Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы при различных положениях тела в пространстве является важным индикатором активации адаптационных механизмов. Основные развивающиеся гемодинамические эффекты, такие как изменение деятельности сердца, состояния сосудистого тонуса, связаны с перераспределением кровотока под влиянием гравитационного поля Земли [1]. Ответная реакция на постуральные воздействия опосредована деятельностью ЦНС и происходит с участием центрального и вегетативного контуров системной регуляции деятельности сердца, управляющих его ритмом [2]. При этом характер и степень проявления приспособительных реакций со стороны сердечно-сосудистой системы во многом зависит от индивидуальных особенностей реактивности вегетативной нервной системы человека (ВНС) [3]. Реактивность отражает способность нервной системы перестроить механизмы нервной и гуморальной регуляции для адаптации к воздействующим раздражителям. Оптимальная гемодинамика при постуральных воздействиях поддерживается преимущественно за счет возбуждения симпатоадреналовой системы, что зависит от особенностей возбудимости симпатических вегетативных центров. Количественную оценку вклада симпатических и парасимпатических влияний в процесс развития адаптационных реакций на постуральные изменения позволяет дать анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР). Интерпретацию ВСР чаще всего осуществляют методом анализа его спектрального состава на основании быстрого преобразования Фурье. В зависимости от частоты колебаний спектр сигнала ВСР распределяется в диапазоне высокочастотной (HF), низкочастотной (LF), сверхнизкочастотной (VLF) и ультранизкочастотной (ULF) мощности, которые отражают степень активности вегетативных нейрогуморальных механизмов регуляции сердечной деятельности. Анализ временных параметров ВСР позволяет учесть изменчивость продолжительности промежутков электрокардиограммы между соседними R-R зубцами. При этом усиление симпатических влияний на регуляцию сердечного ритма проявляется сокращением временных параметров, тогда как активация парасимпатической системы – их увеличением [4; 5]. В ряде случаев традиционных методов спектрального и временного анализа недостаточно для оценки активности кардиальных механизмов, модулирующих ритм сердца, вследствие чего применяются методы нелинейной оценки ВСР, которые позволяют определить особенности корреляции параметров сигнала [6].
Целью исследования явилось изучение вариабельности ритма сердца при постуральных изменениях у мужчин в зависимости от реактивности симпатической нервной системы.
Материал и методы исследования. В работе приняли участие 50 мужчин-добровольцев в возрасте 18-20 лет, имеющих I группу здоровья. Протокол исследования утвержден этическим комитетом Ивановской государственной медицинской академии. Перед началом работы все испытуемые дали письменное информированное согласие на участие. В качестве постуральных изменений использовали активный ортостаз, пассивный ортостаз (угол наклона 25°) и пассивный антиортостаз (угол наклона 15°). ВСР регистрировали с помощью аппаратно-программного комплекса «Поли-Спектр» (ООО «Нейрософт», г. Иваново) в течение 5 минут в горизонтальном положении, а также в течение 5 минут после смены положения тела [7].
Изменение функционального состояния ВНС при постуральных изменениях оценивали по динамике временных, спектральных, геометрических и расчетных показателей ВСР по сравнению с их значениями в горизонтальном положении. Также производили сравнительную оценку величины отклонения (∆) параметров ВСР при постуральных изменениях у испытуемых с разным типом симпатической реактивности. Определяли частоту сердечных сокращений (ЧСС, уд./мин.), минимальную продолжительность кардиоинтервала (R-Rmin, мс), среднюю продолжительность кардиоинтервала (RRNN, мс), стандартное отклонение NN-интервалов (SDNN, мс), квадратный корень из средней суммы квадратов разностей между соседними NN-интервалами (RMSSD, мс), количество последовательных кардиоинтервалов, различающихся более чем на 50 мс (pNN50, %), среднее значение общей мощности спектра ВСР (TPav, мс²/Гц), сверхнизкочастотный компонент спектра ВСР (VLF, мс2), низкочастотный компонент спектра ВСР (LF, мс2), высокочастотный компонент спектра ВСР (HF, мс2), долю сверхнизкочастотного компонента спектра (VLF, %), долю низкочастотного компонента спектра (LF, %), долю высокочастотного компонента спектра (HF, %), симпатовагальный индекс (LF/HF, у.е.), медиану (Me, мс), вегетативный показатель ритма (ВПР, у.е.), показатель адекватности процессов регуляции (ПАПР, у.е.), длину «облака» скаттерограммы (ell_L, мс), ширину «облака» скаттерограммы (ell_w, мс), отношение длины «облака» скаттерограммы к её ширине (L/w, у.е.), площадь скаттерограммы (ell_S, мс2) [8, 9]. Эпоха анализа 5-минутной ЭКГ до и после исследуемых постуральных изменений составила 400-450 кардиоциклов.
