Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Сафонова В.Р. 1 Шаламова Е.Ю. 1 Багнетова Е.А. 2

---

1 БУ «Ханты-Мансийская государственная медицинская академия»

2 ГОУ ВПО ХМАО – Югры «Сургутский государственный педагогический университет»

Статья посвящена исследованию механизмов вегетативной регуляции сердечного ритма в условиях проведения ортостатической пробы по результатам спектрального анализа вариабельности ритма сердца (ВРС) у девушек с различным уровнем физической активности. В клиностазе у студенток-медиков в управлении ритмом сердца прослеживалась значительная активность парасимпатического отдела ВНС и надсегментарных отделов вегетативной регуляции; последнее, возможно, обусловлено присутствием психоэмоционального напряжения в период обучения в медицинском вузе. Для девушек, занимающихся физической культурой и спортом, показан повышенный тонус блуждающего нерва, сниженная активность подкорковых центров, что говорит об экономичности автономного контура регуляции, за который ответственен парасимпатический отдел – это, вероятно, связано с большим объемом динамических нагрузок. При проведении активного ортостаза произошло снижение суммарного абсолютного уровня активности регуляторных систем и активности парасимпатического звена регуляции. Понижение вагусной активности регуляции ритма сердца привело к доминированию симпатических механизмов регуляции сердечного ритма у девушек обеих групп. Таким образом, ослабление деятельности рабочих структур автономного контура регуляции при ортостатическом воздействии привело к включению в процесс управления ритмом сердца центрального контура регуляции.

Статья в формате PDF

305 KB

студентки

вегетативная регуляция

ритм сердца

физическая активность

1. Баевский Р. М. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (часть 1) / Р.М. Баевский, Г.Г. Иванов, Л.В. Чирейкин и др. // Вестник аритмологии. – 2002. – № 24. – С. 65–87.

2. Белоусова Г.П. Активность вегетативной нервной системы в условиях Севера у студенток-алекситимиков // Экология человека. – 2010. – № 8. – С. 21–27.

3. Быков Е.В. Особенности регуляции деятельности сердечно-сосудистой системы юных спортсменов с различными типами кровообращения / Е.В. Быков, Т.В. Потапова, С.М. Кай кан, Р.А. Долгова, О.А. Зуев // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Образование, здравоохранение, физическая культура». – 2009. – № 7(18). – С. 40–43.

4. Грачев С. В. и др. Новые методы электрокардиографии / под ред. С.В. Грачева, Г.Г. Ивановой, А.Л. Сыркиной. – М.: Техносфера, 2007. – С. 473–496.

5. Жужгов А. П. Вариабельность сердечного ритма у спортсменов различных видов спорта: автореф. дис. … к-та биол. наук. – Казань, 2003. – 24 с.

6. Кожевникова Н.Г. Особенности заболеваемости студентов вуза // Гигиена и санитария. – 2011. – № 4. – С. 59–62.

7. Михайлов В.М. Вариабельность ритма сердца: опыт практического применения метода. – Иваново: Иван. гос. мед. академия, 2002. – 290 с.

8. Муготлев М.А. Некоторые особенности сердечного ритма юных футболистов // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2007. – № 5. – С. 149–154.

9. Статуева Л.М. Психофизиологическая адаптация старшеклассников и студентов к различным системам обучения: автореф. дис. … к-та биол. наук. – Нижний Новгород, 2008. – 22 с.

10. Цатурян Л.Д. Состояние вегетативной регуляции сердечного ритма у юношей и девушек Северного Кавказа // Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и практическое применение: материалы IV Всероссийского симпозиума. – Ижевск, 2008. – С. 324–327.

11. Хаснулин В.И. Устойчивость к психоэмоциональному стрессу на Севере в зависимости от импринтированного типа адаптивного реагирования / В.И. Хаснулин, А.В. Хаснулина // Экология человека. – 2013. – № 1. – С. 8–13.

