Особенности вегетативной нервной регуляции сердечного ритма у школьников 11-13 лет

ВОЗРАСТНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ

ОСОБЕННОСТИ ВЕГЕТАТИВНОЙ НЕРВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА У ШКОЛЬНИКОВ 11-13 ЛЕТ

С.Б. Догадкина1 ФГБНУ «Институт возрастной физиологии Российской академии образования», Россия, Москва

С целью выявления особенностей вегетативной нервной регуляции сердечного ритма у детей 11-13 лет проведено лонгитудинальное обследование школьников методом спектрального анализа вариабельности ритма сердца. Показано, что в процессе роста и полового развития, как у мальчиков, так и у девочек происходит совершенствование нервных регуляторных механизмов деятельности сердца, нарастает тонус парасимпатической нервной системы, однако начавшееся половое созревание вносит изменения в процесс автономной нервной регуляции сердечного ритма у подростков пубертатного периода. У девочек этот процесс отмечается уже в 11 летнем возрасте, у мальчиков - к 12 годам.

Ключевые слова: подростковый возраст, сердечный ритм, вегетативная нервная регуляция.

PECULIARITIES OF HEART RATE VEGETATIVE REGULATION IN 11-13-YEAR-OLD SCHOOL CHILDREN. The article presents the longitudinal study of heart rate vegetative regulation in 11-13-year-old school children, held with the help of HRV spectral analysis. It is shown that during growth and sex development both boys and girls demonstrate improvement of heart regulation mechanisms, and higher para-sympathetic tone. However, the start of sex maturation makes changes into autonomic heart rate regulation. This process takes place in girls at the age of 11, and at the age of 12 - in boys.

Key words: adolescence, heart rate, vegetative nervous regulation.

Подростковый возраст характеризуется совершенствованием функции вегетативной нервной системы (ВНС) на фоне активной гормональной перестройки организма. Развитие регуляторных функций ВНС происходит неравномерно, и в периоде активного полового созревания наблюдаются существенные изменения соотношения как между выраженностью симпатических и парасимпатических влияний, так и между соотношением сегментарного и надсегментарного уровней регуляции сердечно-сосудистой системы. Fukuba Y, et al [11] показали, что половое развитие сопровождается такими проблемами автономной нервной регуляции как сниженная вариабельность сердечного ритма вследствие дисрегуляции метаболического контроля.

В ряде современных исследований показаны половые различия вегетативной регуляции ритма сердца, как в покое, так и при ортостатическом воздействии

1 Контакты: Догадкина С.Б. - E-mail: <almanac@mail.ru>

начиная с 8-летнего возраста [9; 10; 13; 18]. Л.В. Поскотинова [6] отмечает первые половые различия в вариабельности ритма сердца уже на ранних стадиях пубертатного периода (II-III стадии полового созревания; СПР), продолжающиеся в более поздних СПР (IV-V).

Задача наших исследований заключается в лонгитудинальной оценке изменений вегетативной нервной регуляции у подростков 11-13 лет.

ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Проведено трехкратное лонгитудинальное обследование 40 детей в возрасте 11, 12 и 13 лет. Исследования проводились с письменного согласия родителей.

Исследование вегетативной нервной регуляции сердечного ритма изучали методом спектрального анализа вариабельности ритма сердца (ВРС) с использованием прибора «Поли-Спектр-12». Определяли: общую мощность спектра (TP, мс2); высокочастотные колебания (HF, мс2, n.u., %); низкочастотные колебания (LF, мс2, n.u., %); очень низкочастотные (сверхнизкочастотные ) колебания (VLF, мс2, n.u., %); мощность в диапазоне высоких частот, выраженную в нормализованных единицах: HFn.u.=HF/(TP-VLF)*100; мощность в диапазоне низких частот, выраженную в нормализованных единицах: LFn.u.=LF/(TP-VLF)*100; отношение LF/HF - характеризующее баланс симпатических и парасимпатических влияний.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты оценки вариабельности сердечного ритма у детей 11-13 лет представлены в таблице 1 соответственно. Выявлен ряд возрастных и половых различий в значениях исследованных показателей.

В целом у большинства детей отмечено хорошее состояние автономной нервной регуляции сердечного ритма. Ритмограмма ВРС характеризуется хорошо выраженными волнами короткого, длинного и очень длинного периодов. Наибольший вклад в регуляцию сердечного ритма у детей 13 лет вносит парасимпатическая система (фоновая ваготония покоя). Данный вариант регуляции сердечного ритма отражает хорошее физическое состояние и стрессоустойчивость организма.

