CC BY
38
КОМПЛЕКСНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АВТОНОМНОЙ НЕРВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ, ЦЕНТРАЛЬНОГО И ПЕРИФЕРИЧЕСКОГО ОТДЕЛОВ КРОВООБРАЩЕНИЯ И СТЕРОИДОГЕНЕЗА (ПО ДАННЫМ ДГЭА) В ПРОЦЕССЕ АДАПТАЦИИ К НАГРУЗКАМ У ПОДРОСТКОВ 13 ЛЕТ
А.Н. Шарапов, Н.Б. Сельверова, Л.В. Рублева, Г.В. Кмить, С.Б. Догадкина1, В.Н. Безобразова, И.В. Ермакова ФГБНУ «Институт возрастной физиологии Российской академии образования», Москва
Проведено комплексное изучение автономной нервной регуляции сердечного ритма, сократительной функции, биоэлектрических характеристик миокарда, мозговой гемодинамики, особенностей стероидогенеза у подростков 13 лет. Выявлены возрастные изменения и особенности адаптации сердечно-сосудистой и эндокринной систем к нагрузкам разного вида. Показано наличие благоприятной и неблагоприятной адаптации организма подростков 13 лет к физической и умственной нагрузкам.
Ключевые слова: адаптация, подростки, физическая нагрузка, умственная нагрузка, миокард, мозговое кровообращение, автономная нервная система, де-гидроэпиандростерон, андростендион.
Comprehensive study of autonomic nervous regulation, central and peripheral blood flow and steroid genesis (according to DHEA) during adaptation to exercise in 13-year-old adolescents. The paper presents a comprehensive study of the autonomic nervous regulation of the heart rate, contractile function, bioelectrical characteristics of myocardium, cerebral hemodynamics, characteristics of steroid genesis in 13-year-old adolescents. There were revealed age changes and peculiarities of adaptation of the cardiovascular and endocrine systems to different tasks. The presence of favorable and unfavorable organism adaptation to physical and mental tasks performance is shown.
Keywords: adaptation, adolescents, physical activity, mental tasks, myocardium, cerebral blood flow, autonomic nervous system, DHEA, androstenedione.
В подростковом возрасте происходит перестройка функций всех органов и систем. Значительные морфологические и функциональные изменения происходят и с сердечно-сосудистой системой. Особенности деятельности сердца и сосудов в подростковом периоде в значительной мере связанны с изменением гормонального статуса и нервной системы. Именно в этом периоде происходят бурные процессы роста и созревания в организме подростков, которые могут сопровождаться несбалансированностью формирования различных отделов сердечно -сосудистой системы, в результате чего могут возникнуть предпосылки к формированию как функциональных, так и органических нарушений. В первой половине подросткового периода (10-13 лет) происходит быстрое увеличение размеров сердца и толщины сердечной мышцы. Однако созревание нервного аппарата сердца (проводящей системы) в ряде случаев отстает от роста миокарда. В результате могут возникать преходящие нарушения ритма сердца (экстрасистолии), ре-
Контакты: 1 Догадкина С.Б. - E-mail: <almanac@mail.ru>
же возникают различные блокады, когда возбуждение мышцы сердца на некоторых участках замедляется или нарушается. В этом же возрастном периоде возникает несоответствие между возросшей мощностью сердца и отставанием в расширении просвета артериальных сосудов. Особенно характерно такое рассогласование у 13-летних подростков.
Особый интерес представляет изучение адаптационных возможностей организма у подростков, которые находятся в процессе активного полового развития. При этом развитие всех систем организма предъявляет повышенные требования к сердечно-сосудистой системе - как ведущей систем жизнеобеспечения. Именно деятельность сердечно-сосудистой системы является одним из важнейших факторов, лимитирующих развитие приспособительных реакций растущего организма в процессе его адаптации к условиям обучения и воспитания.
Показано, что процесс приспособления ребенка к новым для него условиям микросоциальной среды сопровождается напряжением регуляторных систем.
Отклонения, возникающие в регулирующих системах, предшествуют гемоди-намическим, метаболическим, энергетическим и, следовательно, являются наиболее ранним признаком неблагоприятного течения адаптации у детей [22]. Сердечный ритм является индикатором этих отклонений, в связи с чем исследование вариабельности сердечного ритма имеет важное прогностическое значение при проведении профилактических здоровьесберегающих мероприятий в школе, а знание возрастно-половых особенностей вариабельности сердечного ритма, адаптационных возможностей ребенка является важнейшим направлением фундаментальных исследований в области здоровья и обучения детей.
Задачей данной работы явилось изучение особенностей автономной нервной регуляции, центрального, церебрального кровообращения, стероидогенеза в процессе возрастного развития и адаптации к умственной и умеренной физической нагрузкам у детей 13 лет.
ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Проведено комплексное исследование 80 детей 13 лет, включавшее: изучение автономной нервной регуляции сердечного ритма, сократительной функции и биоэлектрических характеристик миокарда, мозговой гемодинамики, особенностей стероидогенеза.
Изучение автономной нервной регуляции сердечного ритма (СР) проводили методами временного и спектрального анализа вариабельности ритма сердца (ВРС). В качестве функциональной пробы в исследовании применяли активную ортостатическую пробу.
Возбудимость и проводимость миокарда изучали с помощью метода электрокардиографии. Регистрация ЭКГ осуществляли в 12 общепринятых отведениях. Длительность интервалов и зубцов ЭКГ определяли по данным II стандартного отведения.
