Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор. Влияние эколого-климатических факторов Севера на состояние системы кровообращения 10
1.1. Морфофункциональная характеристика современных юношей-аборигенов Северо-Востока России 10
1.2. Функциональные перестройки сердечно-сосудистой системы у коренных этносов Севера 14
1.3. Использование методики анализа вариабельности сердечного ритма в оценке функционального состояния регуляторных систем организма 18
1.4. Влияние геомагнитных и метеорологических факторов на функциональное состояние организма 25
1.5. Динамика параметров вариабельности сердечного ритма в различные сезоны года 33
Глава 2. Организация, материал и методы исследования 38
2.1. Организация исследований 38
2.2. Методы антропометрических исследований 39
2.3. Исследование параметров вариабельности сердечного ритма 40
2.4. Функциональные пробы 41
2.5. Методы статистической обработки экспериментальных данных 41
Глава 3. Функциональное состояние системы вегетативного управления сердечным ритмом у юношей-якутов 43
3.1. Антропометрические характеристики обследуемых юношей-якутов 43
3.2. Исследование резервных возможностей вегетативной регуляции сердца у юношей-якутов 44
3.3. Исследование особенностей вариабельности сердечного ритма у юношей-якутов в периоды геомагнитных и метеовозмущений 71
3.4. Сезонные изменения параметров вариабельности сердечного ритма у юношей-якутов 81
Заключение 88
Выводы 99
Литература 100
- Функциональные перестройки сердечно-сосудистой системы у коренных этносов Севера
- Динамика параметров вариабельности сердечного ритма в различные сезоны года
- Исследование резервных возможностей вегетативной регуляции сердца у юношей-якутов
- Сезонные изменения параметров вариабельности сердечного ритма у юношей-якутов
Введение к работе
Актуальность проблемы.
Реализация Проекта размещения производительных сил до 2020 г. в Республике Саха (Якутия) ставит важнейшую медико-биологическую проблему - сохранение и улучшение здоровья населения, составляющего социально-трудовой потенциал региона.
В условиях Крайнего Севера комплекс экстремальных гелиогеофизических и метеорологических факторов оказывает стрессорное воздействие на функциональное состояние организма человека. Многовековое проживание коренного населения в суровых условиях окружающей среды сформировало экологический портрет человека на Севере – генетически обусловленные целесообразные адаптивные реакции, включающие наряду с антропологическими и морфофункциональными характеристиками факторы питания, особенности метаболизма, психофизиологические признаки (Агаджанян Н.А., Торшин В.И., 1994). Однако стремительное изменение экологии человека на Севере в связи с изменением традиционного уклада жизни, внедрением новых форм трудовой деятельности, ускорением темпа жизни, нервно-психическим напряжением приводит к снижению адаптивных качеств аборигенных популяций (Авцын А.П. с соавт., 1985; Казначеев В.П., 1988; Хаснулин В.И., 1998; Агаджанян Н.А., Петрова П.Г., 1996; Захарова Ф.А., 2001).
Известно, что вегетативная нервная система играет важную роль в адаптации организма к действию метеогелиофакторов (Seals D.R. et al., 1991). В последнее время для количественной оценки функциональных резервов вегетативной регуляции сердца достаточно широко используются методы спектрального анализа вариабельности сердечного ритма (Григорьев А.И., Баевский Р.М., 2001; Gaul-Alakova P. еt al., 2005; Lucy S.D. et al., 2003). Однако до сих пор не сложилось единого мнения об интерпретации спектральных компонентов вариабельности сердечного ритма (ВСР), причем наиболее неопределенным считается происхождение низкочастотных колебаний сердечного ритма (LF-волн). В регионах Крайнего Севера возможности оценки состояния вегетативной нервной системы с помощью спектрального анализа ВСР изучены недостаточно. Имеются лишь единичные исследования кардиоритма у аборигенных народов Азиатского Севера с использованием спектрального анализа (Максимов А.Л., 2009). В то же время выработка региональных нормативных показателей для временных и спектральных характеристик колебаний сердечного ритма является важнейшим направлением изучения ВСР. Также представляет интерес изучение ВСР для оценки функционального резерва регуляции сердца у коренных этносов Якутии.
Изменение функционального состояния организма под влиянием сезонных колебаний климатических факторов является нормальной приспособительной реакцией здорового человека. В то же время, когда адаптационные возможности организма снижены, сезонные изменения метеорологических факторов могут оказать повреждающее воздействие (Григорьев И.И., 1998). Наиболее очевидна связь сезонной периодичности метеофакторов с функцией сердечно-сосудистой системы, о чем свидетельствует реакция ВСР на изменение метеоусловий (Белишева Н.К., Черноус С.А., 2004; Ботоева Н.К., Беляева В.А., 2009). Поскольку амплитуда сезонных колебаний метеофакторов в условиях Северо-Восточной Азии существенно превышает таковую в других климатических поясах, представляет интерес изучение реакции параметров ВСР на изменение погодных условий в разные сезоны года в Якутии.
Цель исследования.
Исследовать функциональное состояние системы вегетативного управления сердечным ритмом у юношей-якутов.
