CHANGES IN THE CONTENT OF ADRENOCORTICOTROPIC HORMONE AND CORTISOL IN SAILORS DURING A VOYAGE TO VARIOUS CLIMATIC AND GEOGRAPHIC REGIONS

ИЗМЕНЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ АДРЕНОКОРТКОТРОПНОГО ГОРМОНА И КОРТИЗОЛА У МОРЯКОВ ВО ВРЕМЯ РЕЙСА В РАЗЛИЧНЫЕ КЛИМАТОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ РАЙОНЫ

Научная статья

Лупачев В.В.¹, Кубасов Р.В.^2, *, Кубасова Е.Д.³

¹ ORCID: 0000-0002-8837-1177;

² ORCID: 0000-0003-1698-6479;

³ ORCID: 0000-0001-9683-7814;

^{1, 2, 3} Северный государственный медицинский университет, Архангельск, Россия

* Корреспондирующий автор (romanas2001[at]gmail.com)

Аннотация

Трудовая деятельность моряков сопряжена со сложными условиями и требует высокой степени адаптации регуляторных систем организма. Эндокринная система (особенно гипофизарно-надпочечниковая ось) является одной из ведущих в обеспечении адаптации. Характер изменений гормональной секреции определяет способность организма к выживанию и комфортному существованию. Цель исследования - изучение изменений гормональных показателей у моряков в течение рейса в различные климатогеографические регионы. Материалы и методы. Обследованы в динамике рейса в различные климатогеографические регионы российские моряки, у которых четырехкратно (до рейса, вначале, в середине и в конце) определено содержание адренокортикотропного гормона (АКТГ) и кортизола. Результаты исследования и их обсуждение. Вначале рейса уровень АКТГ и кортизола увеличивается; к середине рейса АКТГ снижается, а кортизола – остается на тех же значениях; к концу рейса уровни обоих гормонов снижаются и достигают значений гораздо ниже, чем перед рейсом. Первая половина динамики гормонов указывает на нормальное течение общего адаптационного процесса, но дальнейшее снижение уровней АКТГ и кортизола может быть предвестником срыва адаптационного потенциала.

Ключевые слова: моряки, адренокортикотропный гормона, кортизол, условия труда.

CHANGES IN THE CONTENT OF ADRENOCORTICOTROPIC HORMONE AND CORTISOL IN SAILORS DURING A VOYAGE TO VARIOUS CLIMATIC AND GEOGRAPHIC REGIONS

Research article

Lupachev V.V.¹, Kubasov R.V.^2, *, Kubasova E.D.³

¹ ORCID: 0000-0002-8837-1177;

² ORCID: 0000-0003-1698-6479;

³ ORCID: 0000-0001-9683-7814;

^{1, 2, 3} Northern State Medical University; Arkhangelsk, Russia

* Corresponding author (romanas2001[at]gmail.com)

Abstract

The labor activity of seafarers is associated with difficult conditions and requires a high degree of adaptation of the regulatory systems of the body. The endocrine system (especially the pituitary-adrenal axis) is one of the key ones in ensuring adaptation. The nature of changes in hormonal secretion determines the ability of the body to survive and comfortable existence. The purpose of the study is to examine the changes in hormonal parameters in sailors during the voyage to various climatic and geographic regions. Materials and methods. Russian sailors were examined in the dynamics of the voyage to various climatic and geographic regions, in which the content of adrenocorticotropic hormone (ACTH) and cortisol was determined four times (before, at the beginning, in the middle and at the end of voyage). Results and discussion. At the beginning of the voyage, the level of ACTH and cortisol increases; by the middle of the flight, ACTH decreases, and cortisol remains at the same values; by the end of the flight, the levels of both hormones decrease and reach values much lower than before the voyage. The first half of the hormone dynamics indicates the normal course of the general adaptation process, but a further decrease in ACTH and cortisol levels may be a predict a breakdown of adaptive potential.

Keywords: sailors, adrenocorticotropic hormone, cortisol, working conditions.

Введение

Различного рода экстремальные факторы внешней среды, воздействующие на организм, запускают компенсаторно-адаптационные механизмы, которые изменяют обмен веществ и функциональное состояние органов и тканей. Однократное или кратковременное влияние этих факторов, в большинстве случаев, не приводит к устойчивой перестройке механизмов регуляции гомеостаза, тогда как длительный и многократный стресс может индуцировать развитие патологии [1].

