Некоторые механизмы регуляции сократимости миокарда детей среднего школьного возраста в покое и после дозированной физической нагрузки

НЕКОТОРЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ СОКРАТИМОСТИ МИОКАРДА ДЕТЕЙ СРЕДНЕГО ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА В ПОКОЕ И ПОСЛЕ ДОЗИРОВАННОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ

А.Р. Сабирьянов*, Е.С. Сабирьянова, ЮЛ. Первухина, О.Э. Возницкая ЮУрГУ, г. Челябинск, ЧГМА*, г. Челябинск

При помощи спектрального анализа фракции выброса за 500 кардиоинтервалов изучена медленноволновая вариабельность левого желудочка. Показана значимость автономных механизмов регуляции инотропной функции сердца у детей среднего школьного в покое и после кратковременных физических нагрузок.

Одной из причин повышенного внимания физиологов к медленноволновой вариабельности показателей кровообращения являются предположения о тесной их связи с активностью уровней системы регуляции [2, 3, 14 и др.].

С начала применения спектрального анализа для обработки последовательных R-R интервалов данная методика стала активно использоваться в научных исследованиях и в клинике. Особая актуальность, в силу неинвазивной регистрации параметров, отмечается в исследованиях, связанных с изучением онтогенетических особенностей системы регуляции у детей [4, 5,7 и др.].

Наиболее изученной у детей в настоящее время является вариабельность сердечного ритма, до сих пор недостаточно внимания уделено медленноволновым колебаниям сократимости миокарда.

Целью данных исследований являлось изучение медленноволновой вариабельности фракции выброса левого желудочка и ее динамики после кратковременной физической нагрузки.

Материалы и методы исследования

В исследованиях участвовали дети первой медицинской группы среднего школьного возраста (12-15 лет, девочки п = 278; мальчики п = 269).

Регистрация фракции выброса (ФВ) в положении лежа до и сразу после 20 глубоких приседаний проводилась в течение 500 кардиоинтервалов при помощи тетраполярной биоимпедансной рео-полиграфии на базе компьютерной системы «Кентавр П РС» фирмы «Микролюкс» (рекомендована к производству и применению в медицинской практике протоколом №POCC.RU.AK) 45.В00211

от 28.11.2002 г.). В системе «Кентавр» ФВ (%) рассчитывается при помощи формулы Тагифта по электрокардиограмме (ЭКГ) первого стандартного отведения и первой производной трансторакальной реограммы [1].

Спектральный анализ проводился при помощи компьютерной программы, использующей метод быстрого преобразования Фурье. Изучались следующие характеристики вариабельности: общая мощность спектра (ОМС, уел. ед.), середина и мода спектра колебаний (Бт и Мо, Гц), распределение мощности по четырем диапазонам (уел. ед. и в %). При интерпретации результатов спектрального анализа учитывалось, что самые низкочастотные (СЫЧ) - 0-0,025 Гц и очень низкочастотные (ОНЧ) - 0,025-0,075 Гц - колебания являются маркерами активности высших центров вегетативной регуляции [9, 10], низкочастотные (НЧ) - 0,075-0,15 Гц - периферического отдела вегетативной нервной системы [6,13], а высокочастотные (ВЧ) -

0,15-0,5 Гц - блуждающего нерва и дыхательных движений [11,13].

Учитывая психомоторные особенности детей данного возраста, все результаты спектрального анализа подвергались 60 % фильтрации, что позволило устранить помехи и погрешности в процессе регистрации показателей.

Результаты исследования и их обсуждение

В табл. 1 и 2 представлены показатели ФВ и ее медленноволновой вариабельности у детей среднего школьного возраста до и после кратковременной физической нагрузки в течение 500 кардиоинтервалов.

Таблица 1

Изменения фракции выброса и ее спектральных характеристик у детей младшего школьного возраста

после дозированной с жзической нагр] ГЗКИ

Пол Время исследований ФВ, % ОМС, уел. ед. Fm, Гц Мо,Гц

Девочки В покое 67,87 ± 0,24 0,85 ± 0,09 0,12 ±0,01 0,11 ±0,01

После нагрузки 69,13 ± 0,26 1,13 ±0,15 0,097 ± 0,01 0,09 ± 0,01

Абс. разница 1,26 0,28 -0,02 -0,01

3,54 1,63 -1,65 -0,99

Отн, разница 1,85 33,64 -17,65 -13,17

Актуальные проблемы здравостроения. Двигательная активность. Образование. Спорт

Окончание табл. 1

Пол Время исследований ФВ, % ОМС, уел. ед. Рт, Гц Мо, Гц

Мальчики В покое 67,58 ±0,27 1,33 ± 0,15 0,12 ±0,01 0,1 ± 0,01

После нагрузки 68,56 ±0,21 1,29 ±0,11 0,09 ±0,01 0,08 ± 0,01

Абс. разница 0,97 -0,05 -0,03 -0,02

t 2,80 -0,24 -2,92 -1,72

Отн. разница 1,44 -3,45 -26,14 -20,13

Таблица 2

Динамика распределения мощности колебаний фракции выброса по диапазонам спектра у детей младшего _______________ школьного возраста после кратковременной физической нагрузки ___________________________

Пол Время исследований СНЧ, уел. ед. ОНЧ, уел. ед. НЧ, уел. ед. ВЧ, уел. ед.