Территорию Ханты-Мансийского автономного округа – Югры относят к гипокомфортным природным зонам. Климатогеографические факторы региона предъявляют к адаптивным механизмам организма человека значительные требования. Студенческая молодежь испытывает сочетанное воздействие факторов, связанных с образовательным процессом, и природно-климатических условий. Интенсивность учебной нагрузки в медицинском вузе, усвоение значительного объема учебного материала в сложных условиях природно-антропогенной среды неизбежно предъявляет дополнительные требования к жизнеобеспечивающим системам организма, приводит к напряжению механизмов адаптации и возрастанию негативных тенденций в состоянии здоровья [6, 9]. В этой связи особый интерес представляет исследование влияния повседневной физической активности на процессы адаптации и жизнедеятельность человека в условиях северного региона [11].

Адаптация организма к воздействию различных факторов окружающей среды (в том числе к физическим нагрузкам) в значительной мере связана с реакциями сердечно-сосудистой системы и ее регуляторными механизмами. Сердце является весьма чувствительным индикатором всех протекающих в организме процессов. Ритм его сокращений, регулируемый симпатическим и парасимпатическим отделами вегетативной нервной системы (ВНС), реагирует на любые стрессорные воздействия [1, 5, 7]. Исследование вариабельности ритма сердца (ВРС) в ортостатической пробе позволяет судить о состоянии различных звеньев ВНС, регулирующих сердечную деятельность, и в целом об адаптационных возможностях организма [4, 5].

Роль физических нагрузок в становлении регуляторных механизмов деятельности сердечно-сосудистой системы (ССС) очевидна. Имеются работы, в которых показано, что в покое у молодых людей, занимающихся спортом, наблюдаются выраженная брадикардия, повышенный тонус блуждающего нерва, сниженная активность подкорковых центров, что говорит о высокой экономичности автономной регуляции, отсутствии централизации управления сердечным ритмом [8].

Исходя из вышесказанного, целью исследования явилось изучение механизмов вегетативной регуляции сердечного ритма в ортостатическом тестировании девушек в зависимости от уровня их привычной физической активности.

В исследовании приняли участие девушки, занимающиеся физической культурой и спортом (ФК и С) (I группа), и студентки лечебного факультета Ханты-Мансийской государственной медицинской академии (ХМГМА) (II группа), не имевшие хронических заболеваний и не болевшие последние две недели перед обследованием. Всего было обследовано 108 девушек в возрасте от 17 до 23 лет.

Показатели ВРС в ходе проведения активной ортостатической пробы регистрировались при помощи пульсоксиметра «ЭЛОКС-01С2», разработанного и изготовленного ЗАО ИМЦ «Новые приборы», г. Самара, Россия, и программы «ELOGRAPH» (Калакутский Л.И., Еськов В.М., 2002–2010), которая отображает исследуемые показатели в режиме реального времени с одновременным построением гистограммы распределения длительности кардиоинтервалов. Параметры ВРС регистрировались в одинаковых условиях, в отдельной звукоизолированной лаборатории в отсутствии лиц, не принимавших непосредственного участия в обследовании. Для изучения вегетативной регуляции сердечного ритма в процессе срочной адаптации к внешним воздействиям применяли активную ортостатическую пробу (АОП).

В исследовании применяли короткую (5 минут) запись кардиоритмограммы, использовали спектральные методы анализа ВРС. Были проанализированы следующие показатели: HF, мс2 – мощность спектральной плотности в высокочастотном диапазоне (0,15–0,4 Гц); LF, мс2 – мощность спектральной плотности в низкочастотном диапазоне (0,04–0,15 Гц); VLF, мс2 – мощность спектральной плотности в «очень» низкочастотном диапазоне (≤ 0,04 Гц); Total Power (TP) – общая мощность спектра; HF, % – мощность высоких частот в процентах; LF, % – мощность низких частот в процентах; VLF, % – мощность «очень» низких частот в процентах; LFnorm, усл. ед.; HFnorm усл. ед.; LF/HF, усл. ед. – индекс вагосимпатического взаимодействия; IC – индекс централизации.

Результаты исследования были подвергнуты статистической обработке с использованием программы Statistica 8.0 с учетом нормальности распределения признака. Нормальность распределения измеренных переменных проверяли при помощи теста Колмогорова – Смирнова. Сравнение двух независимых выборок проводили с помощью непараметрического критерия Манна – Уитни. Описательная статистика была представлена следующими показателями: среднее значение (M), медиана (Me), первый (Q1) и третий (Q3) квартили. Критический уровень значимости (p) в работе принимался равным 0,05; значение вероятности, имеющее шесть и более нулей после запятой, записывалось как p < 0,001.

