Сезонные изменения сердечного ритма у студентов с различными типами вегетативной регуляции на европейском Севере

УДК [612.172.2:612.822.81]

СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ СЕРАЕННОГО РИТМА У СТУДЕНТОВ С РАЗЛИЧНЫМИ ТИПАМИ ВЕГЕТАТИВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ НА ЕВРОПЕЙСКОМ СЕВЕРЕ

© 2010 г. В. Н. Чеснокова, *И. Г. Мосягин

Архангельский государственный технический университет,

*Северный государственный медицинский университет, г. Архангельск

В современных условиях обучения адаптация к комплексу факторов, специфичных для высшей школы, представляет собой сложный многоуровневый социально-психофизиологический процесс, сопровождаемый значительным напряжением компенсаторноприспособительных систем организма [7, 10]. Особую актуальность приобретают проблемы сохранения и укрепления здоровья, повышения адаптационных возможностей учащейся молодежи в условиях воздействия на организм комплекса неблагоприятных факторов окружающей среды, которые характерны для северного региона [4, 12]. Без адаптации невозможно поддержание нормальной жизнедеятельности и приспособление к различным факторам внешней среды, а для человека — сохранение высокого уровня работоспособности в конкретных, в том числе социальных, условиях [5, 9]. Известно, что система кровообращения отличается высокой реактивностью и играет первостепенную роль в адаптационных перестройках функционального состояния человека, поэтому сердечная деятельность является наиболее информативным показателем изменений состояния организма [3, 6]. Тем не менее нельзя отрицать зависимость ответных реакций организма на фрустрирующие ситуации от конституциональных особенностей и внутренних возможностей человека. Исходя из этого, целью настоящего исследования явилось изучение сезонной динамики параметров сердечно-сосудистой системы у студентов с разными типами автономной нервной регуляции.

Материалы и методы исследования

Изучение вариабельности сердечного ритма было проведено на одном и том же контингенте студентов численностью 80 человек: возраст (19,26 ± 0,18) года, рост (177,69 ± 1,35) см, масса тела (71,11 ± 1,62) кг — практически здоровых на момент обследования. Исследование проведено с использованием программно-аппаратного комплекса «Варикард-1.0» (Россия) с 09.00 до 12.00 в специально оборудованном кабинете с комфортным (20—21 °С) температурным режимом. Исследование проходило осенью (октябрь), зимой (декабрь), весной (апрель), летом (июнь). Для исключения дополнительных стрес-сирующих факторов исследования в зимний и летний периоды были проведены за три недели до начала сессии. Оценивались временные параметры ритма сердца: RRNN, мс — средняя длительность зубцов Н—Н; SDNN, мс — среднеквадратичное отклонение динамического ряда Н—Н-интервалов; Мо, мс — наиболее часто встречающееся значение длительности кардиоинтервалов; АМо, % — амплитуда моды, число значений интервалов, равных Мо, в процентах к общему числу зарегистрированных кардиоциклов; МхDMn, мс — разница

Проанализированы сезонные особенности адаптивных реакций сердечнососудистой системы у юношей с разными типами вегетативного управления сердечным ритмом. Установлено, что у ваготоников наблюдается функциональное напряжение вегетативных функций в зимне-весенний период. У эйтоников выявлено неустойчивое состояние регуляторных механизмов в зимне-весенний период с деструктуризацией системы вегетативной регуляции к летнему сезону года.

Ключевые слова: юноши, сезоны, вегетативный ритм сердца.

наибольшего и наименьшего значений динамического ряда R—R-интервалов, вариационный размах; RMSSD, мс — квадратный корень суммы разностей последовательного ряда кардиоинтервалов; рNN50, % — число пар кардиоинтервалов с разностью более

50 мс к общему числу кардиоинтервалов в массиве; CV, % — коэффициент вариации; SI, усл. ед. — индекс напряжения регуляторных систем (Stress index); ПАРС, усл. ед. — показатель активности регуляторных систем. Осуществлялась регистрация частотных параметров: ТР, с2 х 1 000 — суммарной мощности спектра на всех частотных диапазонах; HF, % — мощности спектра высокочастотного компонента вариабельности сердечного ритма (ВСР); LF, % — мощности спектра низкочастотного компонента ВСР; VLF, % — мощности спектра сверхнизкочастотного компонента ВСР; LF/HF, % — отношение низкочастотной части спектра к высокочастотной; IC = (VLF + LF)/HF, с — индекс централизации; VLF/ HF, с — показатель активности надсегментарных структур. При определении типа вегетативной регуляции сердечного ритма использовали следующие границы показателя LF/HF: LF/HF меньше 0,7 — преобладание тонуса парасимпатической регуляции, парасимпатотоники (1-я группа); LF/HF колеблется в пределах 0,7 —1,1 — сбалансированное влияние симпатической и парасимпатической систем, эйтоники (2-я группа); LF/HF больше 1,1 — преобладание тонуса симпатической регуляции, симпатотоники (3-я группа) [2]. В связи с тем, что группа симпа-тотоников была немногочисленна, сравнительный анализ исследуемых показателей проводился между двумя группами — парасимпатотоников (ваготоники) и нормотоников (эйтоники).