Реактивность симпатической нервной системы оценивали по особенностям изменения частоты сердечных сокращений в ортостатической пробе. При увеличении ЧСС в диапазоне от 6 до 24 ударов в минуту тип реактивности характеризовали как нормальный, при увеличении более чем на 24 удара – как гиперсимпатический, при увеличении менее чем на 6 ударов – как асимпатический [10].
Статистическую обработку полученных результатов производили с помощью электронных таблиц Excel и программы Statistica. Нормальность распределения определяли с использованием критерия Шапиро-Уилка. Достоверность различий оценивали с помощью t-критерия Стьюдента и непараметрических критериев Колмогорова-Смирнова и Манна-Уитни. Статистически значимыми считались различия при р≤ 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение. Анализ среднестатистических результатов исследования показал, что активный ортостаз у всех испытуемых вызывает уменьшение функциональной активности парасимпатического отдела ВНС, о чем свидетельствует снижение мощности спектра в диапазоне высоких частот и его доли в общей мощности спектра ВСР. Также наблюдается уменьшение показателя pNN50, стандартного отклонения значений кардиоинтервалов и квадратного корня из средней суммы квадратов разностей между соседними N-N интервалами (табл. 1).
Таблица 1
Вариабельность сердечного ритма при активном ортостазе у мужчин (M±m)
|
Показатель
|
Горизонтальное положение (n=50) |
Активный ортостаз (n=50) |
Показатель
|
Горизонтальное положение (n=50) |
Активный ортостаз (n=50) |
|
HF, мс2 |
2973,86±527,19 |
480,84±163,32 *(р<0,0001) |
LF, % |
27,26±1,59 |
49,44±2,01 *(р<0,0001) |
|
HF, % |
39,72±2,30 |
14,24±1,40 *(р<0,0001) |
LF/HF, у.е. |
1,04±0,19 |
5,11±0,48 *(р<0,0001) |
|
pNN50, % |
35,19±2,84 |
4,65±0,92 *(р<0,0001) |
ПАПР, у.е. |
39,82±2,15 |
74,77±3,89 *(р<0,0001) |
|
SDNN, мс |
72,27±3,18 |
46,23±2,55 *(р<0,0001) |
ЧСС, уд./мин. |
65,44±1,38 |
92,91±1,74 *(р<0,0001) |
|
RMSSD, мс |
76,55±4,61 |
25,78±2,88 *(р<0,0001) |
RRNN, мс |
937,55±19,66 |
657,96±13,32 *(р<0,0001) |
Примечание: * – статистически значимые различия с параметрами ВСР в горизонтальном положении (р≤0,05).
Активность симпатического отдела при ортостазе, напротив, возрастает, что подтверждается увеличением доли компонента низких частот в общей мощности спектра и смещением симпатовагального индекса в сторону симпатических влияний. Также отмечается увеличение показателя адекватности процессов регуляции, указывающего на повышение генераторной активности синоатриального узла проводящей системы сердца, что сопровождается увеличением ЧСС и укорочением продолжительности кардиоцикла [11]. На активацию симпатической системы указывает уменьшение «облака» скаттерограммы (рис. 1), площадь которой в горизонтальном положении составляет 12585,43±1447,31 мс2. При активном ортостазе ell_S уменьшается до 3263,17±410,28 мс2 (р<0,0001).
