Период сдачи студентами зачетов и экзаменов связан с высоким уровнем умственной активности и значительными эмоциональными реакциями в ожидании оценки их знаний, в связи с чем оценивается как стрессовая ситуация [1]. Особо значимый эмоциональный стресс наблюдается в случае сочетания процесса обучения с другими отягощающими факторами жизни, такими как обучение в неблагоприятном климатогеографическом регионе, получение образования на иностранном языке [2], совмещение учебы с профессиональной деятельностью [3]. При этом на фоне экзаменационного стресса отмечены значительное изменение уровней некоторых гормонов и минералов [1], появление психосоматических расстройств, создающих предпосылки к возникновению заболеваний [4, 5].
В то же время умеренные физические нагрузки способны нивелировать отрицательные стрессовые влияния [6]. Так, при исследовании воздействия физических нагрузок на ССС и дыхательную систему студентов выяснилось, что физические упражнения улучшают состояние кардиореспираторной системы. Исключение же физических упражнений из учебного плана обучающихся на старших курсах приводит к ухудшению состояния этих систем [7].
Адаптация организма к психоэмоциональным нагрузкам в значительной мере обеспечивается мобилизацией кислородтранспортной системы (КТС). В связи с этим изменение характера взаимосвязей между параметрами разных систем кислородного обеспечения организма в процессе приспособления к условиям эмоционального напряжения позволяет более полно оценить функциональные резервы организма.
Цель исследования: изучить связи компонентов кислородтранспортной системы организма при разном психоэмоциональном состоянии студентов.
Материалы и методы исследования
В исследовании участвовали 52 студента в возрасте 20,29 ± 0,14 года, признанных клинически здоровыми по результатам ежегодного диспансерного обследования. Испытуемые в состоянии эмоционального покоя (в межсессионный период) составили 1-ю группу, при эмоциональном напряжении в период сдачи зачетов – 2-ю группу. О наличии психоэмоционального напряжения у студентов судили по уровням реактивной и личностной тревожности при анкетировании по тесту Спилбергера–Ханина.
Показатели красной крови определяли с помощью гематологического анализатора «SYSMEX КХ-21N» (Япония) и получили следующие показатели: количество эритроцитов (RBC, х1012/л, содержание гемоглобина (Hgb, г/л), гематокрит (HCT, %), средний объем эритроцита (MCV, фл), среднее содержание (MCH, пг) и среднюю концентрацию (MCHC, г/дл) гемоглобина в эритроците.
При оценке состояния дыхательной системы учитывали жизненные емкости легких на вдохе (ЖЕЛ вд, л) и выдохе (ЖЕЛ выд, л), емкость вдоха (Евд, л), минутный объем дыхания (МОД, л). Определение параметров производили на спирографе («Диамант-С», г. Санкт-Петербург).
Показателями адаптации ССС послужили следующие расчетные показатели: адаптационный потенциал (АП), коэффициент выносливости (КВ), коэффициент экономизации кровообращения (КЭК) и индекс напряжения миокарда (ИНМ).
Состояние вегетативной нервной системы оценивали на основе вегетативного индекса Кердо (ВИК), определяемого по формуле Г.Н. Новожилова с соавт. (1969).
Для статистического анализа использовали программу STATISTICA10. Достоверность различий переменных оценена по критерию U Манна–Уитни. Взаимосвязи учтенных показателей изучали с помощью факторного анализа. Достоверность результата оценивали при p < 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Как показали результаты оценки у студентов уровней реактивной и личностной тревожностей, уровень ситуационной (реактивной) тревожности, отражающий реакцию на стрессоры, в период сдачи зачета у студентов достоверно повышался (табл. 1).
