Особенности вегетативной регуляции сердечного ритма у детей 8 лет

ОСОБЕННОСТИ ВЕГЕТАТИВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА У ДЕТЕЙ 8 ЛЕТ

С.Б. Догадкина1

Институт возрастной физиологии РАО, Москва

Методом спектрального анализа вариабельности ритма сердца оценено состояние вегетативной нервной системы у детей 8 лет в состоянии покоя и при ортостатическом воздействии. Выявлены половые различия в структуре вариабельности сердечного ритма, характеризующиеся меньшей общей мощностью спектра ВРС, величиной низко- и высокочастотных колебаний ВРС у девочек в сравнении с мальчиками того же возраста, что может быть связано с началом полового созревания у девочек препубертатного возраста. Состояние симпато-парасимпатического баланса во многом определяет функциональное состояние и адаптационные возможности детей младшего школьного возраста.

Ключевые слова: детский возраст, адаптация, автономная нервная система, симпатическая нервная система, парасимпатическая нервная система.

Peculiarities of heart rate vegetative regulation in 8-year-old children. Vegetative nervous system was evaluated by the method of spectral analysis of heart rate variability in 8-year-old children when at rest and under orthostatic influence. There were revealed age differences in heart rate variability. They are characterized by lower general variability of heart rate and bigger role of parasympathetic influences in controlling heart rate up to 8 years old. The condition of sympathetic-parasympathetic balance in many respects determines the functional state and adaptive ability in children of young preschool age.

Key words: childhood, adaptation, autonomic nervous system, sympathetic nervous system, parasympathetic nervous system.

Изучение адаптационных возможностей организма ребенка в период начала систематического обучения в школе имеет большое значение, поскольку на этом этапе развития изменяются функциональные основы всех физиологических систем организма, растет напряжение адаптационных процессов.

Адаптация - процесс, обязательно регулируемый нейрогуморальными механизмами, которые с возрастом претерпевают существенные изменения и окончательно формируются только в старшем школьном возрасте.

Отклонения, возникающие в регулирующих системах, предшествуют гемоди-намическим, метаболическим, энергетическим и, следовательно, являются наиболее ранним признаком неблагоприятного течения адаптации у детей. Сердечный ритм является индикатором этих отклонений, в связи с чем исследование вариабельности сердечного ритма имеет важное прогностическое значение при оценке адаптации организма к изменяющимся условиям среды.

Ортостатическая проба является одним из наиболее простых и безопасных функциональных тестов, который позволяет оценить резервные возможности системы регуляции кровообращения. Исследование вариабельности сердечного ритма при ортостатической пробе позволяет получить информацию о состоянии раз-

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

личных звеньев регуляторного механизма и об общей адаптационной реакции организма.

В связи с вышеизложенным задача нашего исследования заключалась в оценке состояния вегетативной нервной системы и адаптационных возможностей у детей 8 лет в состоянии покоя и при ортостатическом воздействии.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Обследовано 40 детей 8 лет, относящихся к 1-11 группам здоровья, учащихся школы №27 г. Москвы. Исследование проводили в 3 учебной четверти (февраль), в первой половине дня (с 9 до 13 часов) - период наибольшей активности физиологических функций.

Регистрация ЭКГ проводилась во втором стандартном отведении с помощью прибора "Поли-Спектр-12" фирмы НЕЙРОСОФТ

Для оценки автономной нервной регуляции сердечного ритма использовался метод временного и спектрального анализа вариабельности сердечного ритма [5,

6, 13].

Метод спектрального анализа ВРС позволяет обнаружить различные частотные составляющие колебаний ритма сердца и количественно оценить их вклад в динамику ритма. В норме у человека в спектре ритма (при анализе 5 минутных записей ЭКГ) присутствуют три основных спектральных составляющих, или пика.

В качестве функциональной пробы в исследовании применяли активную ортостатическую пробу.

На основании реакции сердечного ритма на активную ортостатическую пробу и характера спектра мощности ВРС были оценены показатели функционального состояния и адаптационных резервов [5]

Адаптационные резервы организма (АР) - степень активации симпатоадрена-ловой системы при проведении активной ортостатической пробы относительно исходного уровня, определяли по формуле, предложенной Михайловым (5).