Рис. 1. Изменение скаттерограммы при активном ортостазе: А – горизонтальное положение; Б – активный ортостаз
При пассивном ортостазе у испытуемых также происходит возбуждение симпатического отдела ВНС на фоне снижения функциональной активности парасимпатической системы [12]. Это подтверждается уменьшением доли мощности спектра в диапазоне высоких частот и увеличением доли мощности спектра в диапазоне сверхнизких частот (табл. 2). Кроме того, за счет возрастания мощности спектра в диапазоне низких частот и уменьшения высокочастотного компонента отмечается увеличение симпатовагального индекса, свидетельствующее о преобладании симпатического эффекта на сердечный ритм. На уменьшение вагусного влияния указывает уменьшение значения pNN50, что сопровождается укорочением R-Rmin и увеличением отношения длины «облака» скаттерограммы к её ширине.
Таблица 2
Вариабельность сердечного ритма при пассивном ортостазе у мужчин (M±m)
|
Показатель
|
Горизонтальное положение (n=50) |
Пассивный ортостаз (n=50) |
Показатель
|
Горизонтальное положение (n=50) |
Пассивный ортостаз (n=50) |
|
HF, % |
42,69±2,21 |
33,68±2,41 *(р=0,00004) |
LF/HF, у.е. |
0,76±0,08 |
1,34±0,23 *(р=0,01) |
|
VLF, % |
30,79±2,24 |
38,02±2,46 *(р=0,001) |
pNN50, % |
37,35±2,75 |
31,73±2,69 *(р=0,004) |
|
LFnorm, у.е. |
39,40±1,95 |
47,42±2,53 *(р=0,002) |
R-Rmin, мс |
730,04±17,92 |
695,64±18,08 *(p=0,03) |
|
HFnorm, у.е. |
60,78±1,97 |
52,58±2,53 *(р=0,002) |
L/w, у.е. |
1,77±0,09 |
2,18±0,10 *(р=0,00002) |
Примечание: * – статистически значимые различия с параметрами ВСР в горизонтальном положении (р≤0,05).
При пассивном антиортостазе отсутствуют достоверные изменения среднестатистических значений временных и спектральных параметров. Анализ геометрических показателей позволил выявить увеличение площади скаттерограммы, отражающей вариативность кардиоинтервалов, прежде всего за счет увеличения её ширины (рис. 2), что в свою очередь говорит о смещении вегетативного баланса в сторону парасимпатических влияний. В положении лёжа ell_w равен 91,04±8,02 мс, а при пассивном антиортостазе значение данного показателя увеличивается до 96,72±8,94 мс (р=0,03).
Рис. 2. Изменение скаттерограммы при пассивном антиортостазе: А – горизонтальное положение; Б – пассивный антиортостаз
По результатам изменения частоты сердечных сокращений в ортостатической пробе были выявлены две группы испытуемых: с нормальной реактивностью (21 человек) и с гиперсимпатической реактивностью ВНС (29 человек). Активный ортостаз у испытуемых с гиперсимпатической реактивностью вызывает большее укорочение минимального и среднего значения кардиоинтервала, а также более выраженное увеличение частоты сердечных сокращений, чем у испытуемых с нормальной симпатической реактивностью ВНС (табл. 3). Кроме того, у испытуемых с гиперсимпатическим типом реагирования более выражено увеличение симпатовагального индекса, показателя адекватности процессов регуляции и отношения длины «облака» скаттерограммы к его ширине. Описанные изменения свидетельствуют о большей степени возбуждения симпатического отдела ВНС у этой группы испытуемых.
