Сравнительная морфофункциональная характеристика щитовидной железы в условиях динамической и статической физических нагрузок

Биологическая и социальная значимость двигательной активности человека давно порождает повышенный интерес естествоиспытателей и философов. Еще в эпоху Возрождения было замечено, что «движение есть причина всякой жизни» (Леонардо да Винчи). Сегодня проблема влияния мышечных нагрузок — одна из актуальных в морфологии, физиологии и медицине, что обусловлено изменениями, внесенными научно — технической революцией в технологические процессы, которые формируют условия труда и быта. Эти изменения, связанные с глубоким внедрением в производство и быт информационноемких технологий, механизации, автоматизации и роботизации технологических процессов делают эту проблему с каждым десятилетием все более актуальной, так как требуют адаптации организма в новых условиях.

Проблема адаптации — одна из фундаментальных в биологии. Адаптация присуща всем формам жизни и настолько всеобъемлюща, что часто отождествляется с самим существованием жизни (Г.Селье, 1972.). Отсюда и огромный интерес к этой проблеме не только со стороны биологов и медиков, но и философов (А.В.Сергиевский с соавт., 1975). Возрастает количество профессий, характеризующихся значительным количеством ручных операций, сопровождающихся локальным мышечным напряжением, вынужденной позой и малой подвижностью (Н.Ю. Тарасенко, Б. В. Ананьев, Ю. В. Мойкин, 1979, Э. Ф. Шардакова с соавт., 1998). Подобные профессии имеются практически во всех отраслях промышленности (машиностроение, полиграфическая, легкая и др.), а также в большинстве профессий сферы услуг. Это связано с внедрением профессии оператора практически во все виды трудовой деятельности человека. Использование компьютеров выдвигает проблему оздоровления и оптимизации условий труда пользователя ввиду формирования при этом целого ряда неблагоприятных факторов: заболевания опорно-двигательного аппарата (рук, шеи, плечевого пояса, спины), связаны с вынужденной рабочей позой (Н.А. Дрожжина, А. В. Фомина, И. М. Михайлов, 2003).

В повседневной жизни статические нагрузки проявляются в двух формах: поддержание позы и удержание груза. Основными силами при поддержании статических напряжений человека (позы) являются силы тяжести и уравновешивающая ее сила активных мышечных напряжений. Человеческое тело представляет собой систему звеньев, соединенных между собой шарнирными связями. Пассивное равновесие непрерывно нарушается, общий центр тяжести человека расположен несимметрично и постоянно смещается вследствие периодической деятельности внутренних органов. Сохранение равновесия тела осуществляется путем оказания противодействия силам тяжести. Это достигается быстрым перераспределением тонических и тетанических напряжений мышц. При этом мышцы, поддерживающие равновесие тела постоянно находятся в напряжении (Н. Muller, 1932, R.H.Tepper, F.A.Hellebrandt, 1938).

Как правило, работники малоподвижных профессий в процессе трудовой деятельности вынуждены поддерживать весьма однообразную позу. Некоторые специальные позы могут потребовать длительного и сравнительно интенсивного статического сокращения. Среди работниц профессий, выполняющих работу сидя, часто встречаются заболевания женской половой сферы, и желудочно-кишечного тракта. Длительное сидение в неизменной позе ведет к расслаблению мышц живота, появлению отвислого живота и др. (М.И. Виноградов, 1966, А. Я. Вер ник, 1967), возникает типичный болевой поясничный синдром (H.AJDe Vries, 1968), увеличивается частота случаев заболеваний нервов и периферических ганглиев (А.К.Муратова, 1980), наблюдается прогрессирующее снижение напряжения кислорода в артериальной крови (Ю.М. Чирнецкий, 1962). Доказано, что время пребывания в ортостатическом положении и балльная оценка ортостатического фактора труда линейно коррелирует с заболеваемостью варикозным расширением вен (А. Я. Рыжев с соавт., 2000).

Все вышесказанное указывает на мультисистемный характер воздействия статической нагрузки на организм человека, требующий системного подхода к изучению воздействия ее на различные органы и системы органов.