Таблица 1
Значения состояния тревожности и показателей красной крови у студентов при различном эмоциональном состоянии, Me (25 %; 75 %)
|
Показатели |
Эмоц. покой (37) |
Эмоц. напряжение (14) |
|
Реактивная тревожность |
29,0 (28,0; 36,0) * |
40,0 (34,0; 45,0) * |
|
RBC |
4,94 (4,6; 5,3) |
4,83 (4,4; 5,3) |
|
HGB |
135 (127; 154) |
140,0 (123; 157) |
|
HCT |
40,8 (39,6; 46,3) |
41,2 (36,7; 46,1) |
|
MCV |
86,8 (85,9; 87,3)* |
84,3 (80,8; 86,5)* |
|
MCH |
32,7 (32,0; 33,3)* |
28,4 (27,3; 29,3)* |
|
MCHC |
287 (275; 295)* |
339(335; 344)* |
Примечание: * – значимые различия у студентов 1-й и 2-й групп, p < 0,05.
Исследование различных компонентов КТС организма у студентов в разном эмоциональном состоянии выявило ряд особенностей (табл. 2). В среднем суммарные параметры красной крови (количество эритроцитов, гематокрит и содержание гемоглобина) у студентов данных групп не отличались. Вместе с тем сравнение показателей индивидуальных характеристик клеток показало наличие достоверных различий. Так, у студентов после сдачи зачета наблюдалось снижение содержания гемоглобина в отдельном эритроците (MCH) на фоне возрастания его средне-корпускулярной концентрации (МСНС). Степень насыщения клеток гемоглобином у студентов, испытывающих психоэмоциональное напряжение, зависела не только от общей концентрации гемоглобина в крови, но и от суммарного объема эритроцитов.
Таблица 2
Корреляционные связи между показателями красной крови у студентов в покое и при психоэмоциональном стрессе
|
Состояние |
Эмоциональный покой (37) |
Эмоциональное напряжение (14) |
||||||||||
|
Показатели |
RBC |
HGB |
HCT |
MCV |
MCH |
MCHC |
RBC |
HGB |
HCT |
MCV |
MCH |
MCHC |
|
RBC |
– |
0,75 |
0,79 |
– |
– |
– |
– |
0,88 |
0,89 |
– |
– |
0,75 |
|
HGB |
0,75 |
– |
0,96 |
– |
0,74 |
0,52 |
0,88 |
– |
1,00 |
– |
0,57 |
0,86 |
|
HCT |
0,79 |
0,96 |
– |
– |
0,58 |
– |
0,89 |
1,00 |
– |
– |
0,55 |
0,84 |
|
MCV |
– |
– |
– |
– |
– |
0,87 |
– |
– |
– |
– |
0,95 |
0,57 |
|
MCH |
– |
0,74 |
0,58 |
– |
– |
0,74 |
– |
0,57 |
0,55 |
0,95 |
– |
0,72 |
|
MCHC |
– |
0,52 |
– |
0,87 |
0,74 |
– |
0,75 |
0,86 |
0,84 |
0,57 |
0,72 |
– |
Сравнение показателей внешнего дыхания и ССС у студентов в разном психологическом состоянии (табл. 3) продемонстрировало достоверное увеличение при эмоциональном напряжении объемных характеристик внешнего дыхания, таких как ЖЕЛ вд и Е вд.
