Основным системообразующим фактором для организма как диссипативной системы является адаптация – стремление к уравновешиванию со средой, тогда как для отдельных физиологических систем таким фактором является гомеостаз – стремление к внутреннему уравновешиванию. Адаптация и гомеостаз – это две конечно-результирующие, организующие функционирование отдельных систем и всего организма в целом. В адаптации организма к воздействию факторов внешней среды ведущая роль принадлежит сердечно-сосудистой системе [1]. От состояния этой системы зависит успешность как срочной, так и долговременной адаптации к различным средовым факторам. Существует понятие единой функциональной системы вегетативного управления, включающей в себя многоуровневый комплекс различных регуляторных структур организма с внутренними и внешними связями, принимающих участие в регуляции кровообращения [2]. В то же время при существенных флуктуациях внешних факторов или развитии патологического процесса с целью сохранения гомеостаза активизируются высшие уровни управления. Среди всего спектра методов анализа адаптационного потенциала человека, опирающихся на оценку различных параметров жизнедеятельности, наиболее информативными являются те, которые характеризуют деятельность сердечно-сосудистой системы – главного индикатора всех происходящих в организме событий. Любые стрессорные воздействия влияют на ритм сокращений сердца, регулируемый через симпатический и парасимпатический отделы вегетативной нервной системы (ВНС).
Вариабельность сердечного ритма (ВСР) рассматривается как результат активации различных регуляторных механизмов, обеспечивающих поддержание сердечно-сосудистого гомеостаза. В настоящее время общепризнанным является научное и прикладное значение методов анализа ВСР, и они с каждым годом получают все более широкое распространение [3]. Непрерывное совершенствование методологии изучения ВСР связано с бурным развитием цифровых технологий, появляются новые концепции оценки ВСР [4, 5]. Изменения сердечного ритма анализируются в связи с деятельностью механизмов нейрогормональной регуляции и как результат активности различных звеньев ВНС, отражая определенные этапы адаптации организма к условиям окружающей среды. Даже в условиях покоя напряжение регуляторных систем может быть высоким, если человек не имеет достаточных функциональных резервов. Это выражается, в частности, в высокой стабильности сердечного ритма, характерной для повышенного тонуса симпатического отдела ВНС. Изменения ритма сердца – это универсальная оперативная реакция целостного организма в ответ на воздействие различных факторов. В то же время адаптация студентов к учебе в вузе является серьезной медико-социальной проблемой и для многих из них служит экстремальным фактором, поскольку изменяет динамический стереотип физиологических процессов.
Цель работы – исследовать адаптационный потенциал системы кровообращения и вариабельность сердечного ритма у студентов-медиков с учетом гендерных различий.
Материал и методы исследования. В клиническом обсервационном одномоментном исследовании принимали участие 169 студентов 2–3-го курсов СОГМА, подписавших информированное согласие. Обследование выполнялось в весенне-летний период 2019 г. во время обучения и подготовки к экзаменам. Контингент испытуемых включает 132 девушки (средний возраст 20,3±0,1 года) и 37 юношей (средний возраст 20,8±0,2 года). У студентов измеряли АД в положении сидя после 5–7-минутного отдыха, двукратно, с интервалом в 2 минуты; при различии показателей АД>5 мм рт. ст. проводили дополнительное измерение. За величину АД принимали среднее арифметическое значение. На основании систолического и диастолического АД вычисляли пульсовое артериальное давление (ПАД). Критерии исключения – наличие сердечно-сосудистых заболеваний, которые могут сопровождаться вторичной артериальной гипертензией.
С помощью аппаратно-программного комплекса «Варикард 2.51» исследовали ВСР. Запись вели в течение 5 минут (Short-term Recordings) в условиях тишины и неяркого освещения с предварительным покоем в течение 5–7 минут. Лица, предъявляющие жалобы на самочувствие (головную боль, общую усталость и т.д.), к обследованию не допускались. В соответствии со стандартами Европейского Кардиологического общества и Североамериканского общества электрофизиологии [6] анализировали две группы параметров ВСР – временные (Time Domain Methods) и частотные (Frequency Domain Methods).