Двигательная активность является для организма одним из необходимых условий его жизнедеятельности. Оказывая генерализованное влияние, она способна определять состояние всех систем организма. Эти ключевые особенности, характерные для динамической нагрузки стали причиной широкого распространения тех видов спорта, которые характеризуются динамическими мышечными сокращениями. Сегодня уже ни у кого не вызывает удивления регулярное посещение тренажерного зала. И хотя группа профессий, связанных с постоянной динамической нагрузкой, достаточно узкая, но сама динамическая нагрузка не исчезла го экзогенных факторов, оказывающих влияние на человека. Пронриорецепция с мышц при активной деятельности является мощным источником, поддерживающим необходимый уровень трофики почти всех органов и систем, в том числе и высших центров эндокринной регуляции.

Как известно, мышечное сокращение — энергозависимый процесс. К тому же основой возникновения структурного следа — материального субстрата адаптации к любому экзогенному фактору является экспрессия белка (Ф. 3: Меерсон, 1973.). Гормоны фолликулярных клеток щитовидной железы — трийодтиронин и тироксин — осуществляют регуляцию энергообмена, синтеза белка и развития организма (В. Б. Розен, 1980). Таким образом, участие фолликулярного эпителия щитовидной железы и обеспечивающего его деятельность микроциркуляторного русла в адаптации организма к влиянию физической нагрузки не вызывает сомнений. Щитовидная железа во взаимодействии с центральными и периферическими звеньями регуляции ее структурно — функционального статуса является одним из ведущих компонентов становления и поддержания общего гомеостаза (И.Г. Акмаев, 1979, Ф. И. Фурдуй, 1987, Б. В. Алешин В.И. Губский 1983; Е. С. Ром — Бугослав-ская, JI.A. Бондаренко, 1984, P. Larsen, 1982). Благодаря глубокой интегри-рованности в механизмы гормональной регуляции заболевания щитовидной железы занимают первое место среди других эндокринных заболеваний (МИ. Балаболкин, 1997).

Динамическая нагрузка широко используется как фактор, нивелирующий влияние гипокинезии на организм человека. Однако, как было показано выше, ограничение двигательной активности практически всегда сочетается со статической нагрузкой. Таким образом, на большое количество людей оказывается одновременное воздействие динамической и статической нагрузки.

И хотя в современной литературе сложилось достаточно полное представление о влиянии динамической нагрузке на щитовидную железу: об этапах адаптации к физической нагрузке (О.В. Бирюкова и А. Г. Кочетков, 2000), о месте гормонов щитовидной железы в адаптации к динамической нагрузке (О. В. Зорова и JI.B. Сорокина 1999, А. В. Безденежных с соавт., 2000), изучены особенности ее зонального строения при влиянии динамической нагрузки (В.В.Рычкова, А. В. Безденежных, 2000), об индивидуальных особенностях в изменениях при влиянии динамической нагрузки (И. Н. Петрова и А. Г Кочетков, 2000). Также имеются данные о сравнительных исследованиях, но они носили физиологический характер. Так имеются сведения о более сильном послерабочем подъеме тиреоидных гормонов в крови при действии статической нагрузки (С.М. Ксенц, 1986.). Однако, в работах, посвященных проблематике воздействия на организм физических нагрузок, отсутствуют указания не только на характер сочетанного влияния статической и динамической нагрузки, но и данные о сравнительной характеристике влияния статической и динамической нагрузки на щитовидную железу.

Таким образом, на сегодняшний день нельзя с уверенностью говорить о тех изменениях, которые вызовут в щитовидной железе эти крайне распространенные и в работе, и в быту факторы.

Поэтому мы поставили цель: выявить структурно-функциональные преобразования фолликулярных эндокриноцитов и элементов микроциркуляторного русла щитовидной железы при влиянии динамической и статической физической нагрузки в сравнительном аспекте.