Таблица 3
Отклонение показателей ВСР при активном ортостазе у мужчин с разной реактивностью симпатической системы (M±m)
|
Показатель |
Нормальный тип (n=21) |
Гиперсимпатический тип (n=29) |
|
∆ R-Rmin, мс |
- 61,14±40,13 |
- 200,87±22,01 #(р=0,005) |
|
∆ RRNN, мс |
- 220,43±16,95 |
- 321,00±14,47 #(р<0,0001) |
|
∆ ЧСС, уд./мин. |
+ 19,76±0,81 |
+ 32,93±1,11 #(р<0,0001) |
|
∆ LF/HF, у.е. |
+ 2,78±0,70 |
+ 4,97±0,73 #(р=0,03) |
|
∆ ПАПР, у.е. |
+ 18,09±4,91 |
+ 46,76±3,83 #(р<0,0001) |
|
∆ L/w, у.е. |
+ 1,83±0,24 |
+ 3,04±0,29 #(р=0,002) |
Примечание: # – статистически значимые различия параметров ВСР у испытуемых с гиперсимпатическим и нормальным типом реактивности (р≤0,05).
Пассивный переход в ортостатическое положение также вызывает более выраженную активацию симпатического отдела ВНС у студентов с гиперсимпатической реактивностью. Это подтверждается большим приростом ЧСС и более выраженным уменьшением средней продолжительности кардиоинтервала. О повышенной активности симпатического отдела у лиц с гиперсимпатическим типом реагирования также свидетельствует более значительное уменьшение медианы и ширины «облака» скаттерограммы, на что указывает индекс L/w, у.е. (табл. 4).
Таблица 4
Отклонение показателей ВСР при пассивном ортостазе у мужчин с разной реактивностью симпатической системы (M±m)
|
Показатель |
Нормальный тип (n=21) |
Гиперсимпатический тип (n=29) |
|
∆ ЧСС, уд./мин. |
+ 0,73±0,42 |
+ 3,17±0,56 # (p=0,001) |
|
∆ RRNN, мс |
- 12,67±5,81 |
- 48,21±7,54 # (p=0,001) |
|
∆ Mе, мс |
- 0,01±0,006 |
- 0,04±0,007 # (p=0,003) |
|
∆ L/w, у.е. |
+ 0,12±0,09 |
+ 0,61±0,12 # (p=0,002) |
Примечание: # – статистически значимые различия параметров ВСР у испытуемых с гиперсимпатическим и нормальным типом реактивности (р≤0,05).
Пассивное антиортостатическое положение вызывает активацию парасимпатических механизмов регуляции деятельности сердца у испытуемых с нормальной симпатической реактивностью [13]. Об этом свидетельствует увеличение среднего значения общей мощности спектра ВСР, а также снижение вегетативного показателя ритма (табл. 5). У испытуемых с гиперсимпатическим типом реактивности, напротив, происходит активация симпатической системы, что подтверждается уменьшением среднего значения общей мощности спектра ВСР и увеличением вегетативного показателя ритма.
Таблица 5
Отклонение показателей ВСР при пассивном антиортостазе у мужчин с разной реактивностью симпатической системы (M±m)
|
Показатель |
Нормальный тип (n=21) |
Гиперсимпатический тип (n=29) |
|
∆ TPav, мс²/Гц |
+ 3,65±1,64 |
- 1,39±1,45 #(p=0,03) |
|
∆ ВПР, у.е. |
- 0,46±0,31 |
+ 0,33±0,25 #(p=0,05) |
Примечание: # – статистически значимые различия параметров ВСР у испытуемых с нормальным типом и гиперсимпатическим типом реактивности (р≤0,05).
Выводы. Таким образом, как активный, так и пассивный ортостаз сопровождаются возбуждением симпатического отдела вегетативной нервной системы. При пассивном антиортостазе наблюдается тенденция к увеличению активности парасимпатического отдела ВНС. У мужчин с гиперсимпатическим типом реагирования при активном и пассивном ортостазе степень возбуждения симпатического отдела более выражена, чем при нормальной симпатической реактивности. Пассивный антиортостаз сопровождается возбуждением симпатического отдела у испытуемых с гиперсимпатическим типом и парасимпатического отдела – у испытуемых с нормальной симпатической реактивностью.