Исследование механизмов терморегуляции детей и подростков с метаболическим синдромом

Ожирение с давних времен сопутствует жизни человека, об этом свидетельствуют и археологические раскопки, и работы знаменитых врачей древности: Гиппократа, Авиценны, Галена, Цельса [2, 3, 4]. Постепенно, по мере развития культуры и цивилизации, ожирение из эстетической и морально-этической проблемы становится серьезной клинической проблемой [5, 6, 7].

В настоящее время ожирение относится к числу самых распространенных заболеваний в мире, и по мере увеличения частоты его встречаемости множатся и усугубляются связанные с ним тяжелые соматические патологии: сахарный диабет 2 типа, артериальная гипертензия (АГ), ишемическая болезнь сердца (ИБС) и другие, приводящие к ухудшению качества жизни, ранней потере трудоспособности и к преждевременной смерти [9, 10, 11]. Ученые и клиницисты рассматривают различные метаболические нарушения и заболевания, ассоциированные с ожирением, в комплексе, который получил название «метаболический синдром» (МС) [8, 9, 10].

Во всех странах отмечается прогрессирующее увеличение численности больных ожирением, как среди взрослого, так и среди детского населения. Каждый четвертый житель нашей планеты имеет избыточную массу тела. Всемирная организация здравоохранения признала это заболевание «эпидемией XXI века» [9, 8, 10, 11]. Ранее считалось, что МС встречается только у людей среднего и пожилого возраста. Однако проведенные под эгидой Американской Ассоциации диабетологов исследования свидетельствуют о том, что это заболевание все чаще формируется в детском и подростковом возрасте [18].

Жировая ткань в норме выполняет важные функции в жизнедеятельности организма детей и подростков. Ее основные функциональные задачи:

• · поддержание равновесного теплового состояния организма;
• · стабилизация положения внутренних органов, сосудов и нервных стволов;
• · является энергетическим депо организма (при голодании количество жира в клетках уменьшается, при усиленном питании — увеличивается)
• · строительный материал для построения клеток, миелиновых оболочек нервных волокон, биоактивных веществ и гормонов [14].

Избыток жировой ткани у детей приводит к нарушению этих жизненно важных функций организма, в том числе и теплообмена. Известно, что с нарушением теплообмена связаны характерные для МС изменения кожного покрова: появление стрий, поперечно расположенных на поверхности плеч, бедер, молочных желез, поясницы, живота, ягодиц, возникновение юношеских угрей (акнэ), фолликулеза [9, 15, 16].

Терморегуляторные реакции организма детей: потоотделение, интенсивность кровообращения, мышечная дрожь — устанавливаются по мере развития вегетативной нервной системы [13]. В возрасте до шести лет организм детей испытывает дефицит тепла из-за несоответствия массы тела относительно большой поверхности кожи.

Расстройство вегетативного обеспечения деятельности (недостаточное или избыточное) нарушает поведение человека и обусловливает недостаточно оптимальную адаптацию [17]. Вегетативной нервной системе принадлежит важная решающая роль в жизнедеятельности организма: обеспечивается деятельность гомеостаза параметрического (поддержание постоянства параметров внутренней среды) и структурнофункционального (поддержание постоянства функционирования жизнедеятельности организма при изменении условий окружающей среды).

Таким образом, гомеостаз в современном понимании — это не только поддержание постоянства параметров, но и выполнение системных функций организма, обеспечивающих постоянство внутренней среды при изменении внешней окружающей среды.

Особенностью теплообмена при ожирении и МС является склонность к гипертермическим состояниям, за счет снижения эффективности теплоотдачи. Организм детей более устойчив к охлаждению и чаще склонен к перегреву [18, 19]. Возрастает необходимость в облегченной одежде свободного покроя с учетом особенностей теплобмена и достоверных размерных признаков, с адаптационными конструктивными элементами, способными обеспечить ее естественную вентиляцию и своевременный вывод продуктов метаболизма из пододежного пространства.

Расчет теплофизических параметров при проектировании одежды для детей и подростков с МС обеспечивает ее рациональность, комфортность в соответствии с условиями эксплуатации, длительное сохранение универсальных свойств.

У детей и подростков с метаболическим синдромом энерготраты значительно снижены и соответствуют параметрам в диапазоне 60−88 ВТ/м2, что соответствует движениям сидя (за компьютером), стоя или связанные с ходьбой. Теплоизоляционная способность одежды зависит от средневзвешенной температуры кожи, физической активности, теплоощущений, индекса массы тела, площади поверхности тела и климатических условий. Следовательно, проектируемая для таких детей и подростков одежда будет иметь сниженные параметры теплоизоляции.

