющей поверхностные ткани от переохлаждения. Способность к интенсивному разогреванию за счет усиления кровотока в сосудах кожи в период восстановления служит критерием устойчивости к холоду, и в частности, такие параметры как время, температура кожи в момент ее повышения при охлаждении, а также среднее значение температуры за период от ее прироста до конца холодовой пробы (Oberle, Flam, Karlsson, Wallin, 1988; Wilson, Spence, 1988).

Прессорно-холодовая проба может заключаться в погружении предплечья на 3 мин в ледяную воду и последующим 3-минутным периодом пассивного разогревания при термонейтральной температуре внешней среды (26°C) (Бочаров М.И., Сорокин А.А., 1992). Поскольку динамика изменений температуры кожи кисти и объемного кровотока, измеренного реоплетизмографически, в этой области совпадают при холодовой пробе, авторы судили о сосудистых реакциях в коже по ее температуре.

Наибольшее значение в теплообмене организма со средой у человека и ряда животных имеет кожа. До сих пор молчаливо признавалось, что главную роль в теплообмене между кровью и кожей играют капилляры. Однако, в работе Иванова К.П., Лучакова Ю.И. (1994) показано, что полный теплообмен между тканями кожи и кровью происходит в крупных артериолах диаметром 100-150 мкм еще до того, как кровь достигнет капилляров. Поэтому авторы придают первостепенное значение терморегуляции функционированию артериовенозным анастомозам кожи.

Как длительная, так и срочная адаптация человека к холоду сопровождается изменениями в системе терморегуляции. При этом приобретается способность лучше поддерживать температуру “ядра” тела, а холодовая дрожь замещается терморегуляторным тонусом (Соболев В.И., Чирва Г.И.,1987). Из работы Bittel (1992) известно о нескольких типах адаптации человека к холоду: метаболическом, изоляционном и гипотермическом, определяемых как в естественных условиях жизнедеятельности человека, так и экспериментально.

Так в работе Диверт Г.М., Кривощеков С.Г., Осипов В.Ф., (1993) адаптировали группу людей к холоду ежедневно по 2 часа при температуре 13°C в течение 10 дней. Анализ индивидуальных реакций показал, что в выборке присутствуют как минимум две группы лиц с резко различными ответами на холод по метаболизму и респираторным показателям. Оказалось, что первая группа представлена в основном людьми среднего роста с пониженным весом, что ближе к астеническому типу телосложения. Вторая группа состояла из людей более высокого роста и большего веса, что соответствовало преимущественно нормостеническому типу. Холодовая адаптация лиц первого типа приводит к гипотермическому ответу на охлаждение, со снижением температуры “ядра” тела, метаболической реакции, легочной вентиляции и глубины дыхания. Лица второго типа адаптируются к холоду с помощью усиления метаболического ответа, включая увеличение потребления кислорода. При этом сохраняется постоянный уровень поддержания температуры “ядра” тела, дрожь замещается терморегуляторным тонусом, поддерживается высокая эффективность функции внешнего дыхания. К 10-му дню холодовой адаптации у всех испытуемых улучшается субъективная оценка теплоощущения на холоде и происходит замещение реакции дрожи терморегуляторным тонусом, который более эффективен в теплообразовании.

Корякина Л.А. (1991) изучала специфическую реакцию системы терморегуляции и неспецифическую реакцию гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы мышей различных инбредных линий в процессе холодового стресса разной силы и длительности: умеренном 1-6 ч при 4°C и экстремальном 45 мин при - 10° С. Выявлена достоверная корреляция между временем жизни мышей при -10° С и температурой тела при переохлаждении.

В работе Бочарова М.И. (1992) было показано, что длительная адаптация к высокогорью (от 0,5 до 2-х лет) приводит к изменениям структуры терморегуляторного ответа системы кровообращения у человека на внешнее общее охлаждение. В отличие от контроля (равнины) в высокогорье на холоде происходит поддержание высокого уровня системной гемоциркуляции, среднего артериального давления, при относительно низких величинах общего периферического сопротивления сосудов и повышении объемного кровотока в дистальной части верхней конечности. Так как при адаптации к высокогорью отмечается и гипоксия, представляют интерес данные Баженова Ю.И. (1986), Бочарова М.И. (1992) и Сороко С.Н. (1992) о том, что адаптация к гипобарической гипоксии приводит к снижению мышечного термогенеза и почти в 1,6 раза интенсивности химической терморегуляции при охлаждении и это снижает порог температурной чувствительности у человека в этих условиях.

При охлаждении кожи усиливается импульсация с холодовых рецепторов. В работе Арокина Н.К., Кузьмина Н.В. (1993) показано, что при быстром и глубоком охлаждении кожи кролика льдом от 3 до 20 мин. максимальная активность рецепторов достигалась при снижении температуры в поверхностных слоях кожи до 25-22°C. Подобные реакции холодовых терморецепторов были получены в других работах (Данилова Н.К., Иванов К.П., и др., 1990; Данилова Н.К., 1992).

В опытах по адаптации человека и животных к холоду и гипоксии были выявлены как центральные, так и периферические адаптационные механизмы (Каплан Е.А. и др., 1990; Кривощеков С.Г. и др., 1993; Чуйкин А.В., Вовенко Е.П., 1993; Кривощеков С.Г., Диверт Г.М., Нешумова Т.В, 1994) перестройки функциональной системы дыхания, аналогичные данные были получены и на крупных животных (Diesel, Tucker, Robertshaw, 1990). Также имеет значение тип адаптации и состояние человека (Bittel, 1992; Le Blank, 1992).