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты спектрального анализа вариабельности ритма сердца, полученные в ходе записи в клино- и ортостазе у студенток медицинского вуза и девушек, занимающихся ФК и С, представлены в таблице.

При описании результатов спектрального анализа ВРС у девушек в первую очередь обратили внимание на несущественные изменения величины критерия VLF при ортостатическом тестировании, продемонстрированные в обеих выборочных совокупностях.

Амплитуда VLF тесно связана с психоэмоциональным напряжением и функциональным состоянием коры головного мозга [1]. Мощность «очень» низкочастотной составляющей спектра (медленные колебания 2-го порядка) характеризует активность симпатического отдела ВНС, в частности более сложные влияния со стороны надсегментарного уровня регуляции. Средние характеристики показателя VLF, представленного в абсолютных цифрах и в виде относительной величины (в процентах от суммарной мощности спектра), в условиях выполнения АОП незначительно изменились у представительниц II группы (p = 0,224 для VLF, мс2; p = 0,102 для VLF, %). У девушек из I группы для абсолютного значения критерия VLF (p = 0,191 для VLF, мс2) наблюдали незначимые изменения, в то время как его процентный вклад в общую мощность спектра существенно возрастал (p = 0,022 для VLF, %).

Показатели спектрального анализа ВРС у девушек, занимающихся ФК и С (n = 88), и студенток медицинского вуза (n = 88) в условиях выполнения АОП

Сравнительный межгрупповой анализ абсолютных и относительных величин «очень» низкочастотной составляющей спектра, зафиксированных в ходе записи в клино- и ортостазе, показал существенно более высокие числовые значения у студенток медицинского вуза (в фоновой пробе: p = 0,041 для VLF, мс2; p = 0,015 для VLF, %; в АОП: p = 0,008 для VLF, мс2; p = 0,023 для VLF, %). Необходимо отметить превышающий нормальные значения (15-30 %) относительный вклад критерия VLF в суммарную мощность спектра у студенток-медиков в клино- и ортоположении (соответственно 40,01/32,39 (19,99–44,49) и 39,48/38,10 (26,53–50,48) (M/Me(Q1–Q3))). Относительная величина VLF у физкультурниц в положении тела «лежа» и «стоя» находилась в пределах нормальных значений и была равна 23,91/26,62 (16,01–31,11) и 31,18/30,93 (24,83–33,68) % (M/Me(Q1–Q3)).

Мощность низкочастотной составляющей спектра (медленные колебания 1-го порядка или вазомоторные колебания (LF, мс2)) характеризует состояние симпатического отдела ВНС, в частности системы регуляции сосудистого тонуса, то есть определяет активность вазомоторного центра [1]. У студенток ХМГМА переход из положения тела «лежа» в положение «стоя» приводил к значительному увеличению мощности в этом диапазоне колебаний сердечного ритма (p = 0,0352); у девушек, занимающихся ФК и С, отмечено незначительное изменение абсолютной величины LF (p = 0,99). Значимые отличия между контингентами обследованных девушек по этому спектральному критерию в клино- и ортоположении не установлены (соответственно p = 0,558 и p = 0,054).

Есть сведения, что в норме процентная доля вазомоторных колебаний в положении «лежа» составляет от 15 до 35–40 % [1]. В нашем исследовании относительный вклад низкочастотной составляющей в фоновом положении «лежа» в I и II группах находился в пределах нормальных значений (соответственно 28,46/29,49 (20,80–35,26) и 32,19/28,38 (21,02–36,69) % (M/Me(Q1–Q3))). Существенных отличий по показателю LF (p = 0,905) между группами не выявили. Абсолютная величина вазомоторных колебаний и их процентная доля (LF, %) значимо увеличилась при переходе в ортостаз у представительниц обеих групп (соответственно p = 0,0024 для I группы, p < 0,001 для II группы).

