CC BY
93
О МЫЛЬНИКОВА И.В., ЕФИМОВА Н.В., 2015
УДК 614.7:612.897-055.25
Мыльникова И.В., Ефимова Н.В.
ИНФОРМАТИВНОСТЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ НЕБЛАГОПРИЯТНОГО ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ЗДОРОВЬЕ ДЕВУШЕК
ФГБУ «Восточно-Сибирский научный центр экологии человека» СО РАМН, 665827, г. Ангарск
Проведено исследование информативности показателей вариабельности сердечного ритма в покое и при ортостатическом тестировании у девушек, проживающих в промышленном городе и селе. Установлено, что о влиянии неблагоприятных факторов окружающей среды свидетельствуют показатели спектрального анализа и кардиоинтервалографии. У городских девушек отмечено выраженное увеличение централизации управления сердечным ритмом на фоне повышения активности симпатического отдела и снижения влияния на синусовый узел парасимпатического отдела вегетативной нервной системы (ВНС). У сельских девушек функциональное состояние ВНС является оптимальным, оно характеризуется адекватной реакцией на активную ортостатическую пробу парасимпатического и симпатического отделов с умеренным вовлечением механизмов центральной регуляции сердечного ритма. Результаты исследования имеют важное информативное значение для диагностики ранних нарушений здоровья у девушек.
Ключевые слова: вариабельность сердечного ритма; вегетативная нервная система; девушки; городская и сельская среда обитания; информативность показателей.
Для цитирования: Гигиена и санитария. 2015; 94(1): 121-124
Mylnikova I.V., Efimova N.V. THE INFORMATIVENESS OF INDICES OF THE HEART RATE VARIABILITY FOR THE IDENTIFICATION OF THE ADVERSE EFFECTS OF ENVIRONMENTAL FACTORS ON THE HEALTH OF ADOLESCENT GIRLS
East-Sibirian Scientific Center of Human Ecology, 665827, Angarsk, Russian Federation.
There was performed an investigation of informativeness of indices of the heart rate variability at rest and during orthostatic testing in the adolescent girls residing in the industrial town and in the village. The influence of unfavorable environmental factors was established to be reflected by the indices of the spectral analysis and cardioin-tervalography. In urban girls there was noted the marked increase of the centralization of heart rhythm control on the background of the increased activity of the sympathetic compartment and the reduction of the influence of the parasympathetic compartment of the autonomous nervous system on the sinus node. In rural adolescent girls the functional state of the autonomic nervous system being the optimal is characterized by an adequate response to the active orthostatic test of the parasympathetic and sympathetic compartments with the moderate involvement of mechanisms of the central control of the cardiac rhythm. Results of the study have an important significance for the diagnosis of the early disorders of health in adolescent girls.
Key words: heart rate variability; autonomic nervous system; women; rural and urban habitat; the informative value. Citation: Gigiena i sanitariya. 2015; 94 (1): 121-124 (In Russ.)
Репродуктивный потенциал современных девушек, определяющий здоровье будущих поколений, формируется под влиянием сложного комплекса факторов. Гигиеническая оценка влияния внешних факторов на здоровье девочек и девушек проведена в ряде работ [1—3]. Вместе с тем недостаточно хорошо представлены данные исследований по изучению состояния здоровья юных жительниц сельских районов [4, 5].
В результате проведенных ранее исследований вариабельности сердечного ритма (ВСР) выявлены оптимальные адаптивные возможности у жительниц сельских районов, снижение и истощение адаптивных возможностей у жительниц промышленного города [6]. Среди причин формирования репродуктивной и соматической патологии у девушек особое значение придают функциональному состоянию вегетативной нервной системы (ВНС) [7]. В связи с изложенным представляется важным определить наиболее чувствительные показатели ВСР для выявления неблагоприятного воздействия окружающей среды.
Для корреспонденции: Мыльникова Инна Владимировна, 71miv@rambler.ru.
For correspondence: Mylnikova Inna, 71miv@rambler.ru.