Задачи исследования:
1. Оценить состояние резервов системы вегетативной регуляции сердца у юношей-якутов по параметрам ВСР в покое и при ортостазе.
2. Исследовать возможность участия в происхождении низкочастотных колебаний сердечного ритма (LF-волн) парасимпатического отдела вегетативной нервной системы (ВНС).
3. Исследовать особенности вегетативной регуляции сердечного ритма в периоды геомагнитных возмущений и резких колебаний метеорологических факторов.
4. Провести сравнительный анализ параметров ВСР у юношей в различные сезоны года.
Положения, выносимые на защиту:
-
Вегетативная реакция на активную ортостатическую пробу (АОП)
у юношей-якутов осуществляется за счет достоверного снижения тонуса парасимпатической системы без существенного вовлечения активности симпатического отдела ВНС, что свидетельствует о высоком функциональном резерве регуляторных систем сердца.
2. Неблагоприятные экологические факторы Крайнего Севера (геомагнитные возмущения, резкие суточные колебания температуры воздуха) вызывают напряжение регуляторных систем сердца у практически здоровых юношей-якутов. Существует порог перепада температуры воздуха, превышение которого вызывает значимое укорочение кардиоинтервалов у коренных этносов.
3. Наиболее информативными параметрами ВСР для определения влияния сезонных колебаний метеофакторов на практически здоровых лиц являются высоко- (HF) и низкочастотные (LF) волны сердечного ритма, а также RMSSD – показатель активности парасимпатической системы. Обследованных юношей якутов характеризуют индивидуальные проявления реактивности показателей ВСР на сезонные перепады метеофакторов.
Научная новизна
Впервые были изучены адаптационные возможности вегетативной регуляции сердца у юношей-якутов с помощью активной ортостатической пробы. Показано, что поддержание необходимого оптимума параметров кровообращения в ортостазе достигается за счет снижения ваготонических влияний, не вызывая сколь-либо существенного повышения симпатического тонуса.
Впервые у юношей-якутов проведено комплексное исследование влияния экстремальных гелиогеофизических и метеорологических факторов на вегетативную регуляцию сердца, оценивавшуюся по параметрам ВСР. Выявлен статистически достоверный прирост ЧСС на действие геомагнитных и температурных возмущений. Установлено, что хронотропный эффект более выражен на магнитную бурю в сравнении с реакцией на резкий перепад температуры атмосферного воздуха.
Выявлен порог перепада температуры воздуха (8С), превышение которого вызывает у практически здоровых молодых лиц значимое увеличение частоты сердечных сокращений.
Впервые проведенное сравнительное исследование влияния сезонных колебаний метеофакторов на состояние вегетативной регуляции сердца у якутов выявило статистически достоверные изменения ряда параметров ВСР.
Научно-практическая значимость
Впервые методом анализа ВСР у юношей-якутов изучены особенности реакции ВНС к действию экстремальных гелиогеофизических и метеорологических факторов.
Выявленное нами значимое увеличение ЧСС при перепадах внутрисуточной температуры атмосферного воздуха свыше 8С служит обоснованием необходимости проведения мероприятий, предупреждающих возникновение метеопатических реакций.
Полученные количественные значения временных и частотных параметров ВСР могут быть использованы в качестве региональных нормативов при оценке состояния регуляторных систем кровообращения у коренных этносов Крайнего Севера.
Внедрение результатов исследования
Данные об особенностях вегетативного управления сердечным ритмом у коренных жителей Якутии используются в учебном процессе кафедры нормальной и патологической физиологии Медицинского института СВФУ. Полученные результаты включены в методическую разработку для студентов и преподавателей «Исследование состояния регуляторных систем сердца по показателям вариабельности сердечного ритма с использованием аппаратно-программного комплекса «Валента»».
Апробация работы.
Основные результаты доложены и обсуждены: - на 3 международных конференциях: совместная Российско-Японская научно-практическая конференция, посвященная 15-летию Российско-Японского медицинского Фонда, Благовещенск. 21-22 сентября 2007 г.; второй съезд физиологов стран СНГ, Кишинев, Молдова, 29-31 октября 2008 г.; Международная научно-практическая конференция, посвященная 15-летию медицинского образования в Сургутском Госуниверситете, Сургут, 21-23 апреля 2010 г.;
- на 3 всероссийских конференциях: Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, Томск, 4-7 мая 2006 г.; VI-й Сибирский Физиологический съезд, Барнаул, 25-27 июня 2008 г.; Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием, посвященная III Международному Полярному Году, Архангельск, 17-19 июня 2009 г.;
- на 2-х региональных и республиканских конференциях: 2-я межрегиональная научно-практической конференции «Экология и здоровье человека на Севере», посвященная 50-летию высшего медицинского образования РС(Я), Якутск, 2007 г.; научно-практическая конференция «Женщины в реализации приоритетных национальных проектов», Якутск, 11 июня 2009 г.;
- на совместном заседании кафедры нормальной и патологической физиологии, кафедры нормальной и патологической анатомии, кафедры госпитальной терапии Медицинского института СВФУ, а также лаборатории физиологии и функционального резерва человека и лаборатории клинико-популяционных исследований Якутского научного центра комплексных медицинских проблем СО РАМН, Якутск, 2011 г.
