Проекты

Взаимодействие между гипоксической устойчивостью и реактивностью сосудов микроциркуляторного русла

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Анатомия и физиология человека»

Направление работы: Физиология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1501
Предметы: Биология
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину» 2020 года

Актуальность

Кислородная недостаточность является основой многих патологических процессов и может возникать при различных заболеваниях и состояниях, угрожающих жизни человека.

В то же время нехватка кислорода заставляет организм использовать другие источники энергии. Пребывание в условиях высокогорья, выполнение физической работы, погружение на глубину − привычная практика для многих людей, что в свою очередь свидетельствует об адаптационных возможностях организма к гипоксическим состояниям. Большое количество исследований доказали, что умеренное гипоксическое воздействие, вызывающее неспецифичную «стресс-реакцию», мобилизует различные компенсаторные механизмы, которые могут улучшить работу сердечно-сосудистой, дыхательной, нервной и многих других систем человеческого организма.

Цель

Изучить характер взаимодействий между параметрами гипоксической устойчивости и динамикой показателей микроциркуляции.

Задачи

1. Изучить методы исследования микроциркуляторного русла.

2. Провести измерение реактивности сосудов микроциркуляторного русла при дыхании в условиях гипоксии.

3. Провести измерение реактивности сосудов микроциркуляторного русла при дыхании атмосферным воздухом.

4. Сравнить полученные данные.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• Нормобарическая установка для получения гипоксических и гипероксических газовых смесей на основе биообратной связи Re-Oxy Cardio

• Лазерный доплеровский флоуметр (ЛДФ) «ЛАЗМА-ПФ», включающий в себя 4 анализатора ЛДФ-сигнала для системной оценки изменений микроциркуляции

• Программа для обработки статистических данных GNU PSPP

Описание работы

В исследовании приняли участие 20 учеников в возрасте 10–12 лет. В рамках проводимого исследования необходимо было оценить индивидуальную чувствительность детского организма к гипоксическим нагрузкам. Каждый испытуемый получал газовую смесь, содержащую 11% О2, с параллельной регистрацией снижения насыщения гемоглобина кислородом (снижение десатурации). В это время прослеживалась взаимосвязь данного показателя с частотой сердечных сокращений (ЧСС). Достоверность уровня снижения гипоксии оценивалась с помощью пульсоксиметра. После достижения порога десатурации в 86% учащийся начинал дышать атмосферным воздухом (21% О2.) Далее измерялось время, в течение которого сатурация восстанавливалась до 95–100%.
В процессе исследования проводилась фоновая запись лазерной доплеровской флоуметрии (ЛДФ) с захватом нормоксического и нормобарического периода (4–9 мин.) до и после гипоксической фазы. Также регистрировались изменения частоты сердечных сокращений, частоты дыхательных движений (ЧДД), десатурации, перфузионного индекса.
Статистическая обработка полученных данных проводилась при помощи программы GNU PSPP. Для проверки совпадения распределения исследуемых количественных показателей с нормальным пользовались критерием согласия Колмогорова-Смирнова. Так как закон распределения исследуемых числовых показателей отличался от нормального, достоверность различий проверяли при помощи U-критерия Манна-Уитни (в случае парных независимых совокупностей), критерия Краскалла-Уоллиса (в случае множественных независимых совокупностей). Для анализа зависимых совокупностей пользовались W-критерием Уилкоксона. Различия были сочтены достоверными при p < 0,05. Для определения существования функциональных связей между параметрами вычисляли коэффициент корреляции R Спирмана, который считали достоверным при p < 0,05. На основании данных гипоксического теста исследуемых разделили на 2 группы по уровню устойчивости к гипоксической нагрузке.
Далее был проведён сравнительный анализ основных показателей микроциркуляции в ранее выделенных полярных группах. Промежуточную группу решено было исключить из анализа.

Результаты

Х – среднее значение; m – стандартная ошибка среднего показателя, характеризующего качественные признаки, SpO2 − уровень насыщенности крови кислородом.
Указывалось абсолютное число и относительная величина в процентах (%).

М – показатель микроциркуляции, который измеряется в перфузионных единицах. Он демонстрирует средний поток эритроцитов в зондируемой области ткани;

σ – среднее квадратичное отклонение амплитуды колебания кровотока, характеризующее временную изменчивость показателя микроциркуляции, что даёт возможность оценивать активность механизмов её регуляции;

Kv – коэффициент вариации, соотношение между изменчивостью перфузии и средней перфузией. Отражает вазомоторную активность капилляров.

Выводы

1. В группе чувствительных к гипоксии субъектов моделирование гипоксии приводило к более выраженному снижению степени насыщения артериальной крови кислородом, а значения показателя микроциркуляции при исходно более низкой величине имели тенденцию к более стремительному росту. Автор считает, что это наглядно демонстрирует выраженность компенсаторных реакций.

2. В группе чувствительных к гипоксическому воздействию отмечалось снижение показателей микроциркуляции на нижних конечностях.

3. Длительное гипоксическое воздействие приводит к стимуляции нейрогенных и миогенных факторов, возбуждющих работу микроциркуляторного русла.

Перспективы использования результатов работы

Результаты работы могут быть использованы при тренировке спортсменов.

Сотрудничество с вузом при создании работы

ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет), кафедра нормальной физиологии

Награды/достижения

Городская Сеченовская конференция проектных и исследовательских работ школьников – участник.

Мнение автора

«Медицинский класс в московской школе» − это проект, который открывает удивительный мир химии и биологии. Он даёт знания, а самое главное – практику. В медицинском классе я попробовала себя в качестве исследователя, выполнив первый научно-исследовательский проект. Этот опыт и все полученные знания позволяют мне приближаться к моей цели»