Изначально характер трудовой деятельности моряков предъявляет высокие требования к организму. Частые смены места плавания, в сочетании со сложными условиями труда отрицательно сказываются на их здоровье и работоспособности [2]. Эти негативные изменения покрываются, в первую очередь адаптацией регуляторных систем организма. Во время рейсов в различные регионы Мирового океана организм адаптируется к меняющимся климатогеографическим условиям. Благодаря адаптации компенсируется напряжение регуляторных систем, обеспечивающих здоровье и работоспособность моряков [3]. Чем контрастнее смена климатических условий плавания (она зависит от отправной точки, дальности похода), тем более выраженные изменения произойдут в организме для перестройки под новые условия жизнедеятельности [4]. Для обеспечения достаточной регуляции механизмов компенсации на факторы внешней среды, воздействующие на организм, одна из ведущих ролей принадлежит эндокринной системе [5]. Степень изменяющейся гормональной секреции определяет адекватность, характер приспособительных сдвигов, которые обеспечивают постоянство внутренней среды организма и его восстановление [6]. Физиологические компенсаторные сдвиги, особенно в эндокринной системе, способствуют увеличению его резервных возможностей [7].

Исходя из изложенного, представлял интерес изучения изменений гормональных показателей у моряков в течение рейса в различные климатогеографические регионы.

Материалы и методы исследования

В качестве предмета исследования выбран грузовой рейс п. Монфальконе (Италия) – г. Санкт-Петербург (Россия) – п. Нуэвитас (Куба), длившийся с ноября по декабрь (табл.1). Обследовано 35 мужчин – моряков Северного морского пароходства (г. Архангельск), в возрасте от 25 до 30 лет, не состоявших на диспансерном учете по заболеваниям и не предъявлявших жалоб на момент обследования. Натощаковая венозная кровь у добровольцев для определения гормонов забиралась у каждого обследуемого 4 раза в 8 часов местного времени. Сыворотка крови после центрифугирования в замороженном состоянии доставлялась в Архангельск. Далее, в стационарных лабораторных условиях методом радиоиммунного анализа (коммерческие наборы «CIS», Франция) определено содержание адренокортикотропного гормона (АКТГ) и кортизола.

 

Таблица 1 – График забора проб крови у моряков в течение рейса п. Монфальконе (Италия) – г. Санкт-Петербург (Россия) – п. Нуэвитас (Куба).

№	Этапы взятия проб	Даты взятия проб
I	Перед рейсом (г. Архангельск, Россия).	01-02 ноября
II	Начало рейса (п. Монфальконе, Италия).	06 ноября
III	Середина рейса (г. Санкт-Петербург, Россия).	20 ноября
IV	Конец рейса (п. Нуэвитас, Куба).	13 декабря

 

Статистическая обработка полученных результатов, оценка распределения показателей, сравнительный анализ выборок проведен с помощью компьютерного пакета прикладных программ SPSS 13.0 for Windows. В большинстве выборок выявлено неправильное распределение. В связи с этим для сравнительного анализа использовался критерий Уилкоксона. Критический уровень значимости (p) при проверке статистических гипотез принимался за 0,05. Уровень значимости >0,05, но <0,1 расценивался, как тенденция различий между сравниваемыми показателями.

Результаты исследования

Анализ полученных данных показал наличие значительных изменений концентраций изучаемых гормонов у плавсостава в динамике рейса (табл.1).

Средний уровень АКТГ у обследованных моряков статистически значимо изменялся во всех временных точках, когда проводился забор крови для исследования (рис. 1). За несколько дней до начала рейса, когда экипаж находился по месту проживания в г. Архангельске (территория, приравненная к Крайнему Северу), он составил 63,0±2,7 пг/мл. При этом кривая распределения индивидуальных значений имела тенденцию к правостороннему смещению (As=0,47) с нормальным пиковым распределением (Es=-0,09). В первые дни плавания, проходившие в Средиземноморском регионе, произошло статистически значимое увеличение среднего уровня АКТГ (69,4±2,6 пг/мл; p=0,04). Частотное распределение уровней адренокортикотропина в этот период вновь показало значительную правостороннюю асимметрию кривой (As=0,82), с островершинным пиковым распределением (Es=-1,22).

Через 2 недели рейса, к моменту прибытия в Балтийский регион из Средиземноморья произошло статистически значимое снижение среднего уровня АКТГ (53,0±4,2 пг/мл) в сравнении, как с исходным (предрейсовым) значением (p=0,05), так и с началом плавания (p=0,001). При проверке распределения значений АКТГ в этот период отмечено его централизация (As=0,22), с плосковершинностью пика (Es=-0,66).

