Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Кривоногова Е.В. 1, 2 Поскотинова Л.В. 1, 2 Дёмин Д.Б. 1, 2 Ставинская О.А. 1

---

1 ФГБУН Институт физиологии природных адаптаций УрО РАН, Архангельск

2 Институт медико-биологических исследований САФУ им. М.В. Ломоносова, Архангельск

Проведен анализ изменений вегетативной регуляции ритма сердца при биоуправлении параметрами ритма сердца и уровня серотонина в сыворотке крови у молодых лиц в возрасте 14–17 лет Ненецкого автономного округа и Архангельской области. У девушек и юношей Ненецкого автономного округа содержание серотонина выше, чем у девушек и юношей Архангельской области. Успешность биоуправления параметрами ритма сердца у девушек и юношей Ненецкого автономного округа сопровождается значительным увеличением барорефлекторной активности, что свидетельствует о роли серотонина в повышении барорефлекторной чувствительности. У молодых лиц Ненецкого автономного округа и Архангельской области при успешном биоуправлении снижается активность надсегментарных отделов вегетативной регуляции ритма сердца.

Статья в формате PDF

306 KB

биоуправление параметрами ритма сердца

Север

серотонин

вегетативная нервная система

1. Биоуправление: Теория и практика. – Новосибирск: Наука. Сиб.отд-ние. – 1988. – 162 с.

2. Вишневский В.В., Рагульская М.В., Файнзиль-

берг Л.С. Влияние солнечной активности на морфологические параметры ЭКГ сердца здорового человека // Журнал радиоэлектроники. – 2002. – № 12. – С. 3–12.

3. Михайлов В.М. Вариабельность ритма сердца: опыт практического применения метода. – 2-е изд., перераб. и доп. – Иваново: Иван. гос. мед. академия. – 290 с.

4. Способ коррекции вегетативных дисбалансов с помощью комплекса для обработки кардиоинтервалограмм и анализа вариабельности сердечного ритма «Варикард 2.51», работающего под управлением компьютерной программы ISCIM 6.1 (BULD 2.8), с использованием биологической обратной связи: патент 2317771 РФ, МПК А61В5/0452. /

Л.В. Поскотинова, Ю.Н. Семенов; Институт физиологии природных адаптаций УрО РАН. № 2006110652/14; Заяв. 03.04.2006; Опубл.27.02.2008. – Бюлл. № 6.

5. Савченко О.Н., Стрельцова Н.А. Влияние 5,6-окситриптамина и разных световых режимов на гипоталамо-гипофизарно-гонадную систему самок крыс // Физиол. журн. СССР. – 1987. – Т. 73, № 4. – С. 480–482.

6. Сметанкин А.А. Метод биологической обратной связи по дыхательной аритмии сердца – путь к нормализации центральной регуляции дыхательной и сердечно-сосудистой систем // Журн. Биол.обратная связь. – 1999. – № 2. – С. 3–14.

7. Сороко С.И., Трубачев В.В. Нейрофизиологические и психофизиологические основы адаптивного биоуправления – СПб.: Политехника-сервис, 2010. – 607 с.

8. Ставинская О.А. Содержание серотонина в крови у жителей Ненецкого автономного округа и Архангельской области в сравнении с показателями иммунологической реактивности //Экология человека. – 2010. – № 10. – С. 53–57.

9. Судаков К.В. Системное построение функций человека. – М.: ИНФ им. П.К.Анохина РАМН, 1999. – 15 с.

10. Хаснулин В.И. Геофизические факторы и реакции человеческого организма // Гелиогеофизические факторы и здоровье человека. – Новосибирск, Типография НГМУ, 2007. – С. 67–83.

11. Хаснулин В.И., Хаснулина А.В., Волкова Т.В. Здоровье человека на Севере, электромагнитный механизм синхронизации эндогенных и внешних ритмов // Налоги и экономика. – 2005. – № 3(63). – С. 175–177.

12. Eddahibi S., Adnot S.The serotonin pathway in pulmonary hypertension // Arch. Mal. Coeur. Vaiss. – 2006. – Vol. 99. – P. 621–625.