Полученные нами данные по критерию Shapiro-Wilk не подчинялись закону нормального распределения, поэтому все показатели вариационной пульсометрии представлены в виде медианы (Md) и 25-го и 75-го перцентилей. Статистическая обработка материала проведена с помощью пакета прикладных программ Statistica 15.0. При статистической обработке материала использовали критерий Уилкоксона для связных трех и более выборок в случае скошенного распределения. Критический уровень значимости (р) был равен 0,05 [8].

Результаты и их обсуждение

Оценка вегетативного гомеостаза показала, что в целом в данной возрастной категории наблюдается парасимпатический и нормотонический тип управления сердечным ритмом, причем в сезон осень — зима отмечается незначительное преобладание равновесного (57 %), а в сезон весна — лето — парасимпатического (55 %) типа.

У лиц с различными типами вегетативной регуляции адаптация к изменению сезонов года протекает неоднозначно. У юношей с нормотоническим типом регуляции осенью наблюдается снижение значений RRNN

на фоне высоких показателей АМо (р < 0,05), что указывает на увеличение симпатической активности (табл. 1).

Таблица 1

Сезонная динамика временных параметров вегетативной регуляции ритма сердца у юношей с равновесным типом регуляции Md

Параметр Осень Зима Весна Лето

RRNN, мс 0,89

SDNN, мс 49,78

Мо, мс 0,85

АМо, % 44,62 (35,55; 53,85)*" 44,36 (37,25; 51,77) 38,40 (36,36; 46,21)* 38,01 (32,26; 42,22)"

cv % 5,54

MxDMn, мс 0,31

RMSSD, мс 44,58

pNN50, % 18,69

SI, усл. ед. 66,00 (43,50; 167,00)#*" 96,00 (43,00; 130,00)# 60,00 (42,00; 101,00)* 78,50 (43,24; 123,50)"

ПАРС, усл. ед. 2,00

IC, с 1,49 (0,79; 3,34)* " 1,85 (0,76; 3,31) 1,90 (0,72; 4,16)* 2,02 (1,29; 4,39)"

ТР, с2х1000 0,78

Примечание. Достоверность различий показателей: # — осенью и зимой; * — осенью и весной; " — осенью и летом; ^ — зимой и весной.

Тем не менее в этот же период происходит снижение 1С (р < 0,05) и SI (р < 0,05) при высоких значениях ТР (р < 0,05), указывающих на вагусную активность. Анализ спектральных характеристик ВСР показывает значительный вклад в общий спектр регуляции как высокочастотной (HF = 35 %), так и сверхнизкочастотной (VLF = 34 %) составляющей при высокой сезонной активности низкочастотной составляющей (LF = 22 %) в общей сумме спектра. Об усилении симпатической и парасимпатической активности свидетельствует и показатель симпатоа-дреналовой активности LF/HF, значения которого в сезонной динамике колеблются от 0,50 до 0,72 усл. ед., а в осенний сезон имеют величину 0,60 усл. ед. Таким образом, состояние регуляторных механизмов сердечно-сосудистой системы у эйтоников в осенний

период года можно охарактеризовать как относительно стабильное, находящееся в неустойчивом равновесном состоянии в отношении «человек — среда» [11].

К зимнему периоду года наблюдается рост величин RMSSD (р < 0,05), SDNN (р < 0,05) и pNN50 (р < 0,05), что говорит о нарастании парасимпатической активности вегетативной нервной системы. В это же время имеет место увеличение значений

SI (р < 0,05) и IC (р < 0,05), свидетельствующее о росте симпатической составляющей в общем спектре регуляции ВСР, а максимальные сезонные значения ПАРС (р < 0,05) информируют о нарастании функционального напряжения. Как наличие дисбаланса в регуляторных системах и наблюдающееся психоэмоциональное напряжение можно интерпретировать тот факт, что на фоне снижения мощности HF- и LF-компонентов имеет место увеличение вклада VLF-составляющей в общем спектре регуляции [9]. Несомненно, данные негативные проявления вызваны значительным уменьшением светового дня и наступлением периода «полярной ночи» [ 12]. Тем не менее динамика показателей ВСР в целом, тенденция к снижению величин LF/HF свидетельствует о попытке сохранения стабильности гомеостатических условий организма в сложный эколого-климатический период в условиях северного региона [13].

