Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,120

SPECIAL ASPECTS THE TEMPORAL ORGANIZATION PHYSIOLOGICAL FUNCTIONS IN THE FORMATION ALLOSTATIC STATES IN YOUNG AGE

Datieva F.S. 1 Nartikoeva M.I. 1 Mamieva S.C. 1 Gazzaeva N.A. 1 Berieva L.K. 1
1 Institute of Biomedical Investigations the Affiliate of Vladikavkaz Scientific Center of Russian Academy of Science
The researches seasonal peculiarities of temporal organization of cardiovascular system in young people in the framework of the formation of the allostatic state (successful adaptation) and the development of desynchronosis (as distress). The structure of biorhythms was studied in 53 healthy volunteers (medical students) aged 18 to 23 years in the autumn, winter and spring periods of 2016-2017 using blood pressure by autorhythmometry method during 3 days every 3 hours (7.00, 10.00, 13.00, 16.00, 19.00, 21.00) with the Cosinor (individual) and Cosinor Ellipse 2006 (group analysis) programs. The results of individual chronoanalysis showed autumn as optimal adaptation period, when the number of reliable circadian rhythms was more than 50%. In winter and spring predominated persons with desynchronosis, however, against the background of a high % of reliable rhythms, ultradian rhythms prevailed. The results of group chronoanalysis demonstrate reliable group cosinors of the main parameters of blood pressure. Based on the results obtained, we believe that in the winter and spring seasons, it is precisely the allostatic (adaptive) restructuring that occurs in young people with a predominance of ultradian rhythms, rather than its violation with the formation of desynchronosis, as previously thought, which is essential in reassessing the diagnosis of preclinical regulation disorders cardiovascular system.
temporal organization
biorhythms
allostatic state
seasonal desynchronosis
cosinor-analysis

Результаты многолетнего хрономониторинга здоровья населения РСО-Алания среди различных групп населения (студенты-медики, здоровые добровольцы, пациенты с сердечно-сосудистой патологией) (Хетагуровой Л.Г. c соавт., 1997-2014) расширили понимание механизмов временных кодовых внутри- и межсистемных взаимодействий в норме и при различных формах десинхронозов на этапе доклинических проявлений, в ходе становления и развития типовых патологических процессов, нарушений макро- и микрогемодинамики. По результатам хрономониторинга более чем у 30% относительно здоровых лиц присутствуют признаки декомпенсированного десинхроноза, составляющего патогенетическую основу дизрегуляторных нарушений; среди лиц с нозологиями количество диагностированных десинхронозов на порядок выше [1-3]. Ранее при определении структуры биоритмов сердечно-сосудистой системы различали следующие формы биоритмологического статуса [4]: I – состояние успешной адаптации, если более 70% достоверных ритмов - циркадианные; II – физиологический (компенсированный) десинхроноз (компенсированное напряжение адаптации), количество достоверных суточных ритмов менее 60% с тенденциями в изменении синфазности, уменьшением или увеличением амплитуды, увеличением зоны блуждания акрофаз более трех часов; III – патологический (декомпенсированный) десинхроноз, число достоверных суточных ритмов менее 50%, изменены мезоры более чем на 25%, резко снижена амплитуда, отмечается асинхронность ритмов вплоть до противофазности [4; 5] (рис. 1).

С учетом формирования современной концепции стресса и «аллостаза» физиологический десинхроноз можно определить как форму аллостатического состояния (успешную адаптацию), а патологический десинхроноз, или уже собственно десинхроноз (Д) [6], – как дистресс, сформированный в ситуации, когда стабильность гомеостатических реакций уже невозможно удержать под действием нарастающей аллостатической нагрузки [7; 8]. Теорию «аллостаза» используют и в случае эустресса, когда изменения организма носят позитивный характер и повышают его резистентность к неблагоприятным факторам внешней среды [9]. Именно этой теорией можно объяснить эффекты закаливания, спорта, вакцинации и ряда других положительных феноменов. Некоторые авторы вводят понятие «аллостатическая буферная емкость» – т.н. поддержание определенной динамической устойчивости [10], при которой эустресс рассматривается как увеличение аллостатической буферной емкости, что приводит к улучшению здоровья, снижению заболеваемости и смертности [10]. При слишком длительном пребывании организма в готовности к стрессу или под воздействием длительного стрессового фактора развивается «аллостатическая нагрузка» (allostatic load).

Рис. 1. Интеграция классического и хронопатофизиологического

подходов в понимании стресса (ВО ССС – временная организация сердечно-сосудистой системы)

Целью исследований стало изучение структуры временной организации сердечно-сосудистой системы с точки зрения формирования аллостатического состояния (успешной адаптации) и развития десинхроноза как проявления дистресса у лиц молодого возраста в динамике сезонов года.