Вагусная активность является основной составляющей мощности в высокочастотном диапазоне (дыхательные колебания). Обычно относительный вклад высокочастотной компоненты в общую мощность спектра составляет 15–25 % [1]. У обследованных девушек из обеих групп в клиноположении обнаружены высокие абсолютные и относительные величины HF. Последние характеризовались значениями, превышающими норму, и составляли 47,62/47,72 (41,04–48,92) и 38,04/35,86 (24,33–48,27) % (M/Me(Q1–Q3)) соответственно для I и II группы; при этом у представительниц I группы зафиксированы существенно более высокие числовые значения (p = 0,005). Ортостатическая реакция ВНС у представительниц обеих групп характеризовалась ослаблением дыхательного компонента синусовой аритмии. Об этом свидетельствует значительное снижение средних характеристик дыхательной составляющей (HF) в абсолютных цифрах (p = 0,000089 для I группы, p < 0,001 для II группы) и в виде относительной величины (p = 0,000089 для I группы, p < 0,001 для II группы). В положении тела «стоя» и «лежа» определены значительные различия по величине процентного вклада дыхательных колебаний в общий спектр частот между обследованными контингентами: у девушек, занимающихся ФК и С, величина критерия HF (%) была выше (p = 0,0001). При этом по абсолютному содержанию высокочастотных колебаний (HF, мс2) в тотальной мощности спектра группы девушек существенно не отличались (p = 0,154 и p = 0,309 соответственно для клино- и ортостаза).

Определяли, какая из спектральных характеристик вносит наибольший вклад в общую мощность спектра (TP). Сравнительный анализ абсолютных показателей дыхательных (HF, мс2) и медленных (LF, мс2; VLF, мс2) колебаний показал следующее: в клиностазе у девушек из II группы равный вклад вносили показатели LF и VLF (p = 0,183), HF и VLF (p = 0,308); однако мощность высокочастотной составляющей существенно превосходила низкочастотную (p = 0,006). У представительниц I группы величина критерия HF значимо превышала абсолютные значения VLF и LF (соответственно p = 0,0001 и p = 0,0006); при этом между последними значимых отличий не установлено (p = 0,217). В ортостазе у студенток ХМГМА тотальная мощность спектра характеризовалась значительным содержанием вазомоторных колебаний (p = 0,025 для пары LF и VLF; p < 0,001 для пары LF и HF), значения дыхательных колебаний были наименьшими (p < 0,001 для пары HF и VLF). У девушек, занимающихся ФК и С, в условиях выполнения АОП также преобладали медленные колебания 1-го порядка (p = 0,020 для пары LF и VLF; p = 0,025 для пары LF и HF), но величины мощности в высокочастотном и «очень» низкочастотном диапазоне спектра существенно не различались (p = 0,217 для пары HF и VLF).

Общая мощность спектра, отражающая абсолютный уровень активности регуляторных систем, определяемая по сумме мощностей в диапазонах HF, LF и VLF, у физкультурниц и студенток-медиков в клиностазе значимо не отличалась (p = 0,800) и соответственно составила 8648,00/9107,00 (6790,00–9524,00) и 10712,35/8304,50 (4722,00–14017,00) мс2 (M/Me(Q1–Q3)). Однако в ортостазе центральные характеристики TP у обследованных из II группы оказались значительно выше (p = 0,040). При переходе в положение тела «стоя» выявлено существенное снижение показателя TP в I (p = 0,0089) и II (p = 0,0021) группах. По данным ряда авторов, активация вагуса приводит к увеличению TP; повышение активности симпатической нервной системы – к обратному эффекту [4, 7]. В нашем исследовании у студенток медицинского вуза по результатам значимого увеличения мощности LF-диапазона в ортостазе выявили усиление симпатической активности.

По данным спектрального анализа сердечного ритма был вычислен индекс централизации (IC), по величине которого можно определить степень централизации управления ритмом сердца. В фоновом состоянии покоя «лежа» у девушек, занимающихся ФК и С, зарегистрированы значимо более низкие числовые характеристики (p = 0,003), что отражает меньшую степень преобладания активности центрального контура регуляции над автономным, в сравнении со студентками медицинского вуза; то же показано при ортостатическом тестировании (p = 0,0001). У представительниц обеих групп ортостатическая реакция характеризовалась значительным повышением индекса централизации (p = 0,000089 для I группы, p = 0,0181 для II группы).