Наблюдается увеличение вклада парасимпатической составляющей в управление сердечным ритмом при адаптивных изменениях, имеющих место в весенний период года. Максимальных сезонных величин достигают значения RRNN (р < 0,05), SDNN (р < 0,05), рШ50 (р < 0,05), Мо (р < 0,05), RMSSD (р < 0,05) MxDMn (р < 0,05), ТР (р < 0,05) на фоне снижения АМо и SI. Но отметим тот факт, что величина VLF- составляющей в общем спектре регуляции по-прежнему значительна — 37 %, доля LF-составляющей нарастает с 15 % (зимой) до 22 %. Вклад HF- компонента в общий спектр регуляции также высок — 35 %. Наблюдающееся в это время состояние адаптивноприспособительных механизмов сердечно-сосудистой системы у эйтоников можно охарактеризовать как напряженное. Эти факты подтверждаются снижением величины HFnorm на 10 %, увеличением LFnorm на 9 %, а также нарастанием значений показателя LH/ HF с 0,50 усл. ед. (зимой) до максимальных сезонных значений — 0,72 усл. ед. (р < 0,001).

С увеличением светового дня и наступлением периода «белых ночей» наблюдается тенденция к снижению парасимпатической активности (RRNN, SDNN, Мо, RMSSD) на фоне остающейся на высоком уровне симпатической, причем максимальных сезонных значений достигает показатель IC — 2,02 с (р < 0,05). На фоне незначительных изменений временных показателей ВСР спектральные характеристики, отражающие симпатическую составляющую, продолжают нарастать. Особенно значительно растет показатель VLF — до 42 %. Отмечается тенденция к росту показателей LF и LH/HF, при снижении HF . Такие

norm ' ’ r norm

изменения временных и спектральных характеристик ВСР в летний сезон у юношей с нормотоническим типом управления сердечным ритмом свидетельствуют о том, что период «белых ночей» является значительным стресс-фактором для регуляторных механизмов сердечно-сосудистой системы, а высокие величины VLF указывают на наличие психоэмоционального напряжения и энергодефицитного состояния [1]. Нестабильность регуляторных механизмов ВСР также подтверждается максимальными сезонными значениями показателей VLF/HF (1,33 с, р < 0,01) и ІС (1,95, р < 0,01). Длительное (апрель — июнь) состояние функционального напряжения, которое характерно для лиц с равновесным типом управления, способно вызвать истощение компенсаторно-приспособительных механизмов сердечно-сосудистой системы, а пребывание в негативном психоэмоциональном состоянии в течение нескольких месяцев будет способствовать развитию депрессивных состояний у студентов данной группы.

Адаптивные изменения показателей вегетативной регуляции сердечного ритма в группе ваготоников в годовой динамике происходят более структурированно, что выражается в незначительных сезонных изменениях временных показателей ВСР (табл. 2) и более жесткой динамике спектральных характеристик.

Таблица 2

Сезонная динамика временных параметров вегетативной регуляции ритма сердца у юношей с парасимпатическим типом регуляции Md

Параметр Осень Зима Весна Лете

RRNN, мс 1,04

SDNN, мс 94,19

Mg, мс 1,05

AMc, % 23,02

CV, % 9,32

MxDMn, мс 0,51

RMSSD, мс 102,04 (89,39; 127,88)# 9б,41 (87,15; 115,83)# 9б,44 (79,б5; 13б,09)* 112,б2 (82,74; 144,52)*

pNN5G, % б4,25 (5б,51; 70,02)# 59,57 (27,80; б3,35)# 58,78 (43,02; б7,33)* б1,б5 (52,32; 73,15)*

SI, усл. ед. 22,50

nAPC, усл. ед. 4,00

IC, с 1,04

TP, с2х1000 3,79 (3,14; 4,59) 3,75 (2,14; 5,б2) 3,37 (2,01; 7,03)* 4,57 (2,б1; 9,48)*

Примечание. Достоверность различий показателей: # — осенью и зимой; * — осенью и весной; " — осенью и летом; ^ — весной и летом.