13. Impaired serotonergic regulation of heart rate may underlie reduced baroreflex sensitivity in an animal model of depression / C.M. Hildreth, J.R. Padley, P.M. Pilowsky,

A.K. Goodchild // Am J Physiol Heart Circ Physiol. – 2008. –

P. 474–80.

14. Lehrer Paul M. Heart Rate Variability Biofeedback Increases Baroreflex Gain and Peak Expiratory Flow/ Paul M. Lehrer, Evgeny Vaschillo, Bronya Vaschillo // Psychosomatic Medicine. – 2003. – P. 796–805.

Функциональное биоуправление с использованием биологической обратной связи (БОС) широко применяется для коррекции патологических состояний организма, задержек психического развития, психоэмоциональных расстройств, а также моделирования и активизации собственных защитных механизмов и резервных возможностей организма с помощью интеграции его психических и физиологических функций [1, 6, 7]. При БОС-тренингах происходят адаптационные перестройки, которые затрагивают регуляторные системы организма. Ведущим свойством функциональной системы любого уровня организации является принцип саморегуляции [9]. Суть саморегулирования состоит в направленном на достижение конкретного результата управления органами и процессами их функционирования в организме по принципу обратных связей. Функцию каналов связи могут выполнять рецепторы, нервные клетки, биологические активные вещества и др. Нервная и гуморальная регуляция функций тесно взаимосвязаны и образуют единую нейрогуморальную регуляцию. Вариабельность сердечного ритма (ВСР) является отражением комплекса различных влияний внешней среды и рассматривается как достаточно объективный маркер приспособительных реакций [3]. Симпато-адреналовая и парасимпатическая система с их гормонами и медиаторами-катехоламинами является одной из нейрогуморальных систем организма, осуществляющей интеграцию деятельности человека в меняющихся условиях существования, в частности, в экстремальных. Серотонинергическая система участвует в регуляции сердечно-сосудистой и пищеварительной систем, регулирует мышечный тонус, чувствительность фоторецепторов и механорецепторов, нарушения в ее функционировании приводят к серьезным патологиям [12]. Таким образом, цель данной работы заключалась в выявлении характера изменений параметров вариабельности ритма сердца при БОС-тренинге в зависимости от уровня серотонина в сыворотке крови у молодых лиц Ненецкого автономного округа и Архангельской области.

Обследовано 30 девушек и 31 юноша Ненецкого автономного округа (НАО) и 56 девушек и 27 юношей Архангельской области (АО). Все обследованные лица в возрасте 14-17 лет были практически здоровые и относились к I и II группе здоровья. Средний возраст у девушек НАО составил 15,2 ± 1,04, у девушек АО - 15,9 ± 0,9, у юношей НАО - 15,46 ± 1,1, у юношей АО - 16,4 ± 1,6. Исследования проходили с соблюдением норм биомедицинской этики. Испытуемым предъявляли задание - сеанс адаптивного биоуправления, который проводили по авторской методике Л.В. Поскотиновой и Ю.Н. Семенова (патент №  2317771) [4]. Суть методики в том, чтобы с помощью дыхания активизировать вагусные влияния на ритм сердца. В качестве управляемого параметра вариабельности сердечного ритма (ВСР) использовали ТР, мс² (total power, суммарная мощность спектра ВСР), отражающий вагусные влияния на ритм сердца. В процессе обследуемый так подбирает свое состояние, чтобы повышались значения ТР, мс². Рекомендовалось сочетать спокойное дыхание с акцентом на выдох, мышечное расслабление и представление приятных образов.

В сеансе адаптивного биоуправления по параметрам ВСР учитывали три этапа. 1 этап: регистрация параметров ВСР в покое (5 мин); 2 этап: адаптивное биоуправление параметрами ВСР (5 мин); 3 этап: регистрация параметров ВСР в покое (5 мин).