Коэффициент вагосимпатического баланса LF/HF отражает соотношение симпатических и парасимпатических влияний на ритм сердца [1]. В условиях проведения АОП этот показатель существенно увеличился у девушек, занимающихся ФК и С (p = 0,000089), и студенток ХМГМА (p < 0,001). Таким образом, при переходе в вертикальное положение тела показано усиление симпатических механизмов регуляции.

Величина критерия LF/HF вычисляется из соотношения процентного вклада двух колебательных составляющих, за исключением VLF-компоненты – это позволяет установить характер изменения высокочастотной (HFnorm) и низкочастотной составляющей спектра (LFnorm) при ортостатическом тестировании. В клиноположении средние значения LFnorm были значимо выше у студенток медицинского вуза (p = 0,017), следовательно, процентный вклад HFnorm имел существенно более высокие величины у физкультурниц (p = 0,017). В ортостатическом тестировании наблюдали значимое снижение процентного вклада дыхательных колебаний (p = 0,000089 для I группы, p < 0,001 для II группы), и увеличение вазомоторных колебаний (p = 0,000089 для I группы, p < 0,001 для II группы).

Г.П. Белоусова (2010) [2] и Л.Д. Цатурян (2008) [10] указывают на аналогичное изменение спектральных характеристик при выполнении АОП: снижение вклада высоких частот (HFnorm) и повышение низкочастотной составляющей (LFnorm) по сравнению с исходным уровнем, приводящие к увеличению LF/HF.

Таким образом, характеристика ВРС у девушек с разным уровнем физической активности демонстрирует отдельные черты сходства и различия вегетативной регуляции сердечного ритма. Так, в клиноположении у представительниц обеих групп наблюдали нормальную частоту синусового ритма сердца; результаты статистического анализа ВРС показали парасимпатическую направленность вегетативного баланса и низкую степень деятельности центрального контура регуляции сердечного ритма, что в большей степени было выражено у девушек, занимающихся ФК и С.

Спектральный анализ показателей ВРС демонстрирует специфические различия между группами девушек, несмотря на высокое содержание дыхательной компоненты в общей мощности спектра, которое было отмечено для обеих групп. У физически подготовленных девушек эта компонента вносила наибольший вклад; при этом у студенток медицинского вуза равный вклад внесли показатели мощности в высокочастотном и «очень» низкочастотном диапазонах. Как известно, амплитуда VLF характеризует влияние высших вегетативных центров на сердечно-сосудистый подкорковый центр, отражает состояние нейрогуморального и метаболического уровней регуляции, а также может использоваться в качестве надежного маркера степени связи автономных (сегментарных) уровней регуляции кровообращения с надсегментарными, в том числе с гипофизарно-гипоталамическим и корковым уровнем [1].

Таким образом, в условиях покоя в положении тела «лежа» у девушек из II группы в управлении ритмом сердца прослеживалась значительная активность парасимпатического отдела ВНС и надсегментарных отделов вегетативной регуляции; последнее, возможно, обусловлено присутствием психоэмоционального напряжения в период обучения в медицинском вузе. У обследованных из I группы обнаружили повышенный тонус блуждающего нерва, сниженную активность подкорковых центров, что свидетельствует об экономичности автономного контура регуляции, за который ответственен парасимпатический отдел. Вероятно, это связано с большим объемом динамических нагрузок, так как есть сведения, что увеличение доли высокочастотных модуляций наблюдается при высоком уровне функционального состояния ССС, обусловленном занятиями циклическими видами спорта с аэробной направленностью тренировочного процесса [1, 3]. При проведении активного ортостаза в исследовании произошло резкое увеличение ЧСС, снижение суммарного абсолютного уровня активности регуляторных систем и активности парасимпатического звена регуляции. Понижение вагусной активности регуляции ритма сердца привело к доминированию симпатических механизмов регуляции сердечного ритма. Таким образом, ослабление деятельности рабочих структур автономного контура регуляции при ортостатическом воздействии привело к включению в процесс управления ритмом сердца центрального контура регуляции.

Радыш И.В., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой управления сестринской деятельностью Российского университета дружбы народов (РУДН), г. Москва;

Литовченко О.Г., д.б.н., профессор кафедры физиологии Медицинского института, проректор по научной и инновационной работе, ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет ХМАО – Югры», г. Сургут.

Работа поступила в редакцию 28.11.2014.

Библиографическая ссылка