Для определения регуляторно-адаптивных возможностей человеческого организма применяют пробу сердечно-дыхательного синхронизма [3]. Она заключается в том, что при дыхании человека в такт индифферентному раздражителю с частотой, на 5 - 20% превышающей исходный ритм сердцебиений развивается феномен сердечно-дыхательного синхронизма. В ответ на каждое дыхание сердце совершает одно сокращение. Изменение частоты приводит к синхронному изменению частоты сердечных сокращений. Феномен сердечно-дыхательного синхронизма наблюдается в определенном частотном диапазоне [1, 2].
Установлено, что регуляторно-адаптивные возможности организма тем выше, чем больше диапазон сердечно-дыхательной синхронизации и меньше длительность ее развития. Проба сердечно-дыхательного синхронизма является интегративной, позволяющей объективно и количественно оценивать функциональное состоянин нервной системы и организма в целом [5].
В то же время не ясен механизм возникновения сердечно-дыхательного синхронизма. Предполагаемая гипотетическая схема возникновения сердечно-дыхательного синхронизма рассматривает участие каскада процессов в центральной нервной системе. Это восприятие зрительного (звукового) сигнала, переработка и оценка частотной характеристики сигнала, формирование задачи произвольного управления частотой дыхания, воспроизведение частоты сигнала в виде произвольного управления частотой дыхания, включение межцентральных взаимодействий дыхательного и сердечного центров, синхронизация ритмов дыхательного и сердечного центров, передача сигналов в форме залпов импульсов по блуждающим нервам, взаимодействие сигналов с собственными ритмогенными структурами сердца, воспроизведение сердцем заданной произвольным дыханием частоты - развитие сердечно-дыхательного синхронизма (В.М. Покровский с соавт., 2003). Однако в ней не приведена обратная связь. Вместе с тем, в реализации рефлекторных реакций принимает участие обратная положительная или отрицательная связь. Можно предположить наличие в механизме синхронизации звена обратной связи: возбуждение, при проведении пробы сердечно-дыхательного синхронизма, барорецепторов сосудов - генерация потенциалов - распространение потенциалов к ядрам блуждающих нервов, а от них - к пейсмекеру сино-атриального узла - влияние на процесс усвоения сердцем высокочастотного дыхательного ритма.
Таким образом, актуальным является выяснение роли обратной связи, обусловленной раздражением барорецепторов сосудов при проведении пробы сердечно-дыхательного синхронизма:
Цель работы - установить роль обратной связи в возникновении сердечно-дыхательной синхронизации для выяснения механизмов этого феномена.
Материалы и методы исследования
Наблюдения были выполнены на 60 (28 мужчин и 32 женщины) здоровых людях: студентах, интернах, ординаторах, врачах, обучаемых на факультете повышения квалификации, 20 (10 мужчин и 10 женщин) пациентах с гипертонической болезнью II стадии на базе Краевой клинической больницы №2 города Краснодара. Возраст испытуемых 20 - 45 лет. Пациентам проводили пробу сердечно-дыхательного синхронизма при высокочастотном поверхностном и углубленном дыхании. Измеряли артериальное давление, регистрировали спирограмму при помощи микропроцессорного портативного спирографа «СМП-21/01 - Р-Д» и компьютера и определяли параметры внешнего дыхания.
Пробу сердечно-дыхательного синхронизма проводили на установке «ВНС-Микро» по созданной компьютерной программе «Система для определения сердечно-дыхательного синхронизма у человека» [4]. Определяли исходные частоту дыхания и частоту сердечных сокращений. При проведении пробы: минимальную и максимальную границы диапазона сердечно-дыхательного синхронизма, диапазон синхронизации, длительность развития синхронизации на минимальной границе диапазона. Рассчитывали индекс регуляторно-адаптивного статуса и регуляторно-адаптивные возможности [5].
Статистический анализ результатов исследования был проведен с использованием программ: «STATISTIKA 6,0 for Windows» Вычисляли М - среднюю арифметическую, m - стандартную ошибку средней арифметической, P - показатель достоверности различий. За достоверные различия в сравнении средних величин в парных сравнениях брали t-критерий Стьюдента при р<0,05.
Полученные результаты и их обсуждение
При проведении пробы феномен сердечно-дыхательного синхронизма был получен у всех наблюдаемых лиц (таблица 1).
Однако, у здоровых лиц диапазон синхронизации был больше, чем у больных. Так, у пациентов с гипертонической болезнью II стадии (ГБ II) диапазон синхронизации был меньше такового у здоровых на 28,0%.