Также в регуляции теплового баланса организма придается большое значение гипоталамусу (Al-Damluje, Press, 1987; Шайымов Б.К. и др., 1990), который имеет обильную адренергическую и холинергическую иннервацию, поэтому введение адреномиметиков вызываеттерморегуляторные эффекты в гипоталямусе.

В ряде работ (Гурин В.Н., 1989; Иванов К.П., 1990; Султанов Ф.Ф., Соболев В.И., 1991) показано участие катехоламинов в процессе выбора значения установочной температуры тела, в то же время катехоламины играют важную роль в центральных механизмах терморегуляции. Исследованиями Соболева В.И., Лапенко Н.Т. и др. (1994) доказано, что наблюдаемый при холодовой адаптации сдвиг температуры тела на новый уровень обусловлен более высокой концентрацией в крови катехоламинов.

Установлено влияние вентральных отделов продолговатого мозга в регуляции тонуса сосудов скелетной мышцы, которые увеличивают сопротивление сосудов этой области (Ткаченко Б.И. и др., 1992; Ткаченко Б.И., Вишневский А.А., 1994).

Под влиянием относительно быстро устанавливающихся регуляторных механизмов развиваются стойкие изменения теплопродукции, являющиеся приспособительными для выживания в суровых условиях. Для интенсификации энергетических процессов идет усиление липидного обмена. На уровне митохондрий происходит изменение характера окислительных реакций - разобщению фосфорилирования и свободного окисления, при этом доминирующим становится свободное окисление и в связи с этим увеличивается количество свободных радикалов (Н.А. Агаджанян, Н.В.Ермакова, 1997).

Погодно-климатические условия на Крайнем Севере характеризуются постоянной низкой влажностью воздуха (20,0% против 60,0% в средней полосе России). Под влиянием обезвоженного воздуха увеличиваются влагопотери организма с поверхности кожи и органов дыхания (экстраренальные потери), которые сопровождаются увеличением до 35,0% теплопотерь испарением, видоизменяющим структуру теплообмена в целом. Выведение жидкости экстраренальным путем приводит к усилению внешнего дыхания и гемодинамическим изменениям в малом круге кровообращения (симптомы «одышка Севера» и «жажда Севера» (В.И.Чибураев, Л.Д.Грачева, 1998).

Важно отметить, что в связи с особенностями строения магнитной сферы Земли в области высоких широт влияние космических и солнечных факторов более выражено, чем в средних широтах. Воздействие солнечной радиации осуществляется через метеорологические явления и электромагнитные излучения, которые оказывают непосредственное влияние на сердечно-сосудистую систему, иммунобиологическую реактивность, метаболизм лейкоцитов (А.М.Волынский, 1973; А.Я. Чегодарь, 1973). По физической природе и биологическому действию геомагнитные возмущения следует считать наиболее специфическими для данных регионов (В.П.Казначеев, 1980).

Как отмечено рядом авторов, происходит изменение эндокринной регуляции с активацией симпатико-адреналовой (Н.И. Бобров, В.П.Тихомиров, 1969; Y. Budd, N. Warchaft, 1970) и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы (Н.П.Неверова, 1969; Л.Е.Панин, Ю.М.Нечаев, Л.М.Поляков, 1977).

Такому механизму регуляции соответствует и иной тип метаболизма -«северный метаболический тип». Выявленные изменения определяют иные «нормы» показателей внутренней среды, иные нормы» потребления продуктов питания человеком на Севере (Л.Е.Панин, 1978).

Специфичность питания, является одним из факторов Крайнего Севера, имеющим прогностическое значение в отношении формирования уровня заболеваемости: малое потребление витаминов, свежих овощей и фруктов, много консервированной пищи (А.А. Буганов, 1994). Следует выделить проблему питьевой воды (Л.И.Кирилюк, 1998), которая характеризуется низкой минерализацией, что способствует развитию дефицитных состояний и приводит к изменениям в обмене веществ.

Показано, что в условиях Заполярья имеет место дефицит водорастворимых витаминов: в крови снижается содержание витамина С, витамина B1, витамина В2, витамина В6, витамина РР (В.В. Ефремов, 1965;1970; Е.М. Масленникова, 1962; И.М. Каркалицкий, 1962; Л.Е. Панин, 1975), есть данные и о снижении содержания в крови витаминов А, Д, Е (Р.П.Альбрехт, 1966).

Таким образом, из всех перечисленных факторов Крайнего Севера можно выделить факторы, которые не поддаются коррекции и факторы которые можно частично скоррегировать или уменьшить их негативное воздействие на здоровье северной популяции и факторы, которыми человек может управлять.

Для того, чтобы организм мог успешно адаптироваться к условиям Крайнего Севера, необходимо два условия. Первое: он должен обладать соответствующими данными от рождения, принадлежать к определенному типу. Людей, относящихся к этому конституционному типу, представители которого способны выдерживать нагрузки длительное время (годы), академик В.П.Казначеев назвал стайерами. Значительное число людей по своей природе (будучи совершенно здоровыми) не способно к столь длительным нагрузкам, хотя они могут выдерживать очень большие нагрузки, но только в продолжение относительно короткого времени. Это так называемые спринтеры. В процентном отношении их довольно много, не менее 20%. Люди этого типа не смогут адаптироваться к условиям Крайнего Севера даже в молодом возрасте при идеальном здоровье. Если они вынуждены длительное время находиться здесь, то с течением времени страдают хроническими заболеваниями. Таким образом, важно отбирать для работы и проживания на Крайнем Севере не просто здоровых людей (до 35 лет), но и учитывать при этом их принадлежность к указанным выше конституционным типам.