Цель работы - выявить информативные показатели ВСР, отражающие влияние факторов антропотехногенного загрязнения окружающей среды на здоровье девушек.
Материалы и методы
Населенные пункты (город и село) отличаются социальной инфраструктурой и уровнем антропотехногенного загрязнения. Сельский населенный пункт удален на 83 км от источников промышленного загрязнения окружающей среды. Количество выбросов примесей в атмосферу от стационарных источников промышленного центра составляет в среднем 155 тыс. т/год. Из специфических загрязняющих веществ, поступающих в воздушный бассейн преимущественно из источников ОАО «Ангарская нефтехимическая компания», наибольшую значимость представляют этилен, толуол, бензол, аммиак, сероводород, фенол, формальдегид. Вклад автотранспорта в суммарный выброс составляет 11,5%. Средний уровень загрязнения атмосферного воздуха в промышленном городе высокий и определяется значениями Индекса загрязнения атмосферы (ИЗА), равными 15,9 (основной вклад вносят бенз(а)пирен, формальдегид, диоксид азота) [8]. Населенные пункты имеют единый источник водоснабжения.
В исследовании приняли участие 155 подростков, проживающих на городских и сельских территориях Иркутской области. В результате проведенного скрининга с анкетированием сформировали две группы девушек: городских (п = 45) и сельских (п = 36). Группы однородны по медико-биологическим и социальным признакам: девушки относятся к I, II, 11А группам здоровья; родились в результате срочных родов от 1-2 неосложненной беременности; имеют не отягощенный неврологической, генетической и другой патологией перинатальный статус; уровень дохода на 1 члена семьи выше прожиточного минимума. Средний возраст обследованных составил 13 ± 3,5 года.
Определение параметров ВРС осуществляли при помощи АПК «ВНСмикро-3» (ООО «Нейрософт», г. Иваново, Россия). Оценке подлежали показатели временно го анализа: стандартное отклонение величин нормальных интервалов (SDNN, мс); квадратный корень из суммы разностей последовательного ряда интервалов (RMSSD, мс). Среди показателей спектрального анализа учитывали: общую мощность спектра (ТР, мс2); мощность спектра в диапазоне высоких частот (HF, мс2); мощность спектра в диапазоне низких частот (LF, мс2); мощность спектра в диапазоне очень низких частот (VLF, мс2); показатель реактивности парасимпатического отдела ВНС (К30/15, усл. ед.). Исследовали показатели кардиоинтер-валографии: частоту сердечных сокращений (ЧСС, уд/ мин); амплитуду моды (АМо, %); вариационный размах (ВР, с). Использовали индекс напряжения (ИН) регуля-торных систем (ИН = АМо/2 • Мо • ВР), индекс централизации (ИЦ); индекс вегетативного равновесия (ИВР), индекс активности подкорковых центров (ИАП). Тип вегетативной регуляции сердечного ритма определяли согласно классификации Н.И. Шлык [9].
Обследование подростков провели с информированного согласия родителей.
Результаты исследования представлены в виде медианы (Ме) и квартилей ^1, Q3), обработаны с применением параметрических (критерий согласия Пирсона %2) и непараметрических методов статистики (критерий Вилкоксона) (Statistica 6.0).
Результаты и обсуждение
Установили, что у всех девушек преобладал оптимальный вариант вегетативной регуляции (ВР; III тип). При этом среди горожанок доля тех, кто имеет данный тип ВР, в 1,5 раза меньше, чем среди сельских девушек. Доля лиц с выраженным преобладанием автономной регуляции (IV тип) в группе городских девушек в 1,4 раза больше, чем в группе сельских. Лиц с несостоятельностью автономного отдела ВНС (I и II типы ВР) выявили как среди городских, так и среди сельских девушек. При этом I тип ВР, характеризующийся умеренным преобладанием центральной регуляции сердечного ритма, снижением активности автономного контура и умеренным напряжением регуляторных систем организма, у городских девушек отмечали в 8,7 раза чаще, чем среди сельских. Тех, кто имеет II тип ВР, который проявляется резким увеличением активности центральной регуляции над автономной и сниженным функциональным состоянием регуляторных систем, встречали с одинаковой частотой среди сельских и городских девушек. Различия между номинальными значениями среди городских и сельских девушек по признаку принадлежности к типу ВР статистически достоверны (х2 = 7,75; р < 0,1).