Материал и методы исследования

Изучали структуру биоритмов у здоровых добровольцев (студентов медиков ФГБОУ ВО «СОГМА» Минздрава РФ) в возрасте от 18 до 23 лет (n=53, средний возраст 21,5±1,4) в осенний, зимний и весенний периоды 2016-2017 гг. Все испытуемые были ознакомлены с протоколом исследований, от них было получено информированное согласие. Временную организацию сердечно-сосудистой системы исследовали методом ауторитмометрии, которую проводили в течение 3 последовательных суток через каждые 2-3 часа (7.00; 10.00; 13.00; 16.00; 19.00; 21.00), изучали систолическое (САД), диастолическое (ДАД), пульсовое (ПАД), артериальное давление, частоту сердечных сокращений (ЧСС).

Для определения параметров индивидуальных биоритмов использовали метод косинор-анализа [11]. В данном исследовании предварительно высчитывали вероятность достоверных ритмов по периоду и уже затем проводили анализ параметров биоритма в различных временных категориях (инфра-, ультра- или циркадианных). По результатам индивидуального хроноанализа оценивали наличие состояния успешной адаптации (количество достоверных ритмов с преобладанием циркадианных ≥50%) и десинхроноза (количество достоверных ритмов менее 50%, среди достоверных ритмов % циркадианных ритмов минимальный).

Для оценки групповых ритмов проводили анализ с использованием программы Cosinor Ellipse 2006 с оценкой доверительных интервалов мезора (h), амплитуды (А) и акрофазы (Phi) [12].

Результаты исследования и их обсуждение

По результатам индивидуального хроноанализа биоритмов (табл. 1), максимальное количество успешно адаптированных студентов (50%) определяется у обследуемых в осенний сезон года, при этом количество достоверных циркадианных ритмов составляет более 50%. Зимой и весной преобладают лица с Д, однако количество лиц с 50% и более достоверных ритмов выше, чем количество лиц с успешной адаптацией, при этом преобладание циркадианных ритмов встречается в единичных случаях – в этих случаях превалируют ультрадианные ритмы.

Таблица 1

Структура биоритмов у студентов-медиков

Осень (n=24)

Зима (n=15)

Весна (n=14)

Юноши

Девушки

Юноши

Девушки

Юноши

Девушки

Состояние ВОФФ*

УА*

Д*

УА

Д

УА

Д

УА

Д

УА

Д

УА

Д

6

5

6

7

0

1

1

13

2

3

1

8

Кол-во достоверных ритмов (%)

≥50

≤50

≥50

≤50

≥50

≤50

≥50%

≤50

≥50

≤50

≥50

≤50

6

5

6

7

1

0

4

10

3

2

7

2

% циркадианных ритмов у лиц с кол-вом достоверных ритмов ≥50%

≥50

≤50

≥50

≤50

≥50

≤50

≥50%

≤50

≥50

≤50

≥50

≤50

6

 

6

   

1

1

3

2

1

1

4

*Примечание: ВОФФ – временная организация физиологических функций, УА – успешная адаптация, Д – десинхроноз.

Не учитывая теории «аллостатического состояния», однозначно можно говорить о патологических изменениях в структуре биоритмов зимой и весной в группе обследованных студентов. Однако, принимая во внимание наличие аллостатической подстройки биоритмов, можно предположить, что зимой и весной преобладают лица с адаптивной перестройкой биоритмов ССС, причем перестройка сопровождается формированием достоверных ультрадианных ритмов, адаптивный характер которых неоднократно рассматривался.

На рисунке 2 представлены индивидуальные биоритмы студентки Д-вой (19 лет) с десинхронозом, при этом 63,6% ритмов по результатам ауторитмометрии достоверны, и эти явления происходят на фоне полного отсутствия жалоб со стороны испытуемых, т.е., как мы полагаем, в состоянии эустресса, связанного с адаптацией к сезонам года во время учебной деятельности.

Рис. 2. Индивидуальные биоритмы студентки Д., 19 лет, с десинхронозом

(ДАД – диастолическое артериальное давление, ИД – индивидуальная минута, ИМ – индивидуальная минута)

При стрессе присутствует перестройка биоритмов ССС. Так, в наших исследованиях у пациентов с хронической ожоговой токсемией через два месяца после ожоговой травмы присутствовали только единичные циркадианные ритмы (ЦР), в большинстве случаев преобладали ультра- и инфрадианные ритмы (УР и ИР), при этом механизмы адаптации «раскачивали» периоды ритмов в поиске адаптации, а программный комплекс хроноанализа («Косинор») на основании одних и тех же данных высчитывал несколько статистически значимых вариантов реализации биоритма (рис. 3) [13]. При этом адаптивный характер ультрадианных ритмов, по нашему мнению, сохраняется при длительности периода от 12 до 21 часа, при меньшей периодичности закрепившиеся ультрадианные ритмы характеризуются «поломом» циркадианной периодичности с формированием острого или хронического Д. Мы полагаем, что перестройка временной организации биоритмов у студентов с циркадианных на ультрадианные периодичности с периодом 12-21 час носит адаптивный характер.

Рис. 3. Варианты поиска ритма диастолического артериального давления

у пациента З., 25 лет (ожоговая болезнь) (Т - период ритма лежит в ультрадианном спектре, по данным программы «Rhythm», ритм достоверный (р=0,922))

Полученные результаты группового хроноанализа девушек между осенним и весенним сезонами представлены в таблице 2. В группу анализа включали лиц с наличием достоверных ритмов (цирка-, ультра- и инфрадианных) более 50%.