По результатам выполненных исследований опубликовано 14 печатных работ, из них 3 статьи в рецензируемых ВАК изданиях.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 121 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания организации, материала и методов исследования, результатов и обсуждения собственных исследований, заключения, выводов, списка литературы, содержащего 202 источника, в том числе 157 отечественных и 45 зарубежных авторов. Иллюстрации представлены 7 таблицами и 29 рисунками.
Функциональные перестройки сердечно-сосудистой системы у коренных этносов Севера
По данным ряда исследователей до второй половины XX в. у аборигенов Севера не наблюдалось повышения системного артериального давления (АД) с возрастом. Так, у эскимосов Лабрадора и Гренландии старше 60 лет не отмечалось значений АД свыше 140 мм р. с, у эскимосов канадского Севера отсутствовало возрастное повышение кровяного давления [183, 194]. На низкие значения АД у чукчей и коряков, а также на брадикардию указывает A.M. Данишевский [48]. В.И. Турчинским [134] отмечается соответствие АД у коренных жителей Таймыра (нганасаны), сохраняющих традиционный уклад жизни и питания, общепринятым нормативным величинам. В исследованиях последних лет указывается на достоверно меньшие значения АДс, АДд, АДср, АДп у здоровых мужчин ханты в сравнении со здоровыми мужчинами пришлого населения [150].
Сравнительное исследование эпидемиологии артериальной гипертензии у коренного (оленеводы, рыбаки) и пришлого (строители, водители, механизаторы) мужского населения 30-59 лет, проживающего на Чукотке, показало существенно большую частоту этого заболевания у мигрантов (24,2%) по сравнению с коренными (14,8%) жителями [47]. Указывается на низкую распространенность атеросклероза и заболеваний им обусловленных среди аборигенов Крайнего Севера России, Канады, Аляски, Гренландии и Скандинавских стран [157, 167, 169, 192].
При сравнительных исследованиях было выявлено более высокое кровенаполнение периферических сосудов у аборигенов Севера по сравнению с приезжими. По данным В.И. Турчинского [134] у нганасан параметры МОК в норме или несколько снижены. У эвенков (Эвенкийский НО), мало подвергшихся антропогенному воздействию и ведущих традиционный образ жизни, минутный объем кровообращения снижен за счёт более низкого значения систолического объема, по сравнению с коренными-пришлыми и пришлыми [57]. Н.Ю. Лабутин [81] указывает на меньшие значения мощности сокращения левого желудочка сердца, расхода энергии и работы, выполняемой по перемещению крови левым желудочком сердца у коренного ненецкого населения по сравнению с пришлым русским населением Ненецкого национального округа.
Низкая величина сердечного выброса отмечена у коренных жителей Европейского Севера по сравнению с данными лиц зоны умеренного климата [125]. Результаты исследования кардиогемодинамики у якутов, проведённого СР. Кузнецовым [79], показали увеличенный период напряжения и, наоборот, уменьшенный период изгнания, т. е. фазовый сдвиг по типу гиподинамии миокарда. Эти данные свидетельствует об экономизации сердечной деятельности. Такая регуляция сократительной функции сердца целесообразна и является результатом долговременной адаптации к экологическим факторам Севера. Морфофункциональные особенности сердечно-сосудистой системы (ССС) коренных жителей Севера выработаны в процессе многовекового проживания в условиях высоких широт и эволюционно закреплены на генетическом уровне.
Однако с 70-х годов появились сведения об утрате аборигенами адаптивных качеств, в связи с переменой образа жизни и характера питания. У аборигенов Заполярья, переехавших на учёбу в г. Красноярск, в первые 5-12 месяцев отмечены невротические состояния, частые колебания АД, высокая заболеваемость [116].
О напряженном состоянии сердечно-сосудистой системы у студентов ЯГУ свидетельствуют данные обследования 105 юношей и девушек коренной национальности: у 61% из них отмечена тахикардия [129]. Для изучения адаптационного потенциала у студентов-якутов 1-го и 6-го курсов мединститута ЯГУ авторы определяли индекс функциональных изменений системы кровообращения. Сравнительный анализ показал, что количество лиц со сниженными функциональными возможностями системы кровообращения повышается от первокурсников к шестикурсникам с 13,3% до 37,5%.
Процесс аккультурации сопровождается повышением АД, учащением случаев гипертонической болезни среди коренного населения [27, 88]. У коренных жителей Якутского Заполярья (якуты, эвены, юкагиры, чукчи) средний уровень АД не отличался от величин, характерных для умеренных широт, и с возрастом повышался [ПО]. На возрастное увеличение АД у урбанизированных эскимосов Канады указывают Shaefer et al. [192].
Информация о функциональном состоянии сердечно-сосудистой системы северян пополнилась сведениями о типах гемодинамики (ТГ). Для каждого из типов существуют разные пути адаптации кровообращения для достижения оптимальных значений центральной гемодинамики в покое и в деятельном состоянии. Широкий диапазон колебаний сердечного индекса среди здорового населения обеспечивает пластичность и надёжность механизмов поддержания значений АДср на необходимом уровне [154].