Рис. 1 – Изменения АКТГ у моряков Северного морского пароходства во время грузового рейса Италия – Санкт-Петербург – Куба

Примечание: n=35

 

По прибытии в конечную точку рейса, совершив трансатлантический переход в Карибский регион, у обследуемого экипажа судна зафиксировано еще большее, практически двукратное, статистически значимое снижение среднего уровня АКТГ в крови до 31,0±2,5 пг/мл, в сравнении со всеми тремя предыдущими точками отбора проб (p<0,001). Расположение кривой распределения индивидуальных значений оказалось близко к центру (As=-0,38), но, в то же время, при этом она была островершинной (Es=-1,48).

Что касается кортизола, то в его динамике у обследованных моряков, также, как и у АКТГ, отмечены статистически значимые различия средних почти во всех временных точках, когда проводился забор крови (рис. 2). Перед рейсом средний уровень кортизола составил 334,3±17,5 нмоль/л. Частотное распределение его индивидуальных уровней в этот период показало симметричность кривой (As=0,40), а пик распределения оказался плосковершинным (Es=-0,62). Вначале плавания отмечена тенденция к более высокому среднему уровню кортизола (365,3±11,3 нмоль/л), в сравнении с предрейсовым периодом (p=0,1). Частотное распределение уровней кортизола в этот период уже выявило правостороннюю асимметрию кривой (As=0,58) при нормальным пиковым распределением (Es= 0,22).

Рис. 2 – Изменения кортизола у моряков Северного морского пароходства во время грузового рейса Италия – Санкт-Петербург – Куба

Примечание: n=35

В середине рейса средний уровень кортизола оставался практически на том же уровне (378,8±13,8 нмоль/л), что и при отплытии. Статистически значимых различий в сравнении со ним не выявлено (p=0,54). В то же время, при сопоставлении с периодом предрейсовой подготовки уже выявлена не тенденция к более высоким значениям, а статистически значимое увеличение такового (p=0,05). При анализе частотного распределения значений кортизола в этот период отмечено его смещение вправо (As=0,84), с нормальным пиковым распределением (Es=-0,36).

На заключительном этапе исследования, при прибытии в конечную точку рейса, у обследуемых моряков отмечено значительное, почти в полтора раза, снижение среднего уровня кортизола в крови (204,3±12,2 нмоль/л). Уровень значимости различий в сравнении со всеми тремя предыдущими точками отбора проб оказался максимально высоким (p<0,001). Кривая распределения индивидуальных значений на этом располагалась близко к центру (As=-0,11) с пиковым распределением, близким к нормальному (Es=0,28).

Обсуждение результатов исследования

Проведенный сравнительный анализ содержания в крови гормонов гипофизарно-адреналового звена эндокринной регуляции (АКТГ, кортизол) экипажа грузового судна Северного морского пароходства (г. Архангельск), совершившего полуторамесячный переход из трех различных климатогеографических территорий (Средиземноморье-Прибалтика-Карибский регион), выявил статистически значимые изменения изучаемых гормонов, характерных для осуществления процессов адаптации организма к внешним условиям.

Исследование показало, что у моряков в течение первых дней после начала рейса наблюдается увеличение уровня АКТГ, кортизола. К середине рейса (через 2 недели) содержание АКТГ постепенно снижается, а кортизола – остается на тех же значениях. К концу рейса (еще через 3 недели) уровни исследуемых гормонов снижаются и достигают значений гораздо ниже, чем перед рейсом. Первая половина такой динамики исследуемых гормонов указывает на нормальное течение общего адаптационного процесса [8]. Однако дальнейшее снижение уровней АКТГ и кортизола может быть предвестником разбалансировки регуляторных систем (эндокринной, в частности), истощения секреторной функции и свидетельствовать о начале срыва адаптационного потенциала [9].

Полученные нами результаты согласуются с исследованиями функционального состояния эндокринной системы у моряков во время рейса, проведенные другими авторами. Так, к примеру, при оценке гормональных показателей, отвечающих за адаптацию у моряков при трансмеридианном перемещении эти процессы начинаются уже с первых дней пребывания на судне и проявляются увеличением функциональной активности гипофизарно-надпочечниковой системы. При этом угнетение потенциальной мощности стресс-реализующих механизмов защиты организма зачастую приводит к затягиванию или нарушению адаптационного процесса [10], [11], [12].