Адаптационный потенциал (АП) системы кровообращения у студентов-медиков оценивали по формуле Р.М. Баевского. Состояние АП (у.е.) оценивали как: до 2,1 – удовлетворительный уровень адаптации, 2,11–3,2 – напряжение адаптации, 3,21–4,3 – неудовлетворительная адаптация, выше 4,3 – срыв процесса адаптации. Ценность этого метода заключается в том, что с его помощью можно быстро и без больших затрат провести скрининг-диагностику, определить круг лиц с напряжением механизмов адаптации, преморбидными состояниями. Донозологический скрининг позволяет своевременно выявлять дизрегуляторные нарушения в работе сердечно-сосудистой системы с целью последующего их обследования стандартными методами и проведения при необходимости оздоровительных мероприятий.
Статистическую обработку материала проводили с помощью пакета «Statistica 6.1». Характеристики параметров АД и ВСР в случае нормального распределения представлены в виде средних выборочных значений и ошибки среднего, а также в виде медианы и интерквартильного размаха при распределении признака, отличном от нормального. Статистический анализ включал описательные статистики, корреляционный и дисперсионный (ранговый и факторный) анализы. Сравнение выборок проводили с использованием критерия Стьюдента в случае нормального распределения и Манна–Уитни при альтернативном варианте.
Результаты исследования и их обсуждение. Согласно результатам дисперсионного анализа установлено, что показатели АД существенно различаются в зависимости от пола (F=14,003; р=0,000002). Последующие апостериорные сравнения систолического и диастолического АД выявили, что САД (р=0,00000), ДАД (р=0,000390) и ПАД (р=0,017157) у юношей превышают таковые у девушек (рис. 1).
Рис. 1. Различия показателей АД у студентов-медиков в зависимости от пола
Установлено, что у 35,3% студентов-медиков выявлено напряжение адаптационных механизмов (АП=2,11–2,63 у.е.). Дальнейший гендерный анализ показал, что среднегрупповое значение АП у юношей выше, чем у девушек (2,18±0,04 против 1,95±0,02; р=0,000009). Среди девушек доля лиц с удовлетворительным уровнем адаптации составляет 72,2%, тогда как среди юношей их всего 37,8%. Несмотря на то что среди студентов не выявлено лиц с неудовлетворительным состоянием адаптации или срывом адаптации, у 62,2% юношей и 27,8% девушек присутствует напряжение адаптационных механизмов системы кровообращения (рис. 2).
Рис. 2. Распределение выборки студентов-медиков по полу и уровням адаптации системы кровообращения (%)
При анализе статистических характеристик динамических рядов кардиоинтервалов установлено, что частота пульса (HR) в группе студентов превышает норму (85,4±0,94 уд/мин). У девушек HR несколько выше, чем у юношей (85,9±0,38 против 83,7±1,89), однако различия статистически незначимы. Мощность спектра низкочастотного компонента вариабельности (РLF,% от суммарной мощности колебаний) существенно превышает норму – 48,6±1,02. Подобный результат в совокупности с повышенной частотой пульса характеризует рост активности симпатического отдела ВНС, в частности системы регуляции вазомоторного центра.
Установлено, что регуляторные системы организма студентов работают с напряжением, поскольку суммарная мощность спектра вариабельности сердечного ритма (ТР), характеризующая суммарный уровень активности регуляторных систем, по всей выборке превышает норму – 2834,9±166,39 мс2, причем у юношей она имеет более высокие значения, чем у девушек (3099,8±413,71 против 2760,6±179,12 мс2), но различия недостоверны. Известно, что активность регуляторных систем зависит от функционального состояния организма [7, 8]. В данном случае можно констатировать, что активность регуляторных систем переходит с уровня «контроля» на уровень «регуляции», а при дальнейшем росте ТР может быть осуществлен переход на уровень «управления». В условиях нормального режима работы биосистемы, без дополнительных нагрузок, регуляторный механизм выполняет функцию контроля, считывая информацию о состоянии регулируемой системы, но в случае дополнительной нагрузки или стресса возникает необходимость увеличения расхода энергии организмом, и механизм регуляции включается в процесс управления с переходом на следующие уровни.
