CC BY
41
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 613.614+613.693
А.Л. Марков, А.Г. Черникова, Ю.Г. Солонин, Е.Р. Бойко
ГОДОВАЯ ДИНАМИКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА РОССИИ
Анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) в рамках проекта «Марс-500» у испытателей сателлитной группы г. Сыктывкар показал, что имеются четкие сезонные изменения вегетативного баланса. Функциональное состояние этой группы характеризуется как состояние физиологической нормы, переходящее в донозоло-гическое состояние. Особенно неблагоприятные изменения функционального состояния наблюдаются в осенний и весенний периоды. Показано, что анализ ВСР позволяет оценить влияние изменений экологической обстановки на организм человека.
Ключевые слова: вегетативный баланс, донозологический подход, сезонные изменения, «Марс-500», оценка риска, медико-экологические исследования.
В рамках проекта «Марс-500» проведено сателлитное исследование на севере России в г. Сыктывкар с июня 2010 г. по июнь 2011 г. Исследование выполнено по единой методике, разработанной в Институте медико-биологических проблем РАН [1], с применением аппаратно-программного комплекса «Экосан-2007». Наряду с рекомендованными методиками ежемесячно проводились более обширные физиологические исследования группы испытуемых. В данной публикации представлены только данные анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР), которые дополнительно проанализированы в ГНЦ РФ - ИМБП РАН с использованием методических подходов, которые разработаны А.Г. Черниковой под руководством Р.М. Баевского [2].
Материалы и методика исследования
Обследовано 17 практически здоровых лиц мужского пола, средний возраст 32,5 ± 3,2 лет, среди которых было 11 научных работников и 6 служащих МЧС. Регистрация ЭКГ и анализ ВСР проводились с использованием комплекса «Экосан-2007» в состоянии покоя. Полученные материалы в составе единой сводки данных ежемесячно электронной почтой пересылались в ГНЦ РФ - ИМБП РАН. Результаты анализа ВСР подвергались дополнительной обработке с использованием математической модели функциональных состояний и вероятностного подхода. Математическая модель позволила реализовать донозологический подход к оценке функционального состояния, при котором выделяются четыре группы состояний: физиологическая норма, донозологические состояния, преморбидные состояния, патологические состояния. Используя математическую модель в виде двух уравнений дискриминантной функции, включающих показатели ВСР, строится фазовая плоскость с координатами степени напряжения регуляторных систем (СН) и их функционального резерва (ФР). По показателям СН и ФР определяется функциональное состояние, а на основе вероятностного подхода вычисляется вероятность этого состояния и определяется риск неблагоприятных изменений состояния.
Результаты и их обсуждение
На рис. 1 представлена годовая динамика основных показателей ВСР, используемых для вычисления СН и ФР и для построения фазовой плоскости. Отмечается учащение пульса в осенние месяцы и выраженное снижение частоты пульса в зимние месяцы. В октябре-ноябре отмечается соответствующее учащению пульса усиление активности симпатического звена регуляции в виде роста стресс-индекса ^1) и снижения величин р№К50 и относительной мощности высокочастотной составляющей спектра (ОТ). В январе-феврале стресс-индекс уменьшается, а значения р№К50 и ОТ растут.
На рис. 2 представлена фазовая плоскость, построенная по результатам математического моделирования с вычислением ежемесячных значений СН и ФР в виде точек на фазовой плоскости. Последовательно соединенные между собой ежемесячные среднегрупповые показатели функционального состояния составляют фазовую траекторию. На фазовой траектории хорошо отражаются изменения функционального состояния, связанные с сезонами года. Можно различить четыре петли: осеннюю (справа), зимнюю (слева), весеннюю (в центре) и летнюю, которая отчасти накладывается на зимнюю.
Усл.ед 145 140 135 130 125 120 115 110 105 100
%
- HF АР- -Ич ч ■ - Р
- # ■ 3' 1 * * \ / * \ / * щ 'Ш 1 . ■ г \У\ + V/» \ ■ •
38
36
34
32
30
28
26
24
22
20
Рис.1. Годовая динамика среднегрупповых значений показателей ЧСС, SI, р№К50 и Н'
Донозологические состояния
Рис. 2. Фазовая траектория годовой динамики функционального состояния испытателей контрольной группы г. Сыктывкар, построенная по результатам ежемесячного анализа ВСР
Геометрические центры сезонных петель фазовой траектории представлены на рис 3. Следует отметить, что все центры сезонных петель располагаются в зоне донозологических состояний. При этом они отличаются по значениям СН и ФР.
Весенний и осенний центры различаются по значениям СН. В весенний период степень напряжения регуляторных систем выше, чем в осенний. Центры летней и зимней петель близки по координатам СН и ФР, но зимой степень напряжения регуляторных систем несколько выше при более высоком уровне функциональных резервов.