Таблица 3
Показатели деятельности ССС и внешнего дыхания у студентов в разном эмоциональном состоянии, Me (25 %; 75 %)
|
Показатели |
Эмоц. покой (38) |
Эмоц. напряжение (14) |
|
СО, мл |
59,9 (57,2; 66,5)* |
64,3 (59,9; 73,1)* |
|
МОК л/мин |
4,9 (4,3; 5,3)* |
5,5 (5,0; 6,3)* |
|
КЭК, у.е. |
3510,0 (2880; 3780)* |
3215,0 (2573; 4140)* |
|
АП, у.е. |
1,3 (1,1; 1.4)* |
2,6 (2,4; 2,9)* |
|
КВ, у.е. |
18,3 (17,2; 20,7)* |
15,3 (11,9; 20,8)* |
|
ОПСС, дин*см2*с |
1485 (1271,5; 1646,0)* |
1253,1 (1104,9; 1339,8)* |
|
ИНМ, у.е. |
87,5(81,1; 97,5)* |
89,9 (78,0; 114,2)* |
|
ЖЕЛ вд, л |
3,8 (3,0; 5,1)* |
4,3 (3,5; 5,9)* |
|
ЖЕЛ выд, л |
2,9 (2,5; 4,2)* |
2,7 (1,9; 3,5) |
|
Е вд, л |
2,3 (1,5; 3,3) * |
2,3 (1,9; 3,4)* |
|
ДО, л |
0,8 (0,6; 1,2) |
0,7 (0,5; 1,0) |
|
ЧД, в минуту |
17,2 (15,4; 18,8) |
16,1 (15,2; 18,3) |
|
Т вд, сек |
1,7 (1,4; 2,0) |
1,8 (1,4; 2,1) |
|
Т выд, сек |
1,7 (1,6; 2,1) |
1,8 (1,6; 2,5) |
|
Твд/Твыд |
0,9 (0,7; 1,2) |
0,9 (0,8; 1,3) |
|
МОД, л/мин |
13,1 (10,3; 20,1) |
10,2 (8,1; 17,5) |
|
ВИК, у.е. |
8,8 (–2,6; 14,6) * |
13,4(6,0; 17,9)* |
Примечание: * – значимые различия у студентов 1-й и 2-й групп, p < 0,05.
Как следует из приведенных в таблице 4 данных, изменение эмоционального статуса студентов значимо отражается на показателях гемодинамики и адаптационных резервов кровообращения. После сдачи зачета у студентов увеличиваются систолический объем и МОК. Кроме того, судя по величинам КЭК, АП, ИНМ, наблюдаются напряжение сердечной деятельности и ослабление адаптационных возможностей сердца. Так, наблюдаемое увеличение показателя КЭК выше нормы свидетельствует о снижении экономизации его работы, повышение АП и ИНМ – о напряжении механизмов адаптации компенсаторно-приспособительных реакций сердца. Также при эмоциональном стрессе отмечается достоверное увеличение тонуса симпатического отдела ВНС.
Взаимосвязи показателей красной крови с параметрами функциональной активности сердечно-сосудистой системы и внешнего дыхания при разном психологическом состоянии студентов изучали с помощью факторного анализа (табл. 4, рисунок).
Таблица 4
Взаимосвязи компонентов кислородтранспортной системы студентов при различном психоэмоциональном состоянии.
|
Показатели |
Эмоциональный покой |
Эмоциональное напряжение |
||
|
Factor 1 |
Factor 2 |
Factor 1 |
Factor 2 |
|
|
HGB |
0,85 |
–0,89 |
||
|
MCV |
0,91 |
–0,89 |
||
|
HCT |
0,73 |
|||
|
MCHC |
0,82 |
–0,81 |
||
|
ЖЕЛ вд |
–0,90 |
–0,92 |
||
|
ЖЕЛ выд |
–0,75 |
|||
|
Евд |
–0,89 |
–0,80 |
||
|
МОД |
–0,76 |
|||
|
ВИК усл.ед. |
–0,70 |
|||
|
КЭК |
–0,70 |
|||
|
СОК |
||||
|
ИНМ |
–0,76 |
|||
|
АП усл.ед. |
–0,79 |
|||
Емкостное распределение компонентов кислородтранспортной системы студентов при различном психоэмоциональном состоянии
Установлено, что при эмоциональном покое состояние внешнего дыхания и состояние красной крови описываются двумя независимыми факторами. F1 с общей дисперсией 31 % – фактор внешнего дыхания – включает ЖЕЛ вд, ЖЕЛ выд, Е вд и МОД. F2 (дисперсия 24 %) – фактор красной крови, он объединяет суммарные и индивидуальные характеристики эритроцитов (Ht, Hb, MCV, MHCH). При психоэмоциональном напряжении картина существенно видоизменяется. Доминирующий фактор F1 с высокой емкостью (48 %) объединяет параметры всех рассмотренных звеньев КТС: красной крови (Ht, Hb, MCV, MHCH), внешнего дыхания (ЖЕЛ вд и Е вд) и кровообращения (КЭК и ИНМ). Следовательно, эмоциональное возбуждение способствует усилению взаимодействия различных звеньев кислородообеспечения.