Девочки В покое 0,08 ± 0,03 0,17 ±0,03 0,27 ±0,05 0,32 ±0,05

После нагрузки 0,23 ± 0,05 0,34 ±0,06 0,26 ±0,05 0,30 ± 0,06

Абс. разница 0,15 0,17 -0,01 -0,02

1 2,69 2,59 -0,19 -0,29

Отн. разница 183,97 103,16 -4,83 -6,91

Мальчики В покое 0,07 ±0,01 0,23 ± 0,04 0,45 ± 0,07 0,59 ±0,09

После нагрузки 0,22 ± 0,04 0,38 ± 0,06 0,33 ± 0,06 0,35 ±0,06

Абс. разница 0,16 0,15 -0,11 -0,23

г 3,80 2,02 -1,38 -2,21

Отн. разница 229,79 63,40 -25,69 -39,58

Как видно из таблиц 1 и 2, несмотря на отсутствие различий величин ФВ и частоты ее медленноволновых колебаний у девочек и мальчиков, у последних статистически достоверно (р < 0,01) более выражена общая вариабельность показателя (ОМС).

Данное обстоятельство связано с более высокой (р < 0,05) мощностью колебаний в НЧ и ВЧ диапазонах спектра, что определяет различия относительного распределения ОМС медленноволновых колебаний ФВ у мальчиков и девочек (рис. 2).

Рис. 2. Динамика относительного распределения мощности колебаний ФВ в диапазонах медленноволнового спектра после кратковременной физической нагрузки у детей среднего школьного возраста

Из рис. 2 видно, что в обеих группах детей преобладает доля НЧ и ВЧ колебаний ФВ (у девочек -НЧ - 31,35 %, ВЧ - 34,80 %; у мальчиков - НЧ -33,83 %, ВЧ - 41,49 %). Однако у мальчиков более выражена мощность ВЧ колебаний, что свидетельствует о значимости парасимпатических влияний на сократимость миокарда в покое. Несмотря на существенные различия показателей медленноволновой вариабельности ФВ, одинаковость уровня сократимости миокарда может являться признаком более высокой адаптированности мальчиков и роли интра-кардиалъных механизмов регуляции инотропной функции сердца. Кроме того, это является критерием сбалансированности парасимпатических влияний на сократимость миокарда симпатическими, что прояв-

ляется более высокой мощностью НЧ колебаний ФВ. Однако проведение пошагового регрессионного анализа в обеих половых группах не выявляет зависимости ФВ от ее спектральных характеристик. Данное обстоятельство может свидетельствовать о высокой роли собственных, внутрисердечных механизмов регуляции сократимости миокарда покое у детей среднего школьного возраста и объясняет отсутствие различий ФВ. По-видимому, в покое медленноволновая вариабельность ФВ определяется общими регуляторными влияниями на кардиогемодинамику в целом.

После дозированной физической нагрузки наблюдается увеличение ФВ, более выраженное у девочек. При этом обнаруживается выравнивание спектральных характеристик показателя, в т. ч. и

92

Вестник ЮУрГУ, № 4,2005

Сабирьянов А.Р., Сабирьянова Е.С., Первухина Ю.А. Возницкая О.Э.__________________________________

относительного распределения ОМС в диапазонах у мальчиков и девочек (см. рис. 2). В обеих возрастных группах статистически достоверно повышается мощность колебаний в СНЧ и ОНЧ диапазонах спектра. Учитывая динамику ФВ, данное обстоятельство может быть связано с положительными инотропными механизмами, например, повышением циркулирующих катехоламинов, проявляющих вариабельную активность в данных диапазонах [8, 12]. Несомненно, важная роль в увеличении сократимости миокарда отводится и росту венозного возврата, активизирующего гете-рометрическую регуляцию (закон Франка-Старлинга). У мальчиков, наряду с этим, наблюдается снижение мощности ВЧ колебаний, связанных с активностью блуждающего нерва.