Соответствие ВР I, II типам и в ряде случаев IV типу уже само по себе является очевидным неблагоприятным прогностическим признаком возникновения нарушений здоровья. Учитывая это обстоятельство, провели углубленный анализ показателей ВСР у девушек с оптимальным вариантом ВР (III тип).
При сравнительной оценке показателей временно го анализа установили, что значения анализируемых параметров незначительно различаются у городских (Ме 56,3/(46,9-67,9)); RMSSD (Ме 57,5/ (42,7-70,5))] и сельских (Ме 47/(40,0-60,3));
RMSSD (Ме 46,5/(32,5-52,0))] девушек и совпадают с результатами, полученными С.М. Кушнир и соавт. [10] и А.Р. Галеевым и соавт. у подростков [11]. При выполнении активной ортостатической пробы (АОП) параметры временного анализа у городских и сельских девушек изменялись однонаправленно: значения SDNN практически не изменились ((Ме 57,9/(47,2-65,9) и (Ме 47,5/(33,8-60) соответственно), значения RMS-SD уменьшились в 2,2 и 1,9 раза соответственно ((Ме 25,3/(22,0-37,5) и (Ме 23,5/(13-34,5)). Перечисленные изменения являются характерными для ортостатической нагрузки.
В результате сопоставления общей мощности спектра и ее структурных компонентов в состоянии покоя у городских девушек установили преобладание оцениваемых параметров: ТР - в 2,4 раза (у городских - Ме 5109,8/(3200-6348); сельских - Ме 2093/ (1549-3551)); VLF - в 2,7 раза (Ме 1623/(831,9-2232); Ме 596/ (4651268)); LF - в 3,3 раза (Ме 1994/(1155,8-2490,8); Ме 587,5/ (424,5-1204)); ЭТ - в 1,6 раза (Ме 1332/(848,8-1577,5); Ме 776,5/ (507-1103,5)). В результате выполнения АОП превышение показателей у девушек, живущих в городе, стало более значительным по величине: ТР - в 3,8 раза (у городских - Ме 6022/(3678-6963); у сельских - Ме 1572/ (1134-3478)); VLF - в 2,5 раза (Ме 2143,9/ (1555,8-3841,8); Ме 839,5/ (618,5-1278,3)); LF - в 4,3 раза (Ме 2409,6/(1694,9-2771,6); Ме 552/ (393-1303,3)); ЭТ - в 3,9 раза (Ме 742,6/(333,8-1295); Ме 180,5/ (59,7466)). Различия между показателями у городских и сельских девушек достоверны как в покое, так и при выполнении АОП (р < 0,05). Обращает внимание соотношение структурных компонентов общей мощности спектра у городских и сельских девушек. У сельских девушек влияние очень низких, низких и высоких частот сбалан-
ВЙЮ-
цкян
»$0-: ¡Ш
М0£м III
нио ■■! рл^
сеэ
Вся
О .................
ФСи
I
Шит
Общая мощность (в мс2) спектра и ее структурные компоненты у городских (а) и сельских (б) девушек в покое (фон) и при АОП.
ЧСС, уд/мин ВР, с АМо, % ИН, усл. ед. ИВР, усл. ед. ИЦ, усл. ед. ИАП, усл. ед.
Примечание. * -достоверны ^ < 0,05).
сировано, подобное распределение оценили как вариант условной нормы. А у городских девушек выявили преобладание очень низких и низких частот, особенно выраженное после выполнения АОП. Установленный факт в соответствии с критериями [12] свидетельствует о выраженной направленности вегетативного гоме-остаза к увеличению централизации управления сердечным ритмом на фоне усиления активности симпатического отдела и снижения влияния на синусный узел парасимпатического отдела ВНС (см. рисунок).