Таблица 1
Параметры сердечно-дыхательного синхронизма у здоровых людей и больных с гипертонической болезнью II стадии (M+ m)
|
Параметры |
Здоровые |
Больные с гипертонической болезнью II стадии |
|
1 |
2 |
|
|
Количество человек |
60 |
20 |
|
Исходная частота сердечных сокращений в минуту |
78,3+0,7 |
83,6+0,4 P<0,001 |
|
Максимальное АД в мм.рт.ст.
|
120,0+5,8 |
155,0+5,8 P<0,001 |
|
Минимальное АД в мм.рт.ст. |
80,0+2,3 |
95,0+3,7 P<0,001 |
|
Исходная частота дыхания в минуту |
17,2+0,3 |
19,4+0,2 P<0,001 |
|
Дыхательный объем в литрах |
0,56+0,8 |
0,52+0,6 P>0,05 |
|
Индекс Тиффно в % |
83,7+0,6 |
78,5+0,4 P<0,001 |
|
Минимальная граница диапазона синхронизации в кардиореспираторных циклах в минуту |
81,0+0,3 |
85,5+0,8 P<0,001 |
|
Дыхательный объем в литрах |
0,43+0,03 |
0,40+0,02 P>0,05 |
|
Максимальная граница диапазона синхронизации в кардиореспираторных циклах в минуту |
89,2+0,4 |
91,4+0,5 P>0,05 |
|
Диапазон синхронизации в кадиореспираторных циклах в минуту |
8,2+0,3 |
5,9+0,1 P<0,001 |
|
Длительность развития синхронизации на минимальной границе диапазона в кардиоциклах |
16,2+0,4 |
24,0+0,5 P<0,001 |
|
Индекс регуляторно-адаптивного статуса |
49,4+0,5 |
24,5+0,3 P<0,001 |
|
Регуляторно-адаптивные возможности организма |
Удовлетво рительные |
Низкие |
У пациентов с гипертонической болезнью II стадии диапазон синхронизации был меньше из-за большей минимальной границы диапазона синхронизации. По отношению к таковой у здоровых лиц она была больше на 5,6%.
Длительность развития синхронизации на минимальной границе диапазона синхронизации у пациентов с гипертонической болезнью II стадии была больше, чем у здоровых лиц на 48,1%.
Соответственно индекс регуляторно-адаптивного статуса у пациентов с пациентов с гипертонической болезнью II стадии меньше, чем у здоровых на 50,4%.
Согласно значениям индекса регуляторно-адаптивного статуса регуляторно-адаптивные возможности здоровых людей расцениваются как удовлетворительные, а у пациентов с гипертонической болезнью II стадии как низкие.
Существует и другое отличие получения феномена сердечно-дыхательного синхронизма у здоровых лиц и у пациентов с ГБ II стадии. Оно состоит в том, что у здоровых лиц при углублении дыхания происходит увеличение диапазона сердечно-дыхательного синхронизма за счет уменьшения минимальной границы диапазона синхронизации ( таблица 2).
При углублении дыхания у здоровых людей нижняя граница диапазона синхронизации уменьшалась на 7,0%. Это приводило к увеличению диапазона синхронизации на 68,3%. При этом индекс регуляторно-адаптивного статуса увеличивался на 66,4%. Это приводило к более точной оценке регуляторно-адаптивных возможностей. Они определялись не как «удовлетворительные», а как «хорошие».
У пациентов с гипертонической болезнью II стадии такого не происходило.
Заключение
Получен факт, что сердечно-дыхательная синхронизация возникает при определенной глубине дыхания: при поверхностном дыхании в такт сигналу синхронизации нет, а при углублении, с той же частотой, - есть.
Данный факт позволяет предположить наличие в механизме синхронизации звена обратной связи, где начальным звеном является возбуждение, при проведении пробы сердечно-дыхательного синхронизма, барорецепторов сосудов. Это объясняет отсутствие изменений величины диапазона синхронизации при углублении дыхания у пациентов с гипертонической болезнью II стадии. Как известно на более поздних стадиях гипертонической болезни имеет место утолщение стенок аорты и сонных артерий, уменьшение их эластичности, что приводят к уменьшению чувствительности барорецепторов и, следовательно, к снижению депрессорных реакций на повышение артериального давления.
Таким образом, полученный факт увеличения диапазона синхронизации при углубленном дыхании раздражением барорецепторов сосудов свидетельствует об участии в развитии сердечно-дыхательного синхронизма обратной связи.
Рецензенты:
Каде А.Х., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой общей и клинической патофизиологии Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кубанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Краснодар;
Сапсай Е.В., д.м.н., профессор, профессор кафедры биологии с курсом медицинской генетики Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кубанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Краснодар.