В соответствие с указанной целью были поставлены следующие задачи:

1) Выявить качественный и количественный характер структурно-функциональных преобразований фолликулярных эндокриноцитов и элементов микроциркуляторного русла щитовидной железы при влиянии динамической и статической физической нагрузки.

2) Выявить общие закономерности и характерные особенности при влиянии динамической и статической физической нагрузки на структурно-функциональные преобразования фолликулярных эндокриноцитов и элементов микроциркуляторного русла щитовидной железы и дать их сравнительную оценку.

3) Определить зависимость изменений удельной доли фолликулярных эндокриноцитов и перифолликулярных гемокапилляров в центре и на периферии долей щитовидной железы в зависимости от влияния характера физической нагрузки и времени экспозиции.

Научная новизна: 1. Впервые с помощью комплекса морфологических, морфометрических и статистических методик исследования выявлено, что как динамическая, так и статическая физическая нагрузка в интервале от начала влияния фактора до 40 суток имеют два пика индексов гормонпроду-цирующей активности фолликулярных эндокриноцитов щитовидной железы с минимумом на 10 сутки. 2. Впервые выявлено, что пики активности индексов гормонпродуцирующей активности фолликулярных эндокриноцитов щитовидной железы на 5 и 40 сутки динамической нагрузки сопровождаются расширением лимфатических капилляров, а пики индексов гормонпроду-цирующей активности фолликулярных эндокриноцитов щитовидной железы на 3 и 20 сутки статической нагрузки — запустеванием просвета артериол на фоне десквамации фолликулярных эндокриноцитов щитовидной железы, плазморрагий и расширения междольковых промежутков. 3. Впервые статистически доказано большее влияние характера нагрузки на удельную долю фолликулярных эндокриноцитов и меньшее на удельную долю пери-фолликулярных гемокапилляров щитовидной железы, а также большее влияние экспозиции фактора на удельную долю перифолликулярных гемокапилляров и меньшее — на удельную долю фолликулярных эндокриноцитов щитовидной железы.

Практическая значимость. Результаты работы расширяют представление об участии щитовидной железы в реакции организма на физические нагрузки разного характера и продолжительности. Сведения, приведенные в диссертации:

1) могут быть использованы при учете характера влияний на щитовидную железу физических нагрузок на производстве, в сфере услуг и спорте;

2) могут послужить экспериментальной предпосылкой разработки комплекса мер по диагностике и профилактике ряда заболеваний щитовидной железы;

3) могут способствовать разработке теоретических основ процессов взаимодействия живого организма с’факторами внешней среды, в частности, зависимости изменения структурно-функциональных элементов щитовидной железы от характера и длительности воздействия физической нагрузки.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ. Из них 10 в центральной печати.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на 3 Всероссийском международном симпозиуме «Физиологические механизмы природных адаптаций», Иваново (27 июня — 1 июля 1999) — Пироговской межвузовской научной конференции студентов и молодых ученых, Москва, (март 2000) — VI Всероссийской конференции по патологии клетки (с международным участием) Москва, (28−30 ноября 2000) — Второй научной конференции с между народным участием, посвященной 80-летию со дня рождения профессора М. Г. Колпакова «Эндокринная регуляция физиологических функций в норме и патологии» Новосибирск, (15−17 октября 2002) — XX Российской конференции по электронной микроскопии ЭМ'2004, Черноголовка, (1июня-4 июня 2004) — Международной научно-практической конференции посвященной 100-летию профессора В. Я. Суетина «Актуальные аспекты экологической, сравнительно-видовой, возрастной и экспериментальной морфологии» Улан-Удэ, (24−27 июня 2004) — Международном форуме молодых ученых и студентов Анталия (Турция). (17−24 августа 2004) — V Общероссийском съезде анатомов, гистологов и эмбриологов Казань, (17−18 сентября 2004) — Всероссийской конференции с международным участием «Клиническая морфология щитовидной железы» Белгород, (5−6 октября 2004) — Всероссийской научной конференции «Микроциркуляция в клинической практике» Москва (27−29 октября 2004) — VII Всероссийской конференции по патологии клетки, Москва (3−4 февраля 2005).