Индекс централизации (IC), вычисленный на основании мощности спектров высоко- и низкочастотного компонентов ВСР, у студентов превышает верхнюю границу нормы в 2 раза – 2,95±0,157 усл. ед. Он отражает степень преобладания недыхательных составляющих синусовой аритмии над дыхательными и количественно оценивает соотношение между центральным и автономным контурами регуляции сердечного ритма. Автономный контур связан с дыхательным компонентом синусовой аритмии и парасимпатической регуляцией, однако, чем активнее включается в процесс управления центральный контур, тем в большей мере снижается амплитуда дыхательных волн, вегетативный гомеостаз смещается в сторону преобладания симпатической регуляции [9, 10]. У студентов было отмечено увеличение активности центральных уровней регуляции, соответственно усиление тонуса симпатического отдела ВНС. Кроме того, свидетельством существенной активизации центральных механизмов регуляции относительно автономных является значительное увеличение у студентов стресс-индекса (SI) – 216,2±40,33 усл. ед.
Гендерный анализ показателей ВСР у студентов-медиков не выявил достоверных различий, за исключением периода спектра высокочастотного компонента вариабельности (TmeanHF) (U=3138; p=0,01748), отличающегося более высоким значением в группе юношей – 4,32 (4,01; 4,65) (рис. 3).
Рис. 3. Гендерные различия по средней величине периода высокочастотного спектра компонента ВСР (TmeanHF)
В результате корреляционного анализа установлено, что у юношей присутствует значительное количество связей (r=0,34–0,57) между параметрами ВСР и САД, ПАД, у девушек статистически значимые корреляции не выявлены. Это может быть обусловлено большей вариабельностью АД и более поздней стабилизацией регуляторных механизмов ВНС у юношей по сравнению со сверстницами. В частности, коэффициент вариации полного массива кардиоинтервалов (CV), дисперсия (D) и мощность спектра низкочастотного компонента вариабельности (PLF, %) у юношей коррелируют с АД, тогда как у девушек такие корреляции не выявлены.
Установлено, что как у юношей, так и у девушек присутствует отрицательная связь АП со средним значением (Mean) и модой (Mo) длительности RR интервалов, более выраженная у юношей (рис. 4). С показателем активности регуляторных систем (ПАРС) АП как юношей, так и девушек коррелирует положительно, что свидетельствует о сопоставимости полученных данных. По мере нарастания напряжения адаптационных процессов у студентов в процессе обучения увеличиваются активность и степень напряжения регуляторных систем организма, что может привести к десинхронизации и разбалансировке биоритмов организма.
Рис. 4. Коэффициенты корреляции между АП системы кровообращения и показателями ВСР (Mean, Mo, ПАРС) у студентов-медиков
Выводы. Напряжение адаптационных механизмов системы кровообращения, в большей степени присущее юношам, чем девушкам, выявлено у 35,3% студентов-медиков. Количество юношей с напряжением механизмов адаптации на 24,4% выше, чем с удовлетворительным уровнем адаптации. Среди девушек, наоборот, преобладают лица с удовлетворительным уровнем адаптации, которых на 44,4% больше, чем с напряжением механизмов адаптации.
Вследствие повышенной активности симпатического отдела ВНС частота пульса у студентов превышает норму. Выявленное увеличение суммарной мощности спектра вариабельности сердечного ритма сигнализирует о повышении уровня активности регуляторных систем. Регуляторные системы организма студентов работают напряженно с преобладанием центрального контура регуляции, при этом отмечаются высокие значения индекса централизации и стресс-индекса.
Период спектра высокочастотного компонента вариабельности сердечного ритма у юношей выше, чем у девушек. По остальному массиву параметров ВСР статистически значимые гендерные различия у студентов-медиков не выявлены. Вероятно, существуют универсальные процессы регуляции кардиоритма, не зависящие от половой принадлежности, по крайней мере в рамках исследованной выборки, в связи с чем требуется проведение дополнительных исследований.
Итоговые данные, характеризующие состояние степени адаптации сердечно-сосудистой системы и регуляции сердечного ритма студентов-медиков в процессе учебы, полученные с помощью разных методик, вполне сопоставимы.