Несмотря на данные изменения медленноволновой вариабельности ФВ, проведение ранговой корреляции и регрессионного анализа позволяет говорить о преимуществе интракардиальных механизмов регуляции в росте сократимости миокарда после дозированной нагрузки. В частности, у девочек после кратковременной физической нагрузки ранговая корреляция не обнаруживает линейных связей между ФВ и ее спектральными характеристиками. Результаты пошаговой регрессии показывают отрицательную зависимость ФВ девочек от Мо спектра, которая у большинства смещается в СНЧ и ОНЧ диапазоны. Следовательно, снижение частоты медленноволновых колебаний показателя связано с отрицательными инотропными механизмами, которые не оказывают значимого влияния на сократимость.

У мальчиков после нагрузки ранговая корреляция обнаруживает отрицательную связь ФВ с мощностью СНЧ (г = -0,28; р < 0,02) и ОНЧ (г = -0,42;р < 0,0004) диапазонов. При регрессионном анализе наблюдается отрицательная зависимость показателя от мощности ОНЧ диапазона (/3=-0,36; р < 0,006). Однако, несмотря на это, у мальчиков после дозированной физической нагрузки сократимость миокарда возрастает, а особенности функциональной связи и зависимости ФВ и спектральных характеристик, по-видимому, отражают менее выраженную динамику показателя.

Заключение

Таким образом, проведенные исследования сократимости миокарда детей среднего школьного возраста с использованием спектрального анализа показывают значимую роль внутрисердечных механизмов регуляции инотропной функции в покое. Рост фракции выброса после дозированной физической нагрузки определяется интракардиальными механизмами сократимости миокарда в ответ на увеличение венозного возврата. Результаты ранговой корреляции и регрессионного анализа свидетельствуют о присутствии отрицательных инотропных механизмов, определяющих вариабельность фракции выброса в ультра и очень низкочастотном диапазонах.

Некоторые механизмы регуляции сократимости миокарда детей среднего школьного возраста...

Литература

1. Астахов А.А. Физиологические основы биогшпедансного мониторинга гемодинамики в анестезиологии (с помощью системы «Кентавр»): В 2-х т. - Челябинск, 1996.

2. Баевский P.M., Чернышов М.К Некоторые аспекты системного подхода к анализу временной организации функции в живом организме // Теоретические и прикладные аспекты временной орга-низации биосистем. -М.: Наука, 1976. - С. 174-186.

3. Вариабельность ритма сердца: представления о механизмах / С.А. Котельников, А.Д. Ноздрачев, М.М. Одинок и др. // Физиология человека. - 2002. - Т. 28.-№ 1. - С. 130-143.

4. Галеев А.Р. Использование показателей сердечного ритма для оценки функционального состояния школьников с учетом их возрастных особенностей и уровня двигательной активности: Автореф. дис.... канд. биол. наук — Новосибирск, 1999. -20 с.

5. Доцоев Л.Я. Возрастные особенности вариабельности сердечного ритма у детей дошкольного возраста // Инжиниринг в медицине. Колебательные процессы гемодинамики. Пульсация и флюктуация сердечно-сосудистой системы: Сб. научных трудов II научно-практической конференции и I Всероссийского симпозиума 30 мая -1 июня 2000 г. - Челябинск: АТМН, 2000. - С. 151-153.

6. Жемайтите Д.И. Связь реакции сердечного ритма на пробу активного ортостаза с характерами центральной гемодинамики // Физиология человека. -1989. - Т. 15. - М2.- С. 30.

7. Макаров Л.М. Циркадная вариабельность ритма сердца у здоровых детей 3-15 лет по данным холтеровского мониторирования электрокардиограммы // Педиатрия. -№6. —1998. — С. 7-11.

8. Навакатикян А.О., КрыжановскаяВ.В. Возрастная работоспособность умственного труда. - Киев: Здоров'я, 1979. - 207 с.

9. Роль структур головного мозга в организации вегетативных функций / Б.И Каменецкая, Н.Б. Хаспекова, НЮ. Березова и др. //Журн. невропатологии и психиатрии. -1988. -№12.- С. 35.

10. Хаспекова Н.Б. Регуляция вариативности ритма сердца у здоровых и больных с психогенной и органической патологией мозга: Автореф. дис.... докт. мед. наук. - М., 1996. - 48 с.

11. Хаютин В.М., Лукошкова Е.В. Спектральный анализ колебаний частоты сердцебиений: физиологические основы и осложняющие его явления // Российский физиологический журнал имени ИМ. Сеченова. -1999. - Т. 87. -№ 7.- С. 893-909.

12. Cohen G.J., Silverman A. Physiological investigation of vascular response variability // Phsy-chosom. Res. -1959. -V. 3. -P. 185-210.

13. Heart rate variability frequency domain analysis / Z. Ori, G. Monir, J. Weiss et al. // Amb. Electrocard. -1992. - V. 10. -Ns 3. -P. 499.

14. Malik M. Heart rate variability // Curr. Opin Cardiol. - 1998. -V. 13.-№ l.-P. 36-44.