Величина показателя АР вычислялась по формуле:

АР =

Адаптационные резервы организма оценивали по следующей шкале:

— Хорошие 12 - 6

— Удовлетворительные 6 - 0

— Снижены 0 -

— Значительно снижены

Все результаты были подвергнуты статистической обработке с помощью пакета программ «Статистика 6». Достоверность различий оценивали по критерию Стьюдента и непараметрическому критерию Вилкоксона.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В целом у большинства детей 8 лет отмечено хорошее состояние автономной нервной регуляции сердечного ритма (табл. 1). Наибольший вклад в регуляцию сердечного ритма у детей 8 лет вносит парасимпатическая нервная система (фо-

новая ваготония покоя). Данный вариант регуляции сердечного ритма отражает хорошее физическое состояние и стрессоустойчивость организма. Преобладание ИБ-компонента в структуре ВРС учащихся согласуется с представлением об адаптационно-трофическом защитном действии блуждающих нервов на сердце и является показателем индивидуальной устойчивости здорового организма к стрес-сирующим факторам [3, 5, 10, 11 и др.]. У большинства обследованных школьников 8 лет суммарная мощность спектра в диапазонах низких и высоких частот доминировала над величинами мощности спектра в очень низкочастотном диапазоне. Это свидетельствует о преобладании модулирующего симпато-парасимпатического регуляторного влияния над гуморально-метаболическим и центральными эрготропными регуляторными стимулами [1, 2, 5, 6].

Таблица 1

Показатели спектрального анализа вариабельности сердечного ритма у учащихся 8 лет в покое и в ответ на ортостатическую пробу

Группа Общая Девочки Мальчики

покой ортостаз покой ортостаз покой ортостаз

ТР мс2 4963,50 ±968,2 5204,5 ±1649,7 4963,5 ±1173,3 5204,5 ±1010,3 7882,1* ±1173,3 5826,1# ±1010,3

УЬБ мс2 958,50 ±136,2 1800,0 ±147,2 1809,1 ±461,5 1800,0 ±386,7 1809,1 ±461,5 1199,6 ±386,7

ЬБ мс2 1310,5 ±307,9 1536,5 ±431,5 1310,5 ±469,0 1536,5 ±562,4 2241,2 ±469,0 1682,2 ±562,4

ИБ мс2 2288,0 ±611,7 1115,5 ±598,9 2288,0 ±473,7 1115,5 ±521,5# 3831,6 ±473,7 2944,2# ±521,5

ЬБ п.и. 35,0 ±2,4 53,8 ±2,10 35,0 ±2,8 53,8 ±2,2 36,0 ±2,8 36,70 ±2,2

ИБ п.и. 65,0 ±2,4 46,2 ±2,10 65,0 ±2,8 46,2 ±2,2 63,9 ±2,8 63,29 ±4,2

ЬБ/ИБ п.и. 0,538 ±0,12 1,16 ±0,17 0,538 ±0,67 1,165# ±0,14 0,683 ±0,67 0,801# ±0,14

УЬБ % 20,6 ±1,7 35,5 ±2,68 20,6 ±2,4 35,5# ±2,8 20,8 ±2,4 18,30 ±2,8

%Ь Б 27,5 ±1,7 30,2 ±2,4 27,5 ±2,0 30,2 ±1,3 27,1 ±2,0 27,7 ±2,2

ИБ % 50,7 ±2,5 27,7 ±2,1 50,7 ±3,0 27,7 ±2,4 52,0 ±3,0 53,8 ±2,8

Примечание: * -достоверность различий между показателями девочками и мальчиками; # - достоверность различий между показателями ВРС в покое и в ответ статическую нагрузку

Установлены достоверные половые различия в значениях частотных и временных показателей ВРС (см.табл.1). Так, общая плотность мощности частотных колебаний достоверно выше у мальчиков 8=летнего возраста в сравнении с девочками за счет достоверно более высоких величин показателей низко- и высоко-

частотных колебаний ВРС. Не выявлено половых различий в показателях низко- и высокочастотных колебания ВРС, выраженных в нормализованных единицах и процентах (LF(n.u) %). Не обнаружено также существенных различия в значениях показателя LF/HF у 8-летних мальчиков и девочек (см. табл. 1).

У девочек отмечены более низкие показатели общей мощности ВРС, более низкая активность симпатического и парасимпатического отдела автономной нервной системы, что м.б. связано с началом периода полового созревания [13,18]. Данные, свидетельствующие о снижении парасимпатических влияний и повышении роли центральных и симпатических нервных регуляторных влияний на деятельность сердца у детей в период начала полового созревания, получены в ряде работ [4; 7, 8 и др.].