Результаты исследований СР. Кузнецова [79] показали, что среди якутов наиболее распространёнными были эукинетический (ЭуК) и гиперкинетический (ГрК) типы, причём у лиц, наделённых этими вариантами кровообращения, выявлены более высокие значения физической работоспособности. У коренного-пришлого и пришлого населения отмечается более высокая встречаемость ЭуК и ГоК (гипокинетического) типов. У коренных-пришлых наиболее высокая работоспособность выявлена у лиц с ГоК, а у пришлых - с ГоК и ЭуК типами. Таким образом, автором установлено, что тип гемодинамики в покое может служить маркером физической работоспособности.
На преобладание ЭуК варианта кровообращения у коренных жителей Якутии и Эвенкии указывается также Л.С. Поликарповым [114]. Согласно результатам исследований Г.К. Степановой [131] оптимальные значения показателей центральной гемодинамики отмечены у юношей-якутов с ЭуК, а у юношей-европеоидов (уроженцы Якутии) с ГоК типами кровообращения. Анализ различных типов гемодинамики у студентов первого курса, проживающих в условиях Европейского Севера, провела О.В. Гарайзуева [40]. Автор выявила у юношей преобладание ГоК и ЭуК типов кровообращения. Специфической характеристикой коренных жителей Архангельской области, по мнению С.Л. Совершаевой с соавт. [125], является ГоК ТГ, выявленный у большинства обследуемых, проживающих в различных климатических условиях региона.
Таким образом, анализ литературы показал, что в настоящее время нет сложившегося мнения о предпочтительной устойчивости этносов Крайнего Севера с тем или иным типом гемодинамики к неблагоприятным условиям среды.
Динамика параметров вариабельности сердечного ритма в различные сезоны года
Сезонными (цирканнуальными) ритмами называют биологические колебания с периодом равным одному году. Их предназначением является приспособление организма к изменениям комплекса факторов окружающей среды: освещенности, температуры, влажности, радиации, состава пищи. Среди всей суммы влияющих на организм факторов немаловажное значение для здоровья и формирования устойчивой адаптации имеют и климатогеографические условия. Влиянию климатогеографических и метеорологических факторов на организм человека, в частности вариаций сезонных показателей температуры, осадков, атмосферного давления посвящено большое количество исследований [2, 42, 51, 92, 73, 173, 163, 164, 166, 168, 170, 174, 175,180, 198, 191,194]
Сезонные колебания показателей физиологических систем организма у жителей заполярных и приполярных территорий изучались как отечественными [4, 50, 124], так и иностранными авторами [176, 177, 187, 161].
Сезонные биоритмы, оказывая влияние на все функции, отражаются на состоянии организма в целом, и, в первую очередь, на смену сезонов реагирует сердечно-сосудистая система, о чем свидетельствует реакция вариабельности сердечного ритма на изменение метеоусловий. [19].
Сравнительный анализ параметров ВСР в осенний и зимний сезоны года у студентов приполярного региона (г. Архангельск) показал, что в период «биологической тьмы» у испытуемых одновременно повышается активность как симпатического, так и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы [74, 75]. Сезонная динамика адаптационного потенциала, определенного P.M. Баевским с соавт. расчетным методом, и значений ИН свидетельствует о снижении функциональных резервов и напряжении регуляторных систем сердца в зимний период относительно осеннего [17]. В.Н. Чеснокова и И.Г. Мосягин [147] исследовали сезонную динамику временных и спектральных параметров ВСР у одних и тех же студентов Приполярья, ранжированных по типу вегетативной регуляции на симпатико-, нормо- и ваготоников. Результаты исследований симпатикотоников авторы не обсуждали из-за малого их количества. У студентов с нормотоническим типом вегетативной регуляции и у ваготоников в зимний период года с наступлением «полярной ночи» отмечена высокая активность СНС и значительное напряжение регуляторных механизмов сердечно-сосудистой системы. Весной у нормо- и ваготоников состояние адаптационно-приспособительных механизмов остается напряженным. Летом у нормотоников выявлен высокий симпатический, тонус, свидетельствующий о стрессорном влиянии «белых ночей». В то же время; анализ значений параметров ВСР у ваготоников в летнее время года позволяет авторам сделать заключение о стабилизации адаптивных процессов, управления сердечным ритмом. В наибольшей степени вегетативный баланс остается сохраненным в осенний период как у нормо-, так и у ваготоников.
Наиболее неблагоприятными периодами в условиях Заполярья и северных широт в целом считаются полярная ночь и период выхода из нее. Традиционным является также мнение о повышении в период полярной ночи у детей частоты астеновегетативных и невротических расстройств .
В то же время ряд исследователей [112, 153] указывают на снижение функционального состояния детского организма на Севере в другие периоды. Например, увеличение частоты обострений хронической соматической патологии у детей приходится на осенний и весенний периоды. Показатели гемодинамики имеют наиболее контрастные значения весной (май) и осенью (октябрь). Отмечено снижение иммунологической реактивности в апреле и октябре. Весной отмечено снижение физического развития и существенное напряжение системы кровообращения у детей и взрослого населения Европейского Севера [28, 111, 121].