Теплоизоляция представляет собой отношение разности средневзвешенной температуры кожи и температуры окружающей среды к средневзвешенной величине плотности «сухого» теплового потока с поверхности тела. «Сухой» тепловой поток — это тепловой поток, состоящий из одного или более компонентов: кондуктивного, конвективного, радиационного [1, 19]. Теплоизоляция комплекта одежды рассчитана [1] по формуле:

IК = (ТК — ТВ) / qП, (1).

где — ТК — средневзвешенная температура кожи, °С;

Средневзвешенная температура кожи зависит от уровня энерготрат человека и его теплоощущений.

ТВ — температура воздуха окружающей среды, °С;

qП — средневзвешенная величина плотности «сухого» теплового потока поверхности тела, Вт/м2.

В соответствии с приведенной формулой теплоизоляции (1, 19) можно определить средневзвешенную температуру кожи ТК для подростков с метаболическим синдромом и коэффициент комфортности с учетом теплоощущений и энерготрат.

Таблица 1 Коэффициент комфортности одежды для детей с МС.

Из определения теплоизоляции комплекта одежды следует, что она представляет собой полное сопротивление переносу тепла от поверхности тела человека во внешнюю среду, включая материалы одежды, воздушные прослойки между ними и пограничный слой воздуха, прилегающий к наружной поверхности одежды. [1]. Значит, существует взаимосвязь площади поверхности тела с индексом массы тела (ИМТ), средневзвешенной температурой кожи с температурой окружающей среды. Понятие индекса массы тела (синоним-индекс Кетле) широко используется в научной литературе и клинической практике и представляет собой отношение массы тела (кг) к квадрату роста человека (м2). По классификации Международной группы по ожирению ИМТ (кг/м2) составит: 18,5 — недостаток массы тела;

• · 18,5 — 24,9 — нормальная масса тела;
• · 25,0 — 29,9 — избыток массы тела (1 ст);
• · 30,0 — 34,9 — ожирение (IIa ст);
• · 35,0 — 39,9 — резко выраженное ожирение (IIb ст);
• · 40,0 и более — очень резко выраженное ожирение (III ст).

Исследования показали, что каждому индексу массы тела соответствует определенная площадь поверхности тела в зависимости от роста и веса человека (таблица 2). Для условий параметрического синтеза использованы показатели ИМТ, представляющие существенное отклонения от нормальной массы тела. Расчет начат с параметров роста 120 см, что соответствует детскому возрасту шести лет.

Для обеспечения бесперебойной работы вегетативной нервной системы, сохранения здоровья детей и подростков с МС произведен расчет теплоизоляции одежды, установлены уровни ее снижения, определена согласованность площади поверхности тела и индекса массы тела.

Параметры снижения теплоизоляции теплозащитной одежды для детей и подростков с МС установлены по формуле:

С = K · ИМТ · Sпов.т., (2).

где С — снижение теплоизоляции, %;

K — коэффициент комфортности;

ИМТ — индекс массы тела, кг/м2;

Sпов.т — площадь поверхности тела, м2.

Таблица 2 — Площадь поверхности тела (м2) и индекс массы тела (кг/м2) в зависимости от роста и веса человека.

Таблица 3 Снижение теплоизоляции одежды человека с МС в зависимости от площади поверхности тела и индекса массы тела.

Снижение теплоизоляционной способности одежды детей и подростков с метаболическим синдромом и ожирением представлено согласованностью показателей индекса массы тела, площади поверхности тела и средневзвешенной температурой кожи (таблица 3) со следующими уровнями: Уровни снижения теплоизоляции одежды в таблице 4.

Таблица 4 Уровни снижения теплоизоляции одежды, %.

У взрослых с избыточной массой тела можно также определить соответствие ИМТ и площади поверхности тела (таблица 2). В соответствии с выполняемыми производственными движениями у них выше энерготраты. С учетом энерготрат и теплоощущений можно рассчитать средневзвешенную температуру кожи. Тогда для снижения теплоизоляционной способности одежды будет справедлива формула:

С= Sпов. т · ИМТ · ТК / 100 (3).

терморегуляция метаболический синдром гомеостаз где С — снижение теплоизоляции, %;

ТК — средневзвешенная температура кожи, °С;

Sпов.т — площадь поверхности тела, м2.