В осенний сезон наблюдается значительная парасимпатическая активность, что выражается в максимальных сезонных величинах показателей RMSSD (p < 0,05) и pNN50 (p < 0,05), высоких значениях показателя Мс на фоне минимальных значений AMo (p < 0,05). Вклад HF-компонента в общий спектр регуляции достигает 50 %, HFnorm - 81 %, а спектральные характеристики симпатической активности минимальны: LF - 18 %,

norm

LF/HF - 0,23 с (p < 0,01). Все перечисленные показатели зарегистрированы на фоне минимальных годовых значений индекса централизации (IC = 1,04 с, p < 0,05) и сниженной активности надсегментарных структур (VLF/LF = 0,80 с, p < 0,05).

Для зимнего сезона характерно нарастание симпатической активности, проявляющееся в снижении величин RRNN (p < 0,05), RMSSD (p < 0,05), pNN50 (p < 0,05) и увеличении AMo (p < 0,05). Имеет место рост спектральных характеристик, указывающих на увеличение симпатической составляющей в общем спектре управления BCP. При значительном вкладе VLF-компонента, что характерно для данной группы во всем исследуемом периоде, вклад LF-составляющей относительно осеннего сезона в период «полярной ночи» возрастает на 10 %, LFnorm - на 15 %, симпатоадреналовая активность достигает сезонного максимума - G,51 с, а величины показателя HF минимальны (б7 %). Aктивнoсть

norm

надсегментарных структур также достигает своего максимума в декабре (p < 0,01), аналогично изменяется IC (p < 0,05). Таким образом, максимальная активность симпатической нервной системы в зимнее время в группе парасимпатотоников указывает на значительное напряжение регуляторных механизмов сердечно-сосудистой системы [1].

В весенний период динамика временных показателей BCP, отражающих активность как парасимпатической, так и симпатической систем, по сравнению с зимним сезоном незначительна. Тем не менее изменение спектральных показателей указывает на повышение активности парасимпатической составляющей спектра HF на фоне роста показателя VLF, при снижении вклада LF на 5 %. Об уменьшении доли симпатической составляющей в общей сумме спектра свидетельствует снижение величин LFnorm (p < 0,05) на 13 % и резкое (в 2 раза) падение значений показателя LF/HF (p < 0,05) на фоне повышения HFnorm (p < 0,05) на 15 % относительно предыдущего сезона. Данные изменения в изучаемых показателях, возможно, связанные с окончанием влияния холодовых воздействий и увеличением светового дня, могут свидетельствовать о начальном периоде стабилизации приспособительных механизмов сердечно-сосудистой системы у ваготоников [14]. Вместе с тем сохраняющаяся высокая активность надсегментарных структур (VLF/LF = 1,17 с) на фоне максимальной сезонной активности величин VLF (43 %) и ПAPC (p < 0,05) не позволяют говорить о полной стабилизации адаптивноприспособительных механизмов.

При адаптации к летнему сезону усиливается активность парасимпатической системы — наблюдается рост временных показателей RMSSD (р < 0,05), pNN50 (р < 0,05), максимальных сезонных величин достигают значения ТР (р < 0,05). Имеет место положительная тенденция в динамике спектральных показателей — рост величин HF-составляющей спектра на фоне снижения LF- (с 15 до 8 %) и VLF- (с 43 до 35 %) компонентов. Минимальных сезонных значений достигают величины LFnorm (уменьшаются с 20 до 12 %) и LF/HF (с 0,26 до 0,14 с) относительно весны. Кроме того, для данного времени года характерна невысокая активность надсегментарных структур — 0,73 (р < 0,05). Таким образом, наблюдающиеся изменения у студентов-ваготоников в летний период указывают на стабилизацию адаптивно-приспособительных процессов в сердечно-сосудистой системе.

Выводы:

Сезонная адаптация вызывает значительные изменения показателей вариабельности сердечного ритма, приводящие организм к состоянию динамической неустойчивости и вызывающие напряжение регуляторных систем, обусловленные структурированием необходимых на данный момент адаптационноприспособительных механизмов.

Лицам с равновесным типом вегетативной регуляции характерно неустойчивое состояние регуляторных механизмов в зимне-весенний период, которое приводит к деструктуризации системы вегетативной регуляции к летнему времени года. В осенний период в данной группе симпатовагусный баланс оптимален.

Лицам с парасимпатическим типом регуляции характерно функциональное напряжение сердечнососудистой системы в зимне-весенний период, завершающееся процессом стабилизации в летнее время года. В осенний сезон сердечно-сосудистая система у юношей-ваготоников наиболее устойчива к воздействию внешних влияний.

Список литературы

1. Баевский Р. М. Анализ вариабельности сердечного ритма с помощью комплекса «Варикард» и проблема распознавания функциональных состояний. Хронобиоло-гические аспекты артериальной гипертензии в практике врачебно-летной экспертизы / Р М. Баевский, Ю. Н. Семенов, А. Г. Черникова. — М., 2000. — С. 167—178.