Влияние сезонов года на физиологические показатели здоровых и больных обследуемых явилось объектом исследований многих авторов. Так, по проведенному анализу поступления в Сургутскую специализированную больницу В.Н. Катюхиным [68] были выявлены четкие зависимости госпитализации больных с артериальной гипертензией и острым нарушением мозгового кровообращения, от сезонов года. Поступление в стационар имело два «пика» в течение каждого из 5 лет наблюдения. Первый период — февраль-март, второй - октябрь-ноябрь. Автор связывает декомпенсацию артериальной гипертензии у лиц, проживающих в экстремальных условиях северных территорий, с воздействиями перепадов температуры окружающего воздуха и атмосферного давления. На значительное влияние атмосферного давления воздуха на организм человека и частоту проявления метеопатических реакций указывает Т.Б. Вовк [38]. В частности, ею была установлена критическая величина межсуточных колебаний давления — 8,5 миллибар.
В работе Ю.Г. Солонина [127] рассматриваются широтные и сезонные аспекты влияния на показатели- гемодинамики, выносливости мышц и психомоторики. Полученные данные показывают сезонные колебания физиологических показателей. Изменения показателей в контрастные периоды года на разных широтах неоднозначны и подчас разнонаправлены. Автор установил снижение функциональных резервов кардиореспираторной системы в зимнее время года, о чем свидетельствуют повышенные значения ударных объемов кровотока в покое; снижение скорости восстановления ЧСС после физической нагрузки. Автор указывает также на снижение переносимости гипоксии, понижение уровня физического здоровья в холодное время года. Отмеченные негативные сдвиги в состоянии КРС автор расценивает как своеобразную "физиологическую плату" за акклиматизацию к холодному сезону года.
Интересные результаты получены А.С. Ветошкиным [34] при изучении сезонной вариабельности АД и ЧСС у лиц вахтового труда в условиях Тюменского Заполярья. Оценивались временные параметры вариабельности ритма сердца и показатели АД. В осенний сезон автором отмечено повышение вариабельности АД, сопровождающееся снижением вариабельности ЧСС, что является неблагоприятным признаком. Автор связывает увеличение риска сердечно-сосудистых осложнений у обследованных с уменьшением светового дня. По данным А.И. Елфимова [55] у лиц, работающих экспедиционно-вахтовым методом в условиях Арктического Заполярья, имеются сезонные различия в функциональном состоянии системы гемодинамики. Установлены большие значения АДс и АДд в покое, а также более высокая реакция параметров ССС на комбинированное воздействие гипоксии и гиперкапнии в зимнее время года по сравнению с летним периодом.
Влияние сезонного фактора на встречаемость мозгового инсульта за 1995-1999 гг. (Ханты-Мансийск) изучено И.А. Лебедевым [83]. Основным метеопараметром, влияющим на количество инсультов является амплитуда суточного хода температуры воздуха. Также положительная корреляция показана при анализе данных о влиянии перепадов атмосферного давления и межсуточного хода температуры воздуха. Автор выявил, что декабрь является наименее благоприятным по отношению к количеству мозговых инсультов.
Статистический анализ смертельных исходов сердечно-сосудистых заболеваний в РС(Я) показал зависимость их частоты от периодов года. Сезонная цикличность летальных случаев от осложнений ишемической болезни сердца и артериальной гипертонии в Якутии, по мнению исследователей, обусловлена воздействием жестких климатических факторов и магнитными возмущениями Земли [62].
При этом для организма человека не столь опасны сами экстремальные величины климатических факторов, как случаи резких колебаний температуры, давления, вызывающие большие колебания парциального давления в воздухе.
Способность к своевременному и адекватному реагированию со стороны человеческого организма на изменение внешних воздействий среды зависит от индивидуальных гено-фенотипических особенностей механизмов адаптации, степени их истощения в данный- период, от сочетания тех или иных погодных геофизических факторов, от локального геомагнитного, гравитационного и антропогенного фона. Клинически ответная реакция гомеостаза на изменение окружающих факторов реализуется проявлением физиологической или же патологической метеочувствительности.
Исследование резервных возможностей вегетативной регуляции сердца у юношей-якутов
Изучение показателей спектрального анализа ВСР широко используется для оценки состояния вегетативной регуляции сердца и адаптационных возможностей организма [44, 140, 158, 159, 185]. Однако исследования кардиоритма у аборигенных популяций Азиатского Севера с использованием спектрального анализа, проведены лишь в единичных работах [87]. В то же время выработка региональных нормативных показателей для временных и спектральных характеристик колебаний ЧСС является важнейшим направлением изучения ВСР.
Одной из задач настоящего этапа работы было проведение сравнительного анализа значений временных и спектральных параметров ВСР у юношей-якутов с различным типом вегетативной регуляции в состоянии покоя.
Анализ результатов оценки длительности RR-интервалов у обследованных юношей в клиноположении выявил различную встречаемость типов вегетативного управления сердцем. Обращает на себя внимание высокая распространенность проб с фоновой симпатикотонией и низкая распространенность ваготонии (Рис. 3.1). Встречаемость проб с сохраненным вегетативным балансом (нормотонический тип) составила п=200 (50,5%), с отклонением в сторону симпатикотонии п=164 (41,4%) и с отклонением в сторону ваготонии п=32 (8.1%).