Оценка изменений показателей временного анализа ВСР в ответ на ортостатическое воздействие показала достоверное уменьшение показателей ЯРХЫ", КМЕББ и рКМ50, которые отражают активность парасимпатического звена автономной нервной системы. Более детальная оценка состояния отдельных звеньев регуляторного механизма была получена при анализе спектральных характеристик сердечного ритма (табл. 1). Спектральный анализ вариабельности сердечного ритма в ответ на ортостатическую пробу выявил разнонаправленную динамику изменений частотных составляющих спектра. Выявлено незначимое увеличение общей плотности мощности спектра (на 6%) у девочек и достоверное снижение общей плотности мощности спектра у мальчиков 8 лет. И у мальчиков, и у девочек 8 лет отмечено достоверное снижение мощности высокочастотных колебаний в абсолютных и нормализованных единицах, что также свидетельствует о снижении вагусного контроля сердечного ритма. Показатель отношения абсолютных значений LF и ОТ (LF/ ОТ) при ортопробе достоверно повышался.

Таким образом, у детей 8 лет, не зависимо от пола, отмечено достоверное изменение симпато-парасимпатического баланса с усилением активности парасимпатических влияний на вариабельность сердечного ритма при ортостатическом воздействии (табл.1).

Как показано в работах Ротегам е! а1 [15],Уатато1о&Н^Ь$оп, [17] и др. изменение отношения LF/HF характеризует изменения симпатической активности, а по мнению Pagani е! а1 [14], ЦЪта I. Е! а1 [16] и др. может характеризовать симпа-то-парасимпатический баланс. Мы также использовали данный показатель как отражение симпато-парасимпатического равновесия и разделили всех детей согласно значениям LF/HF. Баланс отделов автономной нервной системы, определяемый по соотношению LF/HF, у детей 8 лет находится в пределах 0,5-1.3. По показателю LF/HF, характеризующему соотношение симпатических и парасимпатических влияний, все обследуемые дети 8 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).

Проведение временного и спектрального анализа в группах детей с преобладанием симпатических и парасимпатических влияний на ритм сердца и с сбалансированной регуляцией сердечного ритма выявило различную структуру вариабельности ритма сердца у детей, относящихся к разным группам (табл. 2). Дети с преобладанием симпатической активности в регуляции сердечного ритма харак-

теризуются достоверно более низкой общей мощностью спектра в сравнении с детьми 2-ой и 3-ей групп за счет более низкой мощности всех трех волновых компонентов (УЬБ, ЬБ и ИБ). Структура симпатико-парасимпатического воздействия на сердечный ритм у детей 1 группы характеризуется большим вкладом в регуляцию СР центральных эрготропных и симпатических влияний. Показатели временного анализа ВРС у детей 1-ой группы характеризуются достоверно более низкими значениями ББКЫ", свидетельствующими о сниженной вариабельности сердечного ритма и низкими значениями показателя КМЕББ, что говорит о низкой активности высокочастотных колебаний у детей 1-ой группы.

В данной группе преобладают колебания низкочастотного спектра (в 2 раза большие в сравнение с детьми с парасимпатической активностью ВСР). Структура симпатико-парасимпатического воздействия на сердечный ритм значительно отличается от таковой в 3-ей группе и характеризуется в 2 раза большим вкладом в регуляцию центральных эрготропных и симпатических влияний в сравнении с детьми с преобладанием парасимпатических влияний (3 группа).

Таблица 2

Показатели спектрального анализа вариабельности сердечного ритма у учащихся 8 лет с разным типом автономной нервной регуляции

группа 1 2 3

ТР мс2 6272,1 5884,3 8003,3

±969,9 ±925,6 ±943,5

УЬБ мс2 1169,9 ±228,9 1226,16 ±224,4 1076,2 ±212,6

ЬБ мс2 2485,9 ±529,9 1949,1 ±467,1 1829,2 ±511,4

ИБ мс2 2331,4 ±490,4 2709,0 ±587,7 5097,8 ±979,2

ЬБ п.и. 51,64 ±3,1 40,45 ±1,3 24,85 ±1,7

ИБ п.и. 48,35 ±3,1 59,55 ±1,3 75,15 ±1,7

ЬБ/ИБ 1,300 0,695 0,34

п.и. ±0,24 ±0,04 ±0,03

УЬБ% 27,26 ±2,8 25,42 ±2,6 16,20 ±2,0

ЬБ 37,57 30,13 20,6

% ±2,6 ±1,4 ±1,4

ИБ% 35,14 44,4 63,19

±2,7 ±1,9 ±2,6

Примечание: 1 группа - симпатотоники; 2 группа - нормотоники; 3 группа ваготоники