Рис. 3. Центры сезонных петель фазовой траектории годовой динамики функционального состояния испытателей контрольной группы г. Сыктывкар
Показатели СН и ФР позволяют вычислить вероятности каждого из четырех функциональных состояний. Это дает возможность определить риск развития патологии по увеличению вероятности донозо-логических и преморбидных состояний. На рис. 4 представлена годовая динамика среднегрупповых значений двух функциональных состояний - физиологической нормы и донозологического состояния. Видно, что преобладающей является вероятность состояния «физиологическая норма» (р=0,75-0,85). Вероятность донозологического состояния меньше (р=0,15-0,30).
Рис. 4. Годовая динамика вероятностей состояния физиологической нормы (темно-серые столбики) и донозологических состояний (светло-серые столбики)
На основе вероятностного подхода была разработана шкала оценки риска развития патологии [2]. Эта шкала включает 10 категорий риска. Как показывает рис. 5, усредненная годовая динамика категорий риска нашей группы испытателей находится в пределах 2-й категории, что означает незначительный риск развития патологии.
Рис. 5. Годовая динамика среднегрупповых значений категорий риска у испытателей, г. Сыктывкар Заключение
Результаты анализа ВСР у испытателей контрольной группы г. Сыктывкар показали, что в течение года имеются четко выраженные сезонные изменения вегетативного баланса. Функциональное состояние группы испытателей характеризуется как состояние физиологической нормы, переходящее в донозологическое состояние. Показано, что анализ ВСР хорошо позволяет выявлять влияние изменений экологической обстановки на организм. Полученные научные материалы как часть медикоэкологических исследований, проведенных на Северо-Западе России, будут в дальнейшем использованы для сравнения с результатами других исследований, а также исследований, проведенных в гермокамере и в других регионах.
* * *
1. Баевский Р.М., Берсенева А.П. и др. Оценка уровня здоровья. М.: Слово, 2009. 254 с.
2. Черникова А.Г. Оценка функционального состояния человека в условиях космического полета на основе анализа вариабельности сердечного ритма: автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 2010. 24 с.
Поступила в редакцию 10.02.12
A.L. Markov, A. G. Chernikova, Y. G. Solonin, E.R. Boyko
Annual dynamics of heart rate variability under conditions of Russian North
Heart rate variability analysis (HRV) in the framework of “Mars-500” project in satellite group of Syktyvkar has shown clear seasonal changes in autonomic balance. Functional status in this group is characterized as a state of physiological norm, breaking to prenosological state. Particularly adverse changes were observed in autumn and spring seasons. It is shown, that HRV analysis allows to evaluate the effect of environmental changes on the human body.
Keywords: autonomic balance, prenosological approach, seasonal changes, “Mars-500”, risk assessment, medical-ecolological investigation.
Марков Александр Леонидович, младший научный сотрудник
ФГБУН «Институт физиологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук» 167982, Россия, г. Сыктывкар, ул. Первомайская, 50 E-mail: volkarb@mail.ru.
Markov A.L., junior research worker Institute of Physiology, Komi Science Center,
Ural Branch of Russian Academy of Sciences 167982, Russia, Syktyvkar, Pervomayskaya st., 50 E-mail: volkarb@mail.ru
Черникова Анна Г ригорьевна,
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник ГНЦ РФ - Институт медико-биологических проблем РАН 123007, Россия, г. Москва, Хорошевское шоссе, д. 76-А E-mail: anna.imbp@mail.ru
Солонин Юрий Григорьевич, доктор медицинских наук, профессор, зав. лабораторией социальной физиологии ФГБУН «Институт физиологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук»
167982, Россия, г. Сыктывкар, ул. Первомайская, 50 E-mail: solonin@physiol.komisc.ru
Бойко Евгений Рафаилович, доктор медицинских наук, профессор, заведующий отделом экологической и социальной физиологи человека
ФГБУН «Институт физиологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук»
167982, Россия, г. Сыктывкар, ул. Первомайская, 50 E-mail: erbojko@physiol.komisc.ru
Chernikova A.G., candidate of biology, senior researcher
SSC RF - Institute for bio-medical problems RSA 123007, Russia, Moscow, Horoshevskoe sh. 76A E-mail: anna.imbp@mail.ru
Solonin Yu.G., doctor of medicine, professor, head of laboratory
Institute of Physiology, Komi Science Center Ural Branch of Russian Academy of Sciences 167982, Russia, Syktyvkar, Pervomayskaya st., 50 E-mail: solonin@physiol.komisc.ru
Bojko E.R., Doctor of Medicine, Professor, head of the Division of Human Ecological and Social Physiology Institute of Physiology, Komi Science Center, Ural Branch of Russian Academy of Sciences 167982, Russia, Syktyvkar, Pervomayskaya st., 50 E-mail: erbojko@physiol.komisc.ru