2. Баевский Р. М. Современное состояние исследований по вариабельности сердечного ритма в России / Р М. Баевский, Г. Г. Иванов, Г. В. Рябыкина // Вестник аритмологии. — 1999. — № 14. — С. 71—75.

3. Божокин С. В. Анализ вариабельности ритма сердца в условиях стрессовых нагрузок / С. В. Божокин, И. М. Щенкова // Физиология человека. — 2008. — Т. 34, № 4. - С. 80-87.

4. Варламова Н. Г. Функция внешнего дыхания у молодых мужчин Европейского Севера в годовом цикле / Н. Г Варламова, В. Г Евдокимов, Е. Р Бойко и др. // Физиология человека. — 2008. — Т. 34, № 6. — С. 85-91.

5. Дмитриев Д. А. Влияние экзаменационного стресса и психоэмоциональных особенностей на уровень артери-

ального давления и регуляцию сердечного ритма у студенток / Д. А. Дмитриев, А. Д. Дмитриев, Ю. Д. Карпенко, Е. В. Саперова // Физиология человека. — 2008. — Т. 34, № 5. — С. 89—96.

6. Зарипов В. Н. Изменение показателей кардиоинтер-валографии и вариабельности ритма сердца у студентов с разным уровнем психоэмоционального напряжения и типом темперамента во время зачетной сессии / В. Н. Зарипов, М. О. Баринова // Физиология человека. — 2008. — Т. 34, № 4. — С. 73—79.

7. Копосова Т. С. Психофизиологический статус и адаптивные возможности студентов приполярного региона / Т. С. Копосова, С. Н. Чикова // Вестник Поморского университета. — 2006. — № 2(10). — С. 62—69.

8. Наследов А. Д. БРББ-^: профессиональный статистический анализ данных / А. Д. Наследов. — СПб. : Питер, 2008. — 416 с.

9. Панкова Н. Б. Анализ вариабельности сердечного ритма и артериального давления при разных функциональных пробах у женщин и мужчин / Н. Б. Панкова, С. А. Надоров, М. Ю. Карганов // Физиология человека. — 2008. — Т. 34, № 4. — С. 64—72.

10. Спицин В. А. Экологическая генетика человека /

B. А. Спицин. — М. : Наука, 2008. — 503 с.

11. Судаков К. В. Кросс-корреляционный вегетативный критерий эмоционального стресса / К. В. Судаков, О. П. Тараканов, Е. А. Юматов // Физиология человека. — 1995. — Т. 21, № 3. — С. 87—95.

12. Типисова Е. Н. Реактивность и компенсаторные реакции эндокринной системы у мужского населения Европейского Севера : автореф. дис. ... д-ра биол. наук / Типисова Е. Н. — Архангельск, 2007. — 36 с.

13. Чеснокова В. Н. Сезонные особенности регуляции сердца у юношей призывного возраста в приполярном регионе России / В. Н. Чеснокова, И. Г. Мосягин // Военно-медицинский журнал. — 2009. — № 2. —

C. 40—44.

14. Чикова С. Н. Адаптивные возможности и психофизиологический статус студентов приполярного региона : автореф. дис. ... канд. биол. наук / Чикова С. Н. — Архангельск, 2008. — 19 с.

SEASONAL PECULIARITIES OF HEALTH RHYTHM CONTROL OF YOUTH WITH DIFFERENT PATTERN OF HOMEOSTATIC ORGANIZATION IN THE CONDITIONS OF THE EUROPEAN NORTH

V. N. Chesnokova, *I. G. Mosyagin

Arkhangelsk State Technical University,

*Northern State Medical University, Arkhangelsk

Seasonal iDeculiarities of adaptive responses of cardiovascular system of the youth with different pattems of vegetative heart rhythm control were analyzed during our investigation. It was found that the vagotonics have considerable tension of vegetative functions especially in winter- and spring period off time. As far as the normotonics concerned, they appeared to have labile state of control mechanisms during one year's course, vegetative control system in winter and spring period of time being restructured.

Key words: youth, season, vegetative heart rhythm.

Контактная информация:

Чеснокова Валентина Николаевна - доцент, кандидат биологических наук, зав. кафедрой физической культуры Архангельского государственного технического университета

Адрес: 163002, г. Архангельск, Набережная Сев. Двины, д. 17

Тел. (8182) 21-61-53

E-mail: kfk@agtu.ru

Статья поступила 06.02.2009 г.