Показатель К30/15, отражающий изменения барорефлекторной регуляции при ортостатической нагрузке, у сельских девушек занимал диапазон условной нормы Ме 1,3 ^1^3 1,2-1,5). Показатель К30/15 у городских жительниц составил Ме 1,7 (1,4-1,9). При оценке реакции на орто-статическое тестирование по индивидуальным данным выявили нормальную реакцию у 64,3 ± 9% сельских девушек и 34,8 ± 9,9% городских < 0,05). Сниженная реакция, обусловленная низкой симпатической активностью, имела место у 14,3 ± 6,6% сельских девушек и 13 ± 7% городских Ф < 0,05). Парадоксальную реакцию на ортостатическую нагрузку, отражающую патологические варианты нарушения ритма, отметили у 7,1 ± 4,8% сельских жительниц и 52,2 ± 10,4% городских ф < 0,05).
Проанализировали показатели кардиоинтервалогра-фии. Отметили, что выполнение АОП привело к увеличению ВР и АМо у городских девушек в 1,5 и 1,2 раза соответственно. Значение ИН у сельских девушек после выполнения АОП изменилось незначительно, а у городских - в 1,3 раза. Отметили, что у городских девушек ИЦ, равный единице у здоровых детей и подростков в соответствии с [12], значительно превышает значения условной нормы как в покое, так и при ортопробе. У сельских девушек данный показатель практически не изменился, что указывает на функциональную состоятельность симпатического отдела автономной ВНС. ИАП заметно возрос (в 1,9 раза) у городских девушек, тогда как у сельских практически не изменился. Колебания показателя ИВР у сельских девушек свидетельству -ют о вегетативной стабильности, у городских девушек -о вегетативной неустойчивости. Изменения параметров кардиоинтервалографии у городских девушек говорят о снижении активности парасимпатического отдела и увеличении влияния высших центров вегетативной регуляции (см. таблицу).
Результаты сравнительной оценки изменений показателей ВРС в результате ортостатического тестирования девушек свидетельствуют о том, что наиболее информативными для выявления неблагоприятного воздействия факторов окружающей среды являются показатели спектрального анализа (ТР, ЭТ, LF, VLF, К30/15) и кардиоинтервалографии (ИН, АМо, ИЦ, ИАП, ИВР). Показатели временного анализа, напротив, совершенно не реагируют на изменения качества окружающей среды и в связи с данным фактом неинформативны.
Значения показателей кардиоинтервалографии у сельских девушек близки к значениям, полученным Е.А. Калюжным и С.В. Михайловой [13] у сельских девушек данной возрастной группы.
Проведенные исследования определяют характер
Показатели кардиоинтервалографии у девушек с III типом ВР (Ме/(21-03))
Фоновая проба АОП
Показатель сельские городские сельские девушки городские
девушки девушки девушки
82,5/(74,8-89,0) 0,34/(0,29-0,49) 28,0/(22,3-38,6) 54,1/(42,9-76,8) 84,1/(62,5-102) 1,2/(0,9-1,5) 0,6/(0,4-0,9)
72,0/(65,5-80) 0,35/(0,30-0,43) 34,5/(30,6-37,1) 69,1/(44,8-76)* 122/(103-140)* 2,9/(2,2-3,9)* 0,9/(0,8-1,3)*
97/(93-101) 0,34/(0,24-0,45) 25,9/(23,5-33,7) 69,5/(52,6-87,3) 85,9/(64,9-100) 0,9/(0,8-1,7) 0,7/(0,6-1,2)
96,0/(94-100) 0,50/(0,34-0,58) 40,3/(30,6-49,6) 89,8/(89-103)* 73,4/(54-102) 9,2/(8,1-10,6)* 1,7/(1,3-3,7)*
различия между показателями у сельских и городских девушек
изменений в деятельности отделов ВНС у городских и сельских девушек. Повышение активности центральных механизмов регуляции сердечного ритма у городских подростков получило подтверждение в работах Е.С. Сабирьяновой [5]. Результаты анализа показателей ВСР у юных жительниц села и промышленного города свидетельствуют о том, что для организма городских девушек свойственна кумуляция утомления (напряжения). Отмечено, что не представляющая серьезной нагрузки для организма здорового человека ортостатическая проба усиливает у горожанок состояние функционального напряжения. У сельских девушек, напротив, функциональное состояние организма является оптимальным как в покое, так и при ортостатическом тестировании - общая мощность спектра снижается за счет снижения активности парасимпатического отдела.