Реакция сердечного ритма на ортостатическую пробу у детей 1-ой группы характеризуется незначительным снижением мощности низкочастотных колебаний (рис.), низкими значениями К30:15, значительным снижением показателей ЯК№Ы", ББКЫ", КМЕББ и рКМ50, что свидетельствует о преобладании неадекватной реакции на ортопробу и низких адаптационных возможностях у детей данной группы. У детей 2-ой группы отмечена адекватная реакция сердечного ритма на ортостаз со снижением высокочастотных компонентов и увеличением низкочастотных колебаний (рис.1), а также оптимальным снижением показателей временного анализа ВРС, характеризующих парасимпатическую активность. У детей 3 группы отмечено существенное снижение мощности спектра высокочастотных и увеличение мощности низкочастотных колебаний. Показатель ЬБ/ИР, характеризующий баланс автономной нервной регуляции у детей с преобладанием парасимпатической активности и у детей с сбалансированным типом автономной нервной регуляции увеличивается, у детей с преобладанием симпатических влияний на ВРС -не меняется.

Рис.1 Изменение показателей спектрального анализа ВРС на ортопробу у детей 8 лет с разными типами автономной нервной регуляции в процентах к исходному уровню

Показатели адаптационных возможностей у детей, относящихся к разным типам автономной нервной регуляции, приведены в таблице 3. Высокими адаптационными возможностями (табл.3) обладают дети с парасимпатическим типом автономной нервной регуляции, у которых отмечены достоверно более высокие показатели адаптационных резервов и функционального состояния.

Таблица 3

Показатели адаптационных возможностей организма у детей 8 лет с разными типами автономной нервной регуляции

Группа Функцкциональное состояние Адаптацилнные резервы

1 8,00±1,24 1,66±0,95

2 8,64±1,22 2,05±0,96

3 10,44±1,28 5,40±1,09

Примечание: 1 группа - симпатотоники; 2 группа - нормотоники; 3 группа

ваготоники

Таким образом, состояние симпато-парасимпатического баланса АНС во многом определяет адаптационные возможности ребенка. Дети с преобладанием симпатических нервных влияний на ритм сердца характеризуются сниженными адаптационными возможностями организма.

ВЫВОДЫ

1. У детей 8 лет отмечено хорошее состояние автономной нервной регуляции сердечного ритма с преобладанием высокочастотных колебаний в структуре ВРС.

2. Выявлены половые отличия в структуре вариабельности сердечного ритма, характеризующиеся меньшей общей мощностью спектра ВРС, величиной низко- и высокочастотных колебаний ВРС у девочек в сравнении с мальчиками того же возраста, что может быть связано с началом полового созревания у девочек препубертатного возраста.

3. Наиболее высокими адаптационными возможностями обладают дети 8 лет с преобладанием парасимпатических влияний на сердечный ритм.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Баевский Р.М. Вариабельность сердечного ритма. Медикофизиологические 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 Баевского. - Ижевск, 2008.

2. Баевский Р.М. Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и возможности клинического применения / Р.М. Баевский, Г.Г. Иванов, //http://koi. Ecg.ru/books

3. Берсенева И.А Оценка адаптационных возможностей организма у школьников на основе анализа вариабельности сердечного ритма в покое и при ортостатической пробе: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. - 2000. - С. 17 с.

4. Галеев А.Р., Игишева Л.Н. Взаимосвязь типа вегетативной регуляции и потребности в двигательной активности. - 2002. - 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. Рябыкина Г.В., Соболев А.В. Вариабельность ритма сердца. - 2001. -200 с.

7. Чечельницкая С.М. Вегетативная регуляция у детей и подростков. Закономерности становления и роль в реализации риска хронической патологии: Дисс. .... докт. мед. наук / С.М. Чечельницкая. - Москва, 2000. - 260 с.

8. Шарапов, А.Н. Закономерности эндокринно-нейровегетативных связей у детей, проживающих в регионах с малыми дозами радионуклидного загрязнения вследствие аварии на ЧАЭС: Дисс. ... докт. мед. наук /А.Н. Шарапов. - М., 2001. -316 с.

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. -№12. - Р. 1296-1303.

10. Dietrich A, Rosmalen JG, Althaus M, van Roon AM, Mulder LJ, Minderaa RB, Oldehinkel AJ, Riese H Reproducibility of heart rate variability and baroreflex sensitivity measurements in children/ Biol Psychol. - №1. - Р. 71-78.

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

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

13. Longin E, Dimitriadis C, Shazi S, Gerstner T, Lenz T, Konig S. Autonomic nervous system function in infants and adolescents: impact of autonomic tests on heart rate variability/ Pediatr Cardiol. - 2009. - №3. - Р. 311-324.

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. - Р. 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. -HI51-H53.

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, № 3. - 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. - .№5. - Р. 374-379.