Оценка состояния вегетативной нервной системы осуществлялась по показателям ВСР, оцениваемых с применением аппаратно-программного комплекса «Варикард» (г. Рязань). Использовали временной и спектральный виды анализа: ЧСС - частота сердечных сокращений, SDNN (standard deviation of the NN interval - суммарный эффект вегетативной регуляции кровообращения), RMSSD (the square root of the mean squared differences of successive NN intervals - тонус парасимпатического отдела), pNN50 (активность парасимпатического звена вегетативной регуляции), индекс напряжения регуляторных систем (SI - stress-index), ТР, мс² (суммарная мощность спектра ВСР), показатели HF % (мощность в высокочастотном диапазоне 0,4-0,15 Гц, отражает активность парасимпатического отдела вегетативной нервной системы), LF % (мощность в низкочастотном диапазоне 0,15-0,04 Гц, ассоциируется с барорецепторной функцией регуляции артериального давления, которая осуществляется с участием как парасимпатической, так и симпатической вегетативной иннервации), VLF % (мощность в сверхнизкочастотном диапазоне 0,04-0,015, связана с влиянием надсегментарных отделов вегетативной нервной системы, эндокринных или гуморальных факторов на синусовый узел). Критериями эффективности БОС-тренинга являлись стабилизация или снижение индекса напряжения (SI) в сочетании с увеличением суммарной мощности спектра ВСР (ТР, мс²). Уровень серотонина определяли в сыворотке крови методом иммуноферментного анализа с помощью набора «Serotonin ELISA» (Германия). Нормативные значения уровня серотонина в сыворотке крови для девушек составляют 80-450 нг/мл, для юношей 40-400 нг/мл. Статистическая обработка материалов проводилась с помощью программ Statistica 5.5. В связи с тем, что подавляющее большинство исследуемых параметров не имеют нормального распределения, в представленной работе они описаны медианой и 25, 75 перцентилями. Достоверность различий между группами определялись с использованием метода Манна-Уитни. Статистическая значимость различий исследуемых величин при биоуправлении к фону определялись с использованием метода Вилкоксона. Различия считали значимыми при уровне p < 0.05.

Анализ уровня серотонина в сыворотке крови у молодых лиц Ненецкого автономного округа и Архангельской области выявил более высокие концентрации серотонина у девушек и юношей НАО. Так, содержание серотонина в крови у юношей НАО составил 339,8 (295,1; 382,5) нг/мл, а у юношей АО - 91,3 (80,1; 98,3) нг/мл. Концентрация серотонина у девушек НАО составляет 365,8 (287,3; 455,5) нг/мл, у девушек АО - 99,4 (80,6; 210,2) нг/мл. Аналогичная картина была обнаружена и у взрослого населения: у жителей Ненецкого автономного округа уровень серотонина значимо выше, чем у жителей, проживающих в Архангельской области [8].

Сравнительный анализ исходных значений параметров вариабельности ритма сердца у девушек НАО и АО не выявил достоверных различий (табл. 1). В процессе биоуправления частота сердечных сокращений практически не меняется, повышается общий тонус вегетативной нервной системы (SDNN), тонус парасимпатического отдела (RMSSD, pNN50), общая суммарная мощность спектра TP, мощность низкочастотного (LF %) компонента спектра ВСР, снижаются мощности сверхнизкочастотного (VLF %) и высокочастотного (HF %) компонентов спектра ВСР, индекс напряжения SI у девушек независимо от места проживания (табл. 1). После прекращения БОС-тренинга значения параметров ВСР возвращаются к исходным значениям. Корреляционный анализ показал, что уровень серотонина положительно коррелирует с мощностью низкочастотного (LF %) компонента спектра ВСР (r = 0,36, p = 0,001). По данным спектрального анализа ВСР у девушек НАО при биоуправлении выявлены существенно более высокие значения показателя низкочастотного компонента спектра ВСР по сравнению с девуш- ками АО.

При сравнении фоновых значений вариабельности ритма сердца в покое у юношей НАО и АО также не выявлено достоверных различий (табл. 2). Во время сеанса биоуправления отмечается повышение RMSSD, pNN50, SDNN, спектральных характеристик ритма сердца LF %, TP и снижение индекса напряжения (SI). У юношей НАО, как и у девушек НАО, наблюдается более значительное повышение мощности низкочастотного компонента (LF %) при БОС-тренинге. У юношей выявлена отрицательная корреляционная связь уровня серотонина с мощностью сверхнизкочастотного компонента (VLF %) спектра ВСР (r = -0,28, p = 0,03). У юношей НАО при БОС-тренинге наблюдается более значимое снижение VLF % по сравнению с юношами АО.