Спектральный анализ ВРС выявил, половые различия в значениях показателей спектрального анализа у детей начиная с 11 лет.

У девочек отмечаются достоверно более высокие значения высокочастотных колебаний в абсолютных единицах и процентах. Показатель отношения низкочастотных колебаний к высокочастотным достоверно ниже у девочек 11 лет. В 12-летнем возрасте у девочек выявлены более высокие значения очень высокочастотного и низкого компонентов ВРС по сравнению с мальчиками, что свидетельствует о преобладании у них парасимпатических влияний в регуляции сердечного ритма (см. табл. 1 ), однако в данном возрасте отмечено усиление гормональных влияний на АНС.

У 12-летних девочек по сравнению с 11-летними выявлено достоверное увеличение очень низкочастотного компонента ВРС, свидетельствующего об усилении гормональных влияний на АНС, и сдвиг вегетативного баланса в сторону

усиления симпатических влияний, что связано, по-видимому, с процессами полового созревания.

Таблица 1

Показатели спектрального анализа вариабельности сердечного ритма у учащихся 11 - 13 лет в покое

Возраст Пол ТР, мс2 VLF, мс2 ЬБ, мс2 ИБ, мс2 ЬБ п.и. НБ п.и. ЬБ/НБ п.и. %НБ

11 М 3589 ±675,1 950,5 ±115,2 885,0 ±169,9 1408,5 ±429,9 39,05 ±3,1 60,95 ±3,1 0,645 ±0,13 22,1 ±2,67 26,1 ±2,1 48,6 ±3,2

Д 5531,0* ±1059 936,0 ±279,1 1541,0* ±187.1 2142,0 ±886,0 31,1 ±4,05 68,9 ±4,1 0,452 ±0,14 23,9 ±3,7 24,4 ±2,6 47,1 ±4,8

12 М 5050& ±619,1 1475 ±366.6 1137.6 ±276 2437.2* ±416.0 38,5 ±1,1 61,5 ±3,1 0,830 ±0,13 33,5& ±2,67 24,7 ±2,1 41.7 ±3,2

Д 4858 ±1059 2128.1 *& ±279,1 1105.7 ±187.1 1624.5* ±360.9 41.5 ±3,8 58.5 ±4,1 0.804& ±0,13 37.6& ±3,7 24.5 ±2,6 37,9 ±4,8

13 М 2644,0& ±523,3 1370,0 ±283,1 870,0 ±170,1 1055,0& ±268,0 45,4& ±2,6 54,6& ±3,6 0,833 ±0,2 18,2& ±5,0 27,4 ±3,3 40,6 ±3,5

Д 4100,5* ±493,3 1119,5& ±157,6 881,0 ±177,3 1724,0* ±287,2 38,6 ±3,5 61,4 ±3,5 0,628& ±0,1 27,0&* ±1,8 27,3 ±2,7 43,2 ±2,7

Примечание: М - мальчики, Д-девочки; * - достоверность различий между показателями у мальчиков и девочек; &- достоверность различий между показателями у детей 11- 13 лет

В возрасте 12 и 13 лет отмечены достоверно более высокие значения высокочастотных показателей (ОТмс2) и ТР(мс2) у девочек по сравнению с мальчиками. Не выявлено половых различий в показателях очень низкочастотных и низкочастотных колебаний ВРС, выраженных в абсолютных, нормализованных единицах и процентах (ЬЕ^и) %).

У девочек 13 лет отмечаются достоверно более высокие значения высокочастотных колебаний в абсолютных единицах и процентах.

От 11 к 12 годам у мальчиков отмечено достоверное увеличение общей плотности ВРС (ТР) и очень низкочастотного компонента ВРС, характеризующего усиление гормональных влияний на АНС. К 13 годам у мальчиков отмечено достоверное снижение общей плотности мощности ВРС за счет достоверного снижения высокочастотных колебаний, что, по-видимому, связано с интенсификацией процесса полового созревания.