ИМТ — индекс массы тела, кг/м2.

В ходе параметрического и структурно-функционального синтеза гомеостаза организма определены особенности теплообмена детей и подростков с ожирением и МС, роль вегетативной нервной деятельности, установлены параметры снижения теплоизоляции для проектирования одежды детей и подростков с ожирением и метаболическим синдромом.

Все перечисленное свидетельствует о том, что проектирование одежды для детей, подростков с МС является актуальной проблемой. Проектирование рациональной теплозащитной одежды способствует восстановлению механизмов различных видов адаптации подростков в окружающей среде и социальных условиях, в кругу сверстников и взрослых.

Проектирование одежды согласованной с особенностями теплообмена и условиями окружающей среды способствует активной сбалансированной жизнедеятельности в системе «подросток — одежда — окружающая среда». Адаптационно-сбалансированная одежда ведет к улучшению качества жизни во всех ее проявлениях, сохранению здоровья подрастающего поколения.

• 1. МР№ 11−0/279−09 Методические рекомендации по расчету теплоизоляции комплекта индивидуальных средств защиты работающих от охлаждения и времени допустимого пребывания на холоде. — М.: Минздрав России, 2001.
• 2. Мычка В. Б., Чазова И. Е. Метаболический синдром // Системные гипертензии. 2009. № 1. С. 50−53.
• 3. Абу Али ибн Сина. Канон врачебной науки. Ташкент: Фан, 1985. 792 c.
• 4. Гиппократ. Этика и общая медицина. М.: Мир книги, 2007. 229 с.
• 5. Козлова Л. В., Бекезин В. В., Козлов С. Б. и др. Метаболический синдром у детей и подростков с ожирением: диагностика, критерии рабочей классификации, особенности лечения // Педиатрия. 2009. Т. 88, № 6. С. 142−150.
• 6. Сорвачева Т. Н., Петеркова В. А., Тирова Л. Н., Пырьева Е. А., Витебская А. В. Ожирение у подростков. //Лечащий врач. 2006; № 4: 50 — 54.
• 7. Щербаков М. Ю., Синицин П. А. Современные взгляды на диагностику, классификацию, формирование группы риска и подходы к лечению детей с метаболическим синдромом // Педиатрия. 2010. Т. 89, № 3. С. 123−127.
• 8. Болотова Н. В., Лазебникова С. В., Аверьянов А. П. Особенности формирования метаболического синдрома у детей и подростков. //Педиатрия. 2007; Том 86, № 3: 35 — 39.
• 9. Дедов И. И., Мельниченко Г. А. Ожирение: этиология, патогенез, клинические аспекты. М.: Медицинское информационное агентство. 2004.
• 10. Ройтберг Г. Е. Метаболический синдром. М.: МЕДпресс-информ, 2007. 224 с.
• 11. Zimmet P., Alberti G., Kaufman F. et al. The metabolic syndrome in children and adolescents. Diabetes Voice. December 2007; Vol. 52, No.4: 29−32.
• 12. Балыкова Л. А., Солдатов О. М., Самошкина Е. С. и др. Метаболический синдром у детей и подростков // Педиатрия. 2010. Т. 89, № 3. С. 127−134.
• 13. Делль Р. А., Афанасьева Р. Ф. Гигиена одежды. Учебное пособие, М.: Легпромбытиздат., 1991
• 14. Воронцов И. М., Мазурин А. В. Пропедевтика детских болезней. СПб.: Фолиант, 2009. 1008 с.
• 15. Лисс В. Л., Шабалов Н. П. Ожирение. Диагностика и лечение эндокринных заболеваний у детей и подростков. М.: МЕДпресс-информ, 2009. 528 с.
• 16.. Ожирение у подростков. Ю. И. Строев, Л. П. Чурилов, Л. А. Чернова и др СПб.: ООО «ЭЛБИ-СПб», 2003. 216 с.
• 17. Вейн А. М. Вегетативные расстройства. М.: Медицинское информационное агенство. 2003. 749 с.
• 18. Махрова И. А. Наследственная предрасположенность к метаболическому синдрому у детей: Автореф. дис. …к-та мед. наук. Санкт-Петербург, 2011. 23 с.
• 19. Иващенко И. Н. Разработка специальной одежды для защиты работников нефтедобывающей отрасли южного региона России от пониженных тиемператур дис. …к-та техн.наук. Москва., 2008