Диссертация апробирована на кафедре анатомии человека ГОУ ВПО ИвГМА МЗ РФ.

Внедрение в практику. Результаты данной работы могут быть использованы для учета характера изменений щитовидной железы в условиях эксперимента, при обосновании характера воздействующей нагрузки в разных видах спорта, при чтении лекций в медицинских вузах и в институтах физической культуры, а также на кафедрах анатомии, гистологии, спортивной медицины. Полученные сведения о характере реагирования элементов стромы и паренхимы щитовидной железы при влиянии разных видов физической нагрузки будут способствовать улучшению теоретической базы врачей при выборе форм и методов лечебной физкультуры и оценки влияния условий труда и быта на процессы, протекающие в щитовидной железе пациентов.

Положения, выносимые на защиту:

1) Как динамическая, так и статическая физические нагрузки вызывают фазное повышение индексов гормонпродуцирующей активности фолликулярных эндокриноцитов щитовидной железы.

2) Статическая нагрузка по сравнению с динамической оказывает более выраженное влияние на структурно-функциональные элементы щитовидной железы.

3) Динамическая и статическая нагрузка оказывают неодинаковое влияние на структурно-функциональные элементы в центре и на периферии долей щитовидной железы.

200 ВЫВОДЫ.

1. Как динамическая, так и статическая физические нагрузки вызывают фазное повышение индексов гормонпродуцирующей активности фолликулярных эндокриноцитов щитовидной железы с минимумом активности на 10 сутки влияния факторов.

2. Динамическая нагрузка оказывает более позднее влияние на фолликулярные эндокриноцшы и элементы микроциркуляторного русла щитовидной железы с пиками индексов гормонпродуцирующей активности фолликулярных эндокриноцитов щитовидной железы на 5 и 40 сутки, на про тяжении которых отмечается полнокровие вен и артерий, расширение лимфатических капилляров.

3. Статическая нагрузка оказывает более раннее влияние на фолликулярные эндокриноциты и элементы микроциркуляторного русла щитовидной железы с пиками индексов гормонпродуцирующей активности фолликулярных эндокриноцитов щитовидной железы на 3 и 20 сутки, в которые отмечается полнокровие вен на фоне запустевания просвета артерий. Снижаются индексы гормонпродуцирующей активности фолликулярных эндокриноцитов щитовидной железы на 5 и 30 сутки на фоне десквамации фолликулярных эндокриноцитов щитовидной железы, плазморрагий и расширения междольковых промежутков.

4. Изменения удельной доли фолликулярных эндокриноцитов щитовидной железы в большей степени зависят от влияния характера и в меньшей степени от влияния времени экспозиции нагрузки.

5. Изменения удельной доли перифолликулярных гемокапилляров в большей степени зависят от влияния времени экспозиции и в меньшей степени от влияния характера нагрузки.

6. Повышение активности щитовидной железы до 10 суток при статической нагрузке в отличие от динамической сопровождается более выраженной активизацией фолликулярных эндокриноцитов периферии долей щитовидной железы.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ Результаты исследования могут быть использованы: о При написании соответствующих разделов и справочных руководств по анатомии, гистологии, эндокринологии и физиологиио В учебном процессе для чтения лекций и проведения практических занятий на медицинских, биологических, ветеринарных и зоотехнических факультетах и курсах высших и средних специальных учебных заведенийо В лабораториях НИИ, занимающихся проблемами морфологии, эндокринологии, адаптации организма, о При исследовании различных морфофункциональных элементов щитовидной железы рекомендован комплекс гистологических, морфомет-рических, стереометрических и статистических методов, использованных в работе. о В лабораторных, экспериментальных исследованиях на животных и решении задач, связанных с адаптацией организма к различным видам физической нагрузки как трудового фактора, фактора лечебной физкультуры и спорта. о В здравоохранении данные о характере морфофункциональных изменений в щитовидной железе при влиянии статической и динамической нагрузки могут быть использованы при диагностике и профилактике ряда заболеваний.