Установленные факты раскрывают причины, лежащие в основе снижения и истощения адаптивных возможностей у городских девушек [6]. Учитывая отсутствие клинической симптоматики, полагаем, что наблюдаемые функциональные изменения носят донозо-логический характер и имеют важное информативное значение для диагностики ранних нарушений здоровья у девушек.
Таким образом, наиболее информативными показателями для выявления различий ВР сердечного ритма в группах, подвергающихся различному воздействию внешних факторов, можно считать показатели спектрального анализа ВРС и кардиоинтервалографии.
Результаты проведенных исследований показали, что проживание в условиях влияния факторов загрязнения окружающей среды приводит к нарушению согласованности функционирования разных отделов ВНС - увеличению контроля со стороны центральных отделов управления сердечным ритмом, увеличению симпатических влияний и уменьшению активности парасимпатического отдела ВНС.
Литер атур а
1. Григорьев Ю.И., Ершов А.В., Силин И.И. Качество воздушной среды и заболеваемость детей. Гигиена и санитария. 2010; 4: 28-31.
2. Унгуряну Т.Н., Новиков С.М., Бузинов Р.В., Гудков А.Б. Риск для здоровья населения от химических веществ, загрязняющих атмосферный воздух, в городе с развитой целлюлозно-бумажной промышленностью. Гигиена и санитария. 2010; 4: 21-4.
3. Кучма В.Р., Рапопорт И.К. Научно-методические основы охраны и укрепления здоровья подростков России. Гигиена и санитария. 2011; 4: 53-9.
4. Бабаев Ю.А., Герасимова Г.А., Алексеева М.С. Здоровье сельских детей и меры по его укреплению. Современные наукоемкие технологии. 2005; 4: 33-6. Available at: http:// www.rae.ru/snt/?section=content&op=show_article&article_ id=4013. (дата обращения: 04.01.2014).
5. Сабирьянова Е.С. Особенности изменений показателей центрального кровообращения и уровней регуляции ритма сердца у сельских и городских детей при переходе в активное ортостатическое положение. Известия Челябинского научного центра. 2008; 2: 47-51.
6. Мыльникова И.В., Катульская О.Ю. Адаптационные возможности городских и сельских подростков Иркутской области (по данным вариабельности сердечного ритма). Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН. 2010; 1: 22-7.
7. Панова И.В., Дудникова Э.В., Домбаян С.Х. Гормональный статус, вегетативная нервная система и некоторые эндотелиальные факторы у детей I и II группы здоровья в период становления пубертата. Современные проблемы науки и образования. 2012; 5. Available at: http://www.science-education.ru/105-7087 (дата обращения: 07.01.2014).
8. Ефимова Н.В., Лисецкая Л.Г., Абраматец Е.А., Тихонова И.В., Катульская О.Ю., Тараненко Н.А. Ингаляционный риск здоровью населения на территориях размещения химических предприятий (на примере Иркутской области). Сибирский медицинский журнал. 2009; 5: 111-4.
9. Шлык Н.И. Сердечный ритм и тип регуляции у детей, подростков и спортсменов. Ижевск: «Удмуртский университет»; 2009.
10. Кушнир С.М., Стручкова И.В., Макарова И.И., Антонова Л.К. Состояние вегетативной регуляции сердечного ритма у здоровых детей в различные периоды детства. Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки. 2012; вып. 18, 3 (122): 161-5.
11. Галеев А.Р., Игишева Л.Н., Казин Э.М. Вариабельность сердечного ритма у здоровых детей в возрасте 6-16 лет. Физиология человека. 2002; 4: 54-8.