Среднее значение исходной длительности RR интервалов по всем пробам (п=396) составило 836±5.5 мс (ЧСС=72,9±0,46 уд/мин), что близко к верхней границе нормы. На рис. 3.2 приведена суммарная гистограмма распределений RR-интервалов всех проб (п=396).
Значения анализируемых параметров ВСР как у обследованных с сохраненным вегетативным балансом, так и у лиц с его отклонениями приведены в Табл. 3.2.
В пробах лиц — симпатикотоников в клиноположении выявлены достоверно низкие значения временных параметров ВСР относительно нормотоников: SDNN [Z(SDNN норм и SDNN симп)= -8.26, Р 0,0001]; RMSSD [Z(RMSSD норм и RMSSD симп)= - 7,92 , Р 0,0001]; pNN50 [Z(pNN50 норм и pNN50 симп)= -8,23, Р 0,0001].
На Рис. 3.3 представлена зависимость значений SDNN — параметра, отражающего все циклические компоненты ВСР за время записи, от длительности RR. Связь между значениями SDNN и RR, представленная на Рис. 3.3, имеет коэффициент корреляции г = 0,43 и тренд связи между ними выражается прямо пропорциональной зависимостью SDNN=0,091 RR-0,0195, где SDNN в с2, a RR в секундах.
Линейная связь между величинами SDNN и RR имеет ясный физиологический смысл: по мере удлинения RR-интервалов нарастает мощность вегетативной регуляции сердца за счет активации парасимпатического звена. Наличие такой закономерности подтверждается линейной зависимостью значений RMSSD от длительности RR-интервалов, представленной на Рис.3.4
Тренд связи между значениями RMSSD и RR выражается линейной функцией RMSSD=133,7 RR-70,5, где RMSSD приведено, в миллисекундах (мс), a RR в секундах (с).
Анализ значений ИН показал значимо более высокие его величины в пробах с исходной симпатикотонией в сравнении с пробами нормотоников [г(ИНнорм и ИНсимп)=6,02, Р 0,0001].
Для проведения сравнительного анализа показателей СР у юношей с нормо- и ваготоническим типами вегетативной регуляции количество нормотоников методом случайной выборки приведено к количеству ваготоников (Табл.3.3).
В положении лежа в пробах лиц с ваготонией установлены достоверно низкие значения ИН относительно нормотоников [Z(PIH норм и ИН ваго)= -4,62, Р 0,001 и АМо [(ZAMo норм и АМо ваго)= -2,68, Р 0,01]. Низкие значения АМо указывают на низкую активность симпатических влияний.
По показателю pNN50, и RMSSD (показатель активности парасимпатических влияний) получены достоверно высокие значения у ваготоников, по сравнению с нормотониками [Z(pNN50 норм и pNN50 ваго)= 4,69, Р 0,0001] и [Z (RMSSD норм и RMSSD ваго)= 5,65, Р 0,0001].
Более высокие значения SDNN у ваготоников [Z SDNN норм и SDNN ваго)= 3,92, Р 0,001] показывают большую суммарную мощность вегетативного управления сердечным ритмом у юношей ваготоников.
Нами проведен спектральный анализ кардиоинтервалов, приобретающий в последнее время высокую популярность (Табл. 3.2.). Спектральный анализ ВСР позволяет оценить состояние симпатического и парасимпатического звеньев хронотропной регуляции сердца, изучить деятельность мозговых структур, влияющих на работу сердца [44, 158, 159]. Отклонения показателей спектральной мощности предшествуют гемодинамическим, метаболическим, энергетическим нарушениям, являясь прогностическим признаком снижения резервов и качества здоровья [95, 96].
В горизонтальном положении тела в пробах с сохраненным вегетативным балансом установлены статистически значимые большие абсолютные величины мощности спектральной" плотности в высокочастотном диапазоне по сравнению с симпатикотониками: HF компонента [Z (НБнорм и НРсимп)=5,46, Р 0,0001]. У нормотоников выявлены также достоверно большие величины мощности LF-компоненты относительно симпатикотоников: [Z (LFHopM и LFcHMn)= -2,41, Р=0,016].
Согласно приведенным данным наибольшие различия имелись в пробах с различным исходным вегетативным тонусом в значениях HF-компонента спектра ВСР, мощность LF- компоненты имеет, хотя и достоверные, но меньшие различия.
Сравнительный анализ спектральных компонентов ВСР у нормо- и ваготоников выявил статистически достоверное превышение значений HF у ваготоников по сравнению с нормотониками [Z(HF норм и HF ваго)= 4,34, Р 0,0001]. По низкочастотным волновым характеристикам имеется тенденция к более высоким значениям у ваготоников относительно нормотоников [Z(LF норм и LHF ваго)= 1,71, РОД].