Заключение

Таким образом, выявленные изменения эндокринной секреторной функции гипофизарно-надпочечникового звена регуляции у моряков Северного морского пароходства в течение рейса три различных климатогеографических региона (Средиземноморье-Прибалтика-Карибский регион) четко обозначили законы общего адаптационного процесса. Изначально, в первые дни рейса, отмечено повышение в крови уровней АКТГ и кортизола, являющихся маркерами адаптации организма на изменяющиеся условия внешней среды. В течение первой половины рейса произошел возврат к изначальным показателям, что также свидетельствовало о нормальном прохождении адаптации. Однако, в дальнейшем, при продолжающихся неоднократных сменах климатогеографических условий среды обитания (с севера трансатлантический переход в экваториальные территории), в сочетании с тяжелыми условиями морского труда стали наблюдаться признаки дисфункции адаптационного потенциала, проявляющиеся в дальнейшем снижении изучаемых гормонов адаптации, вплоть до значений, статистически значимо меньших в сравнении с предрейсовым периодом. Дальнейшее развитие, затягивание может привести к нарушению межгормональных взаимодействий, вероятному срыву адаптационного процесса и поддержания гомеостаза в целом. Это, в свою очередь, требует разработки специальных мер по снижению развития подобных отклонений с целью увеличения сопротивляемости и жизнестойкости организма к условиям экстремальных воздействий, а также предупреждения возникновения патологических состояний. К этим мероприятиям следует отнести:

• разумное планирование командировок в «горячие точки»;
• привлечение к работе специалистов после прохождения специальной подготовки (физической, психологической, медицинской, с применением, при необходимости адаптогенов и т.п.);
• ранняя диагностика, в т.ч. и с применением лабораторных методов, нарушений состояния здоровья лиц, подвергающихся воздействию профессиональных факторов;
• по завершению выполнения задач в таких условиях необходимо проведение комплекса медико-реабилитационных мероприятий, направленных на восстановление ослабленных функций организма. 

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Selye H. Stress without distress / H. Selye. Philadelphia, USA: Lippincott; 1974.
2. Schmied, E.A. Studying the Health and Performance of Shipboard Sailors: An Evidence Map / E.A. Schmied et al. // Military Medicine. – 2021. – Vol. 186 (5-6). – P. E512-E524.
3. Branth, S. Chronic stress in long-distance offshore sailors develops an early metabolic syndrome condition / S. Branth et al. // FASEB Journal. – 2000. – Vol. ‏ 14(4). – P. A797-A797.
4. de Blasiis, K. Photoperiod Impact on a Sailor's Sleep-Wake Rhythm and Core Body Temperature in Polar Environment / K. de Blasiis et al. // Wilderness & Environmental Medicine. – 2019. – 30 (4). – P. 343-350.
5. McCarty, R. Learning about stress: neural, endocrine and behavioral adaptations / R. McCarty // Stress-The International Journal on the Biology of Stress. – 2016. – Vol. 19(5). – P. 449-475.
6. Kubasov, R.V. Interhormonal correlations at professional risk staffs / R.V. Kubasov et al. // Int J of Biomedicine. – Vol. 9(2). – 2019. – P. 187-89.
7. Farrace, S. An Endocrine and psychophysiological aspects of human adaptation to the extreme / S. Farrace, P. Cenni, Peri // Physiology & Behavior. – 1999. – 66 (4). – P. 613-620.
8. Sun, Y. Modulation of transcription parameters in glucocorticoid receptor-mediated repression / Y. Sun, Y. Tao, L. Kagan // Molecular and Cellular Endocrinology. – 2008. – Vol. 295(1-2). – P. 59-69.
9. Dickerson, S.S. Acute stressors and cortisol responses: A theoretical integration and synthesis of laboratory research / S.S. Dickerson, M.E. Kemeny // Psychological Bulletin. – 2004. – Vol. 130 (3) – P. ‏355-391.
10. Liberzon, J. Naturalistic stress and cortisol response to awakening: Adaptation to seafaring / J. Liberzon et al. // Psychoneuroendocrinology. – Vol. 33(‏7). – P. 1023-1026.
11. Oldenburg, M. Saliva cortisol level as a strain parameter for crews aboard merchant ships / M. Oldenburg, H.J. Jensen // Chronobiology International. – 2019. – Vol. 36 (7). – P. 1005-1012.
12. Szivak, T.K. Adrenal Stress and Physical Performance During Military Survival Training / T.K. Szivak et al. // Aerospace Medicine and Human Performance. – 2018. – Vol. ‏(2). – P. 99-107.