Таким образом, исследование вариабельности сердечного ритма детей 11-13 лет в состоянии относительного покоя показало, что значения спектральных и временных показателей ВРС соответствуют таковым, приводимым в ряде исследований [4, 5 и др.] и указанным в международных стандартах [12]. У детей 11 и 13 лет выявлены достоверные половые различия в значениях частотных и вре-

менных показателей вариабельности сердечного ритма (ВРС). Так, в 11 лет показана более высокая суммарная активность нейрогуморальных влияний на сердечный ритм за счет достоверно более высоких величин показателей низко- и высокочастотных колебаний ВРС, у девочек, что свидетельствуют о большей устойчивости девочек данного возраста к стрессирующим факторам в сравнении с мальчиками этого же возраста. В 12 лет данные различия в суммарной активности нейрогуморальных влияний исчезают, однако отмечается более высокая активность очень низкочастотного компонента ВРС у девочек. У 13-летних девочек по сравнению с 12-летними выявлено дальнейшее достоверное увеличение очень низкочастотного компонента ВРС, свидетельствующего об усилении гормональных влияний на АНС, что связано, по-видимому, с процессами полового созревания. К

У мальчиков от 12 к 13 годам происходит достоверное снижение общей плотности мощности ВРС (ТР) и достоверное снижение высокочастотных колебаний в абсолютных и относительных единицах и увеличение низкочастотных колебаний в относительных единицах, отражающих снижение активность парасимпатического звена автономной нервной системы, что свидетельствует о некотором напряжении вегетативной нервной регуляции в этот период, связанном с усилением гормональных влияний на ВНС.

На основании значений показателя LF/HF, характеризующего симпато-парасимпатический баланс[14-17 и др.], все обследуемые школьники 13 лет были разделены на 3 группы. Дети с LF/HF > 1,0 составили 1-группу (с преобладанием симпатических влияний в регуляции сердечного ритма), дети с LF/HF от 0.5 до 0.9 составили 2 группу (со сбалансированной регуляцией сердечного ритма) и дети с LF/HF<0.5 составили 3 группу (с преобладанием парасимпатических влияний в регуляции сердечного ритма). Более 78 процентов девочек и 82 процента мальчиков имеют сбалансированную или с преобладанием парасимпатических влияний вегетативную нервную регуляцию сердечного ритма.

Преобладание парасимпатического компонента в структуре ВРС 11-13-летних школьников согласуется с представлением об адаптационно-трофическом действии блуждающих нервов на сердце и является показателем индивидуальной устойчивости здорового организма к стрессирующим факторам [1-3; 5].

Более высокая суммарная активность нейрогуморальных влияний на сердечный ритм за счет достоверно более высоких величин показателей высокочастотных колебаний ВРС, у девочек 12 и 13 лет свидетельствуют о большей устойчивости девочек данного возраста к стрессирующим факторам в сравнении с мальчиками этого же возраста.

Обобщая полученные данные, можно заключить, что в процессе роста и полового развития, как у мальчиков, так и у девочек происходит совершенствование нервных регуляторных механизмов деятельности сердца, нарастает тонус парасимпатической нервной системы. Указанные изменения обусловлены тем, что у учащихся продолжается дифференцировка отделов АНС, формируются сегментарные вегетативные центры, а также высшие отделы АНС, завершается миели-низация проводников, плотность вегетативных сплетений и сложность рецептор-ных полей в сердце достигают высокого уровня [7; 8], однако начавшееся половое созревание вносит изменения в процесс автономной нервной регуляции сердечно-

го ритма у подростков пубертатного периода. У девочек этот процесс отмечается уже в 11 летнем возрасте, у мальчиков - к 12 годам.

ВЫВОДЫ

1. У детей 11 лет наблюдаются достоверные половые различия в значениях частотных и временных показателей вариабельности сердечного ритма. У девочек отмечена более высокая активность симпатического и парасимпатического отделов автономной нервной системы в сравнении с мальчиками, что свидетельствует об их лучших адаптационных возможностях в данном возрасте.

2. К 12 годам мальчики по показателям вариабельности сердечного ритма достигают значений, наблюдаемых у девочек в 11-12 лет. Таким образом, в возрасте 12 лет достоверных половых различий в активности вегетативной нервной системы не выявлено, у девочек от 11 к 12 годам достоверных возрастных изменений временных и частотных показателей не отмечено.