Таким образом, установленные нами достоверно более высокие значения временных и спектральных параметров ВСР у ваго- и нормотоников относительно симпатикотоников свидетельствуют о высоком функциональном резерве вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы у обследуемых этих групп. В пробах же юношей симпатикотоников самые низкие значения мощности HF- и LF-волн, SDNN указывают на низкий суммарный уровень активности регуляторных систем, а, следовательно, на высокое напряжение системы регуляции сердечного ритма.
Как указывалось выше, в последнее время высокую популярность приобрели методы спектрального анализа ВСР, поскольку они обеспечивают количественную оценку функциональных резервов регуляторных систем сердца [44, 171]. Высокочастотные колебания СР сопряжены с дыхательными циклами и по общепризнанному мнению определяются вагусной активностью [14, 58, 99, 80, 90, 156, 158, 159].
Однако до сих пор не существует единого мнения об интерпретации низкочастотной составляющей спектра вариабельности RR-интервалов (LF). Ряд авторов полагают, что этот показатель является маркером симпатических влияний на сердце [181, 182, 190]. Имеются указания, что генератором LF-волн является вазомоторный центр [140-142]. Другие авторы не исключают участие парасимпатической компоненты в генезе низкочастотных колебаний СР [76, 158-160, 176, 179].
Следующей задачей настоящего этапа работы было исследование у юношей-якутов возможности участия в происхождении низкочастотных колебаний сердечного ритма (LF-волн) парасимпатического отдела ВНС. Для решения этой задачи нами использовались методы корреляционного анализа между частотными и временными параметрами ВСР, построены графики этих групп параметров и найдены уравнения регрессии трендов их взаимосвязей.
На Рис. 3.5-3.7 приведены графики взаимосвязей значений мощности HF-волн со значениями временных параметров SDNN, RMSSD и pNN50 -общепринятых маркеров ГШС.
Сезонные изменения параметров вариабельности сердечного ритма у юношей-якутов
Задачей настоящего этапа работы было исследование реакций параметров ВСР у юношей на изменение погодных условий в разные сезоны года.
Проведено 4 серии обследований, в которых приняли участие 20 юношей. В каждой из серий один и тот же юноша повторно обследовался 5-6 раз. Исследования проводили в дни без выраженных отклонений геомагнитного поля. В 1-ой серии обследований (с 16.09. по 07.10. 2005 г.) приняли участие 9 студентов, количество обследований составило - 59. Во 2 ой серии (с 13.03.no 25.03. 2006 г.) участвовали те же, что и в 1-ой серии, 9 студентов, количество регистрации составило также 59. В 3-ей (с 14 по 25.12. 2006 г.) и в 4-ой сериях (с 12.03. по 24.03. 2007 г.) участвовала новая группа студентов - 11 юношей, количество обследований - по 57 в каждой серии.
Общее количество фрагментов ЭКГ проанализированных во всех 4-х сериях исследования составило — 232. Оценивались временные и частотные характеристики кардиоинтервалов.
Средние значения параметров ВСР в 1-й (сентябрь 2005 г.) и 2-й сериях (март 2006 г.) обследования девяти юношей не имели достоверных различий (Табл. 3.7). Исключение составил лишь показатель RMSSD, величина которого оказалась значимо выше в сентябре (Рис. 3.27).
Последнее обстоятельство свидетельствует о преобладании парасимпатического звена регуляции ритма сердца в осенний сезон по сравнению с весной. Март в дни обследования характеризовался большими межсуточными перепадами атмосферного давления (в среднем 10,9 мб) относительно сентября (5,6 мб). Известно, что появление метеопатических реакций в значительной мере обусловлено воздействием на человека межсуточных колебаний атмосферного давления, критической величиной которых является 8,5 мб [38].
Средние значения межсуточных перепадов температуры воздуха в дни наблюдений от осени к весне отличались менее значительно: в сентябре 10,1 С, в марте 13,8 С. Также небольшие различия наблюдались в освещенности: в сентябре величина суммарной радиации составляет в г. Якутске 6,6 ккал/см", в марте - 7,6 ккал/ см" [39].
Исследование динамики АДс и АДд в осенний и весенний сезоны не выявило в их величинах значимых различий. (Табл.3.7)
Сравнительный анализ характеристик ВСР у каждого юноши в осенний и весенний сезоны года выявил существенные индивидуальные различия. Так, у четверых обследуемых (1-я группа- 44,4%) осенью достоверно выше значения RMSSD, причем у троих из них значимо ниже значения ИН относительно марта. У двоих из четверых в сентябре также достоверно выше значения SDNN, мощности HF и ниже значения ЧСС и АМ0. Эти данные указывают на более высокий функциональный резерв вегетативной регуляции у этих студентов в сентябре. У других троих обследованных (2-я группа - 33,3%) состояние регуляторных систем улучшается в марте по сравнению с сентябрем, о чем свидетельствуют достоверно большие значения SDNN, мощности HF-волн, и меньшие значения АМ0 и ИН весной, чем осенью. У двоих студентов не выявлено сезонных различий в значениях большинства параметров ВСР. Вышеизложенные результаты показали, что динамика вегетативной регуляции сердца имеет разнообразные проявления у отдельных обследуемых. В одной группе юношей более высокий резерв регуляторных систем выявлен в сентябре, в другой — в марте, а в третьей — существенных сезонных изменений в состоянии регуляторных механизмов не отмечено.