Выявленное однонаправленное варьирование изученных параметров внешнего дыхания и красной крови свидетельствует, очевидно, о действии механизмов обеспечения, возрастающих при психоэмоциональном напряжении потребностей организма в кислороде. В свою очередь, ослабление функции внешнего дыхания сочетается с уменьшением функциональной активности красной крови. Обращает на себя внимание тот факт, что в фактор F1 с одноименными знаками вошли параметры, характеризующие состояние аппарата кровообращения. Из анализа структуры фактора можно заключить, что при эмоциональном стрессе активизация деятельности систем внешнего дыхания и красной крови сопровождается ростом напряжения в функционировании ССС. Об этом свидетельствует увеличение показателей КЭК и ИНМ. F2 (дисперсия 19 %), в который вошли ВИК и АП, описывает связь симпатических влияний с уровнем адаптационного потенциала. Очевидно, что симпатоадреналовая система выступает в качестве триггера, запускающего изменения в КТС.
Кислородтранспортная система организма включает дыхательный, гемодинамический и циркуляторный компоненты. Непосредственно доставку кислорода тканям осуществляют клетки красной крови. Увеличение доставки кислорода тканям достигается путем активизации функциональных резервов красной крови, возрастания суммарной дыхательной поверхности эритроцитов, изменения сродства гемоглобина к кислороду и др.
Увеличение уровня потребления кислорода организмом (например, при физических нагрузках) обеспечивается существенным возрастанием резервов кровообращения и производительности сердца. В свою очередь, минутный объем кровообращения характеризует не только функциональную активность сердечно-сосудистой системы, но и способность тканей утилизировать кислород.
В конкретных метаболических условиях организм располагает множеством механизмов компенсации меняющегося потребления кислорода. Причем обеспечение текущих потребностей организма в кислороде и его адекватный транспорт возможны при достаточной гибкости и состоятельности всех систем и компонентов транспорта. Для этого деятельность кислородтранспортной системы целостного организма сбалансирована таким образом, что при отклонении от нормы в одном его звене используются компенсаторные возможности другого звена. Так, ослабление оксигенации клеток при уменьшении доставки О2 тканям может быть улучшено повышением легочной вентиляции (эритропоэтический резерв) и/или увеличением работы сердца (резерв кровотока).
Эволюционно формирование симпатоадреналовой системы, активирующейся в результате стресса, направлено на обеспечение увеличенных потребностей в кислороде и сопряжено с деятельностью кардиореспираторной системы. В свою очередь, ССС определяет и адаптационные возможности организма.
Высокий уровень тревожности и, как следствие, стресс неблагоприятно сказываются на работоспособности человека, эффективности адаптации и значительно уменьшают функциональные возможности организма [8]. Многими авторами отмечено преобладающее участие в данных сдвигах симпатоадреналовых влияний на эти системы [9, 10], что необходимо для восстановления кислородного баланса организма [11]. При этом мобилизация ССС опосредуется симпатическим влиянием на сердце и сосуды и выражается в учащении сердечных сокращений и повышении давления [9].
Заключение
Таким образом, проведенные исследования показывают, что на фоне стресса наблюдается напряжение в деятельности КТС, определяемое интенсификацией сердечно-сосудистой системы, увеличением дыхательных объемов и перераспределением показателей красной крови. При этом адаптационный потенциал организма оказывается сопряжен с деятельностью симпатоадреналовой системы.