Таблица 2

Результаты сезонного группового хроноанализа АД и пульса у девушек

Сезон года

Показатель

Период (ч)

h

р

A

р

Phi

р

Осень

САД

24

105,334

0,747

6,342

15,240

14,136

5,791

14

108,969

0,197

2,859

6,923

0,089

5,585

ДАД

24

78,500

0,927

4,041

19,398

-4,548

3,757

16

78,750

0,539

2,500

13,082

1,639

4,116

ЧСС

24

78,608

0,957

3,041

23,374

13,459

3,470

14

80,065

0,605

2,335

11,976

-0,681

5,729

Весна

САД

24

110,753

0,777

4,596

8,703

15,142

3,044

14

113,272

0,256

2,611

4,262

0,990

3,280

ДАД

24

74,486

0,812

3,089

7,248

3,194

2,214

14

72,813

0,500

1,444

3,705

8,278

2,109

ЧСС

24

77,275

0,848

6,758

27,687

16,208

6,646

14

80,909

0,592

3,723

14,907

2,255

6,567

Примечание: р=95% (по данным программы «Косинор-анализ»).

Программа группового хроноанализа позволяет искать возможные биоритмы с определением их достоверности. Мы видим, что осенью мезоры САД ниже весенних, ДАД – выше, мезоры пульса практически одинаковы (табл. 2). Акрофазы большинства циркадианных ритмов приходятся на дневные часы (САД, ЧСС), весной они сдвинуты к вечеру на 1-3 часа. Однако при построении групповых суточных косиноров достоверные кривые присутствуют только в весенний сезон года (рис. 4).

Рис. 4. Групповые косиноры (период 24 часа)

Таким образом, получается двойственная картина: несмотря на кажущееся наличие Д в группе девушек в весенний сезон года (по данным индивидуального хроноанализа), мы видим наличие достоверных групповых косиноров. Возможно, происходит только подстройка биологических ритмов, связанная с сезонным аллостатическим состоянием.

Какова же практическая значимость полученных результатов?! Наличие именно аллостатической (адаптационной) перестройки у молодых лиц при преобладании УР, а не ее нарушение, как считалось ранее, имеет существенное значение в переоценке диагностики доклинических нарушений регуляции ССС. Мы полагаем, что на основании полученных результатов собственно верификация «десинхроноза» характеризуется снижением количества достоверных ритмов менее 50%, преобладанием среди достоверных высоко- или низкоамплитудных ультрадианных ритмов с периодом до 12 часов, инфрадианных ритмов, смещением акрофаз относительно хронотипа более чем на 5-6 часов. В этой ситуации качество здоровья может быть представлено следующими группами: I – лица с успешной адаптацией; II – лица с десинхронозом.

Формирование собственно десинхронозов чаще происходит в более старшем возрасте, при накоплении аллостатической нагрузки, сопровождается поломом циркадной и ультрадианной составляющей. В этом случае десинхроноз выступает как компонент дизрегуляторной патологии, включая целый ряд латентных компонентов, которые ранее были заблокированы локальными и системными адаптационными механизмами. К примеру, адаптационные механизмы блокируют негативное воздействие ряда мутаций, в том числе в системах гемостаза и микроциркуляции. В связи с этим роль большинства мутаций в системах гемостаза и микроциркуляции показательна лишь для взрослых пациентов [14] – «выраженность рисков при носительстве мутаций и полиморфизмов у детей и взрослых различается в соответствии с возрастом и связана с наличием приобретенных факторов риска», которыми, на наш взгляд, могут быть патологические десинхронозы. А учитывая факт, что «информационная трансляция нарушений биоритмов на совместно функционирующие звенья зависит от степени их физиологической взаимосвязи», то дизрегуляторная патология ССС отражается на работе большинства функциональных систем организма [15], способствуя закреплению нарушений уже на морфологическом уровне.

В 80-е годы Ф.З. Меерсоном была предложена концепция «индивидуальной – фенотипической адаптации организма к среде», успешность которой связана с «долговременной адаптацией» и обеспечивается вначале перестройкой регуляторных механизмов, а затем их закреплением на уровне структур организма с вовлечением ЦНС и высшей нервной деятельности. Теория аллостаза [9] объясняет развитие отсроченных патологических процессов и согласуется с ранее высказанными принципами [1-3]. Некоторые исследователи [8] выделяют несколько форм устойчивых «аллостатических состояний» с поддержанием нескольких уровней устойчивой адаптации, которые различаются уровнем аллостатической (стрессорной) нагрузки.

Заключение. С учетом вышеизложенных положений сезонная адаптация является формированием аллостатического состояния с характерной перестройкой временной организации физиологических функций в форме «успешной адаптации» (эустресса) и развития десинхроноза (дистресса), причем в молодом возрасте процент успешности адаптации выше. В наших исследованиях у молодых лиц успешная адаптация, связанная с сезонной динамикой, достигается с равнозначным участием цирка- и ультрадианных ритмов.