3. К 13 годам у девочек отмечается усиление вклада высокочастотных колебаний в общую мощность спектра, у мальчиков происходит дальнейшее снижение активности парасимпатического отдела ВРС.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Баевский Р. М. Вариабельность сердечного ритма. Медико-физиологические аспекты/ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ СЕРДЕЧНОГО РИТМА: Теоретические аспекты и практическое применение//Тезисы докладов IV всероссийского симпозиума с международным участием, 19-21 ноября 2008 г., посвященного юбилею заслуженного деятеля науки РФ, профессора Романа Марковича Баевско-го. Ижевск ,2008.

2. Баевский, Р.М. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний / Р.М. Баевский, А.П. Берсенева. - М.: Медицина, 1997. -236 с.

3. Вейн А.М. Вегетативные расстройства / А.М. Вейн, Т.Г. Вознесенская. -М.: Медицинское информационное агентство, 2003. - 352 с.

4. Галеев А.Р. Взаимосвязь типа вегетативной регуляции и потребности в двигательной активности / А.Р. Галеев, Л.Н. Игишева - 2002. - (по материалам сайтов - http://www.ortoplus.da.ru/; ortoplus@mail.ru).

5. Михайлов В.М. Вариабельность ритма сердца: опыт практического применения. - Иваново: Иван. Гос. Мед. академия, 2002. - 290 с.

6. Поскотинова Л.В. Вегетативная регуляция ритма сердца и эндокринный статус подростков и молодых лиц в условиях Европейского Севера России : диссертация ... доктора биол. наук. - Архангельск, 2009. - 288 с.

7. Пузик, В.И. Возрастная морфология сердечно-сосудистой системы человека / В.И. Пузик, А.А. Харьков. - М., Л.: АПН РСФСР, 1948. - 224 с.

8. Швалёв, В.Н. Этапность преобразований вегетативной нервной системы в онтогенезе / В.Н. Швалев, А.А. Сосунов // Арх. анат., гистол. и эмбриол. - 1989. -^XXVI, № 5. - С. 5-17.

9. Barantke M. Effects of gender and aging on differential autonomic responses to orthostatic maneuvers/Barantke M, Krauss T, Ortak J, Lieb W, Reppel M, Burgdorf C, Pramstaller PP, Schunkert H, Bonnemeier H. // J Cardiovasc Electrophysiol. - 2008. -Dec;19(12):1296-303.

10. Duman L. Heart rate variability analysis reveals a shift in autonomic balance towards an increase in parasympathetic tonus in boys with undescended testis/Duman L., Demirci M, Tanyel FC // Eur J Pediatr Surg. - 2010. - 20, № 3. - P. 150-152.

11. Fukuba Y, Autonomic nervous activities assessed by heart rate variability in pre- and post-adolescent Japanese / Fukuba Y, Sato H, Sakiyama T, Yamaoka Endo M, Yamada M, Ueoka H, Miura A, Koga S. // J Physiol Anthropol. - 2009. - 28, № 6. -P. 269-273.

12. Heart rate variability. Standards of Measurement, Physiological interpretation and clinical use. // Circulation. - 1996. -93. - P. 1043-1065.

13. Longin E Autonomic nervous system function in infants and adolescents: impact of autonomic tests on heart rate variability / Longin E, Dimitriadis C, Shazi S, Gerstner T, Lenz T, König S. // Pediatr Cardiol. - 2009. - 30, № 3. - P. 311-24.

14. Pagani M. Power spectral analysis of heart rate and arterial pressure variabilities as a marker of sympatho-vagal interaction in man and conscious dog. / Pagani M, Lombardi F, Guzzetti S et al // COT Res. - 1986; 59: 178-193.

15. Pomeranz M. Assessment of autonomic function in humans by heart rate spectral analysis/ Pomeranz M, Macaulay RJB, Caudill MA. // Am J Physiol. - 1985. - 248. P. 51-52.

16. Ubiria I., Relation between heart rate variability and peak expiratory flow in healthy schoolchildren / Ubiria I., Telia A., Abuladze G. // Bull. of the Georgian Academy of sciences. - 2003. - 167, N3. - P. 546-548.

17. YamamotoY. Autonomic control of heart rate during exercise studied by heart rate variability / YamamotoY., Hughson RL, Peterson JC // J. Appl. Physiol. -1991. -71. - P. 1143-1150.

18. Zhang J.Effect of age and sex on heart rate variability in healthy subjects // J. Manipulative Physiol Ther. - 2007. - 30, N5. - P. 374-379.