Параметры вариабельности сердечного ритма у девушек Ненецкого автономного округа и Архангельской области (Ме (25;75))

Параметры вариабельности сердечного ритма у юношей Ненецкого автономного округа и Архангельской области (Ме(25;75))

Повышение мощности низкочастотного (LF %) компонента ВСР связывают также и с замедлением частоты дыхания во время биологической обратной связи [14]. Рост LF % указывает также на активное включение вазомоторного центра в процессе регулирования сосудистого тонуса. Система регуляция сосудистого тонуса включает в себя чувствительность рецепторов растяжения в стенках аорты и сонных артерий, активность вазомоторного центра, модулирование активности синоатриального узла блуждающим нервом, гормоны, нейромедиаторы, биологически активные вещества. Успешность биоуправления параметрами ритма сердца у девушек НАО на фоне более высокого уровня серотонина сопровождается значительным увеличением барорефлекторной активности, что свидетельствует о роли серотонина в повышении барорефлекторной чувствительности. В здоровом организме при нормальных условиях серотонин вызывает сокращение гладкомышечных клеток сосудов за счет активации S2-серотонинергических рецепторов [13]. Это объясняется, главным образом, в прямой активации гладкой мускулатуры или усилением ответа на другие нейрогуморальные медиаторы. Сосудорасширяющий ответ на серотонин рассматривается в основном на уровне артериол. Он может быть связан с выпуском других эндогенных вазодилататоров, прямой релаксации гладкой мускулатуры сосудов, торможение адренергических нервных импульсов или высвобождения эндотелий-зависимого релаксирующего фактора. При низких концентрациях серотонин усиливает сосудосуживающий ответ на другие вазоактивные вещества.

Таким образом, достижение успешного биоуправления параметрами ритма сердца у молодых лиц, проживающих на разных климато-географических территориях, достигается разными механизмами. При проживании на Севере у жителей эволюционно сложились механизмы функционирования систем к конкретным внешним условиям. На Крайнем Севере организм человека в большей мере подвержен действию космических факторов (гелиогеофизические факторы и метеорологические), чем в средних и низких широтах; здесь также особый режим освещенности и более низкие температуры [11]. Под влиянием солнечного света в дневное время в эпифизе вырабатывается серотонин и подавляется синтез эндогенного мелатонина из серотонина [5]. Выявлена четкая взаимосвязь электрической активности сердца и мозга с уровнем геомагнитной активности в высоких широтах [2, 10]. В регуляции ритма сердца участвуют все «этажи» нейрогуморального управления физиологическими функция- ми ‒ от подкорковых центров продолговатого мозга до гипоталамо-гипофизарного уровня вегетативной регуляции и коры головного мозга. Таким образом, при проведении БОС-тренинга с целью повышения вагусной активности на ритм сердца необходимо учитывать особенности нейрогуморального соотношения, реактивности регуляторных систем в разных климато-географических условиях проживания человека.

1. У девушек и юношей Ненецкого автономного округа содержание серотонина в сыворотке крови выше, чем у девушек и юношей Архангельской области.

2. У девушек и юношей Ненецкого автономного округа и Архангельской области при успешном биоуправлении снижается активность надсегментарных структур вегетативной регуляции ритма сердца.

3. Успешность биоуправления параметрами ритма сердца у девушек и юношей НАО на фоне более высокого уровня серотонина сопровождается увеличением низкочастотной части спектра ВСР, что свидетельствует о роли серотонина в повышении барорефлекторной чувствительности.

Бебякова Н.А., д.б.н., профессор, заведующая кафедрой медицинской биологии и генетики Северного государственного медицинского университета, г. Архангельск;

Совершаева С.Л., д.м.н., профессор, заведующая кафедрой нормальной физиологии и восстановительной медицины Северного государственного медицинского университета, г. Архангельск;

Гладилин Г.П., д.м.н., профессор, зав. кафедрой клинической лабораторной диагностики ГБОУ ВПО «Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского» Минздравсоцразвития России, г. Саратов.

Работа поступила в редакцию 06.06.2012.

Библиографическая ссылка