В 3-й и 4-й сериях исследования сравнительный анализ параметров ВСР проводился у другой группы студентов (п=11) в декабре 2006 г. и в марте 2007 г. Сравнение средних по группе обследованных характеристик ВСР, зарегистрированных в зимний и весенний сезоны, выявило достоверное учащение сердечного ритма в декабре относительно марта, сопровождающееся значимым увеличением мощности HF- и LF- волн без изменения других показателей ВСР (Табл.3.7), (Рис. 3.28).
Последнее обстоятельство свидетельствуют о повышении суммарной активности симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы в декабре, что можно рассматривать как признак адаптивной реакции на воздействие жестких природных факторов. В дни наблюдений средняя температура воздуха составила - 35 С при колебаниях от - 19,8 С до - 44,1 С, кроме того декабрь характеризует минимальная интенсивность солнечной радиации — 0,4 ккал/см , в то время как в марте суммарная радиация составляет 7,6 ккал/см".
Достоверное снижение средних по группе обследованных значений мощности высоких (HF) и низких (LF) частот в марте свидетельствует об уменьшении общего вегетативного тонусаи, возможно, является реакцией на резкие перепады метеофакторов. Так, межсуточные колебания температуры воздуха в дни наблюдений в-марте составили в среднем 15,1 С, в то время как в декабре 8,09 С. Установлено снижение, функциональных. возможностей сердечной деятельности в марте по сравнению с другими сезонами года у жителей Европейского Севера [121]. Весной отмечено снижение значений физического развития и существенное напряжение системы кровообращения у детей Европейского Севера [111].
Анализ клинических данных показал, что- особую опасность представляют резкие сезонные вариации метеорологических факторов для больных с патологией сердечно-сосудистой системы. Так, исследование влияния сезонных климатических факторов на возможность скоропостижной смерти от инфарктов миокарда в 11-летнем солнечном цикле у жителей г. Якутска выявило наибольшее число смертельных исходов в сезоны, характеризующиеся контрастностью погоды [30]. Имеются указания на пик возникновения декомпенсации больных сердечно-сосудистыми заболеваниями, увеличение числа и тяжести сосудистых катастроф в период весеннего равноденствия в климатических условиях Европейского Севера и Якутии [68, 133].
Сравнительный анализ значений АД в зимний (декабрь 2006 г.) и весенний (март 2007 г.) сезоны выявил достоверно меньшую величину АДд в декабре относительно марта (Р 0,0001).
Среди обследуемых 3-й и 4-й серий мы выделили 2 группы: в 1-ую вошли 36% (п=4) студентов, у которых от декабря к марту достоверно снизилась ЧСС (Рис. 3.29). У двоих из них одновременно снизилась и мощность сердечного спектра (HF и LF), а у третьего юноши повысились значения ИН и АМо. Таким образом, у этих троих студентов сдвиг в марте вегетативного баланса в сторону нормотонии сочетался с отдельными признаками симпатикотонии. Лишь у четвертого юноши сезонная динамика всех параметров ВСР свидетельствует об увеличении ваготонических влияний в марте по сравнению с сентябрем. Снижение ЧСС у него сопровождалось значимым повышением мощности HF- и LF-волн, RMSSD, SDNN, pNN5o и снижением ИН.
У других 45,5% студентов (п=5) значения ЧСС в марте остались неизменными, но при этом целый ряд статистических показателей свидетельствуют о снижении ВСР. Так, у одного обследуемого в марте отмечено достоверное снижение HF, LF, RMSSD, SDNN, pNN5o и тенденция к увеличению ИН и АМо. У другого студента в марте достоверно уменьшились мощность LF- и HF-спектров волн, RMSSD, SDNN, pNN5o Еще у троих из 5 рассматриваемых юношей на депрессию вариабельности RR-интервалов в марте указывают достоверные изменения показателей SDNN, pNN5o, AMo, HF и LF в различных их сочетаниях. У одного студента (9,1%) в марте установлено достоверное увеличение ЧСС, что сопровождалось значимыми изменениями параметров ИН, RMSSD, AMo, LF, свидетельствующими об активации симпатического звена регуляции при наступлении весеннего равноденствия. Еще у одного студента (9,1%) достоверных сезонных различий в значениях параметров ВСР не выявлено.
Изложенные результаты свидетельствуют о том, что также как в 1-й и 2-й сериях обследования, в 3-й и 4-й сериях сезонные изменения параметров ВСР у юношей носят индивидуальный характер:
Таким образом, сравнительный анализ параметров ВСР в группах практически здоровых юношей-якутов в различные сезоны года выявил высокочувствительные параметры сердечного ритма: RMSSD, мощность HF-и LF- спектров волн. Эти показатели характеризуют особенности вегетативной регуляции сердца при сезонных колебаниях метеофакторов в условиях экстремального климата Якутии.
Исследование индивидуальной сезонной динамики характеристик вариабельности сердечного ритма показало, что у большинства юношей обнаруживаются зависимости параметров от времени года. Однако, эти зависимости индивидуальны.