12. Баевский P.M. Анализ вариабельности сердечного ритма: история, философия, теория и практика. Харьков: Медицина; 2003.
13. Калюжный Е.А., Михайлова С.В., Кузмичев Ю.Г., Крылов В.Н., Болтачева Е.А., Жулин Н.В. Нормативные показатели кардиоинтервалографии сельских школьников. Научное мнение: Санкт-Петербургский университетский консорциум. 2012; 12: 161-5.
References
1. Grigor'ev Yu.I., Ershov A.V., Silin I.I. Air quality and the incidence of children. Gigiena i sanitariya. 2010, 4: 28-31. (in Russian)
2. Unguryanu T.N., Novikov S.M., Buzinov R.V., Gudkov A.B. Public health risk from chemicals, air pollutants in developed pulp and paper industry. Gigiena i sanitariya. 2010, 4: 21-4. (in Russian)
3. Kuchma V.R., Rapoport I.K. Scientific and methodological basis for the protection and promotion of health of adolescents Russia. Gigiena i sanitariya. 2011, 4: 53-9. (in Russian)
4. Babaev Yu.A., Gerasimova G.A., Alekseeva M.S. Health of rural children and measures to strengthen it. Sovremennye naukoem-kie tekhnologii. 2005; 4: 33-6. Available at: http://www.rae.ru/ snt/?section=content&op=show_article&article_id=4013. (Accessed 04 January 2014). (in Russian)
5. Sabir'yanova E.S. Features of changes in central blood flow and heart rate regulation levels in rural and urban children in the transition to the active orthostatic position. Izvestiya Chelyabinskogo nauchnogo tsentra. 2008; 2: 47-51. (in Russian)
6. Myl'nikova I.V., Katul'skaya O.Yu. Adaptive capacity of urban and rural adolescents Irkutsk region (according to heart rate variability). Byulleten' Vostochno-Sibirskogo nauchnogo tsentra SO RAMN. 2010; 1: 22-7. (in Russian)
7. Panova I.V., Dudnikova E.V., Dombayan S.Kh. Hormonal status, autonomic nervous system and some endothelial factors in children I and II health groups during the formation of puberty. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2012; 5. Available at: http:// www.science-education.ru/105-7087. (Accessed 07 January 2014). (in Russian)
8. Efimova N.V., Lisetskaya L.G., Abramatets E.A., Tikhonova I.V., Katul'skaya O.Yu., Taranenko N.A. Inhalation risk to public health in the territories organize chemical plants (for example, the Irkutsk region). Sibirskiy meditsinskiy zhurnal. 2009; 5: 1114. (in Russian)
9. Shlyk N.I. Heart rate and the type of regulation in children, adolescents and athletes [Serdechnyy ritm i tip regulyatsii u detey, podrostkov i sportsmenov]. Izhevsk: "Udmurtskiy Universitet"; 2009. (in Russian)
10. Kushnir S.M., Struchkova I.V., Makarova I.I., Antonova L.K. Autonomic regulation of heart rate in healthy children at different periods of childhood. 11. Nauchnye vedomosti Belgorodsk-ogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Estestvennye nauki. 2012; vol. 18, 3 (122): 161-5. (in Russian)
11. Galeev A.R., Igisheva L.N., Kazin E.M. Heart rate variability in healthy children aged 6-16 years. Fiziologiya cheloveka. 2002; 4: 54-8. (in Russian)
12. Baevskiy R.M. Analysis of heart rate variability: history, philosophy, theory and practice [Analiz variabel'nosti serdechnogo ritma: istoriya, filosofiya, teoriya i praktika]. Khar'kov: Meditsina; 2003. (in Russian)
13. Kalyuzhnyy E.A., Mikhaylova S.V., Kuzmichev Yu.G., Krylov V.N., Boltacheva E.A., Zhulin N.V. Standard values cardiointer-valography rural students. Nauchnoe mnenie: Sankt-Peterburgs-kiy universitetskiy konsortsium. 2012; 12: 161-5. (in Russian)
Поступила 28.01.14 Received 28.01.14