Сократительная функция миокарда изучалась методом поликардиографии. Проводилась синхронная регистрация ЭКГ во II стандартном отведении, фоно-кардиограммы и каротидной сфигмограммы (с сонной артерии) с помощью прибора Поли-Спектр-12. При изучении возбудимости, проводимости и сократительной функции миокарда в качестве функциональной пробы в работе была исполь-
зована динамическая нагрузка: модифицированная проба Летунова (20 приседаний за 30 секунд).
Мозговое кровообращение изучали методом биполярной реоэнцефалографии. Регистрация реоэнцефалограмм проводилась при помощи компьютерного рео-графа "Реоспектр" в бифронтальном (F-F) отведении, что позволяло получать информацию о кровообращении лобных областей больших полушарий головного мозга.В качестве функциональной пробы использовалась умственная нагрузка, которая заключалась в выполнении испытуемыми устного счета в течение 10 минут.
Уровень ДГЭА и андростендиона в слюне определяли иммуноферментным методом (ИФА), используя стандартные диагностические наборы фирмы DRG. Оптическую плотность и значения концентрации гормона определяли с помощью ИФА-анализатора «Stat Fax 2100».
Экспериментальные данные обработаны общепринятыми методами вариационной статистики, с расчетом средних величин, средней ошибки, средних квадратичных отклонений, минимальных и максимальных значений величины показателя по группе обследуемых, коэффициента вариации. Степень достоверности различий между показателями в исходном состоянии и после нагрузки определялась по критерию Стьюдента. Во всех случаях граничным считался уровень значимости при р<0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Спектральный анализ ВРС (табл. 1) выявил половые различия в значениях показателей спектрального анализа у детей 13 лет. В возрасте 13 лет отмечены достоверно более высокие значения высокочастотных показателей (HF мс2) и общей мощности спектра ТР (мс2) у девочек по сравнению с мальчиками. Не выявлено половых различий в показателях очень низкочастотных и низкочастотных колебаний ВРС, выраженных в абсолютных, нормализованных единицах и процентах (LF(n.u) %).
У мальчиков от 12 к 13 годам происходит достоверное снижение общей плотности мощности ВРС (ТР) и достоверное снижение высокочастотных колебаний в абсолютных и относительных единицах и увеличение низкочастотных колебаний в относительных единицах, а также достоверное снижение показателя временного анализа RMSSD (табл. 2), отражающего активность парасимпатического звена автономной нервной системы, что свидетельствует о некотором напряжении вегетативной нервной регуляции в этот период, связанном с усилением гормональных влияний на ВНС.
На основании значений показателя LF/HF, характеризующего симпато -парасимпатический баланс [26; 27; 31; 33], все обследуемые школьники 13 лет были разделены на 3 группы. Дети с LF/HF > 1,0 составили 1-группу (с преобладанием симпатических влияний в регуляции сердечного ритма), дети с LF/HF от 0.5 до 0.9 составили 2 группу (со сбалансированной регуляцией сердечного ритма) и дети с LF/HF<0.5 составили 3 группу (с преобладанием парасимпатических влияний в регуляции сердечного ритма). Более 78 процентов девочек и 82 процента мальчиков имеют сбалансированную или с преобладанием парасимпатических влияний регуляцию сердечного ритма (табл. 3).
Таблица 1
Показатели спектрального анализа вариабельности сердечного ритма у учащихся 13 лет в покое и в ответ на ортостатическую пробу (Ы±т)
Пол Состояние ТР, мс2 УЬЕ, 2 мс2 ЬЕ, 2 мс2 ОТ, мс2 ЬЕ п.и. НЕ п.и. ЬЕ/НЕ п.и. %УЬЕ %ЬЕ %НЕ
М покой 2644,0 ±523,3 1370,0 ±283,1 870,0 ±170,1 1055,0 ±268,0 45,4 ±3,6 54,6 ±3,6 0,833 ±0,2 18,2 ±5,0 27,4 ±3,3 40,6 ±3,5
орто-то-стаз 3451,0 ±478,0# 1353,0 ±270,3 1416,0 ±303,2# 440,0 ±96,2# 76,4 ±2,0# 23,6 ±2,0# 3,2 ±0,3# 40,9# ±5,0 45,0 ±3,4# 13,9 ±1,5#
Д покой 4100,5 ±493,3* 1119,5 ±157,6 881,0 ±177,3 1724,0 ±287,2* 38,6 ±3,5 61,4 ±3,5 0,628 ±0,1 27,0 ±1,8 27,3 ±2,7 43,2 ±2,7
орто-то-стаз 2862,0 ±570,8# 1377,5 ±188,2 989,5 ±251,1 531,0 ±89,1# 70,6 ±2,4# 29,4 ±2,4# 2,4 ±0,18# 41,0 ±2,5# 43,1 ±2,2# 15,7 ±1,5#
Примечание: М - мальчики, Д-девочки; * - достоверность различий между показателями у мальчиков и девочек; # - достоверность различий между показателями в покое и во время ортостаза;
Таблица 2
Показатели временного анализа вариабельности сердечного ритма у учащихся 13 лет в покое и в ответ на ортостатическую пробу (M±m)
груп пы Состояние И-Итт И-Итах ИКШ ИМВВБ рЫ№0 СУ К30/15
М покой 590,0 ±27,8 930,0 ±27,8 768,0 ±36,7 55,0 ±11,2 58,0 ±6,3 34,5 ±4,8 7,4 ±1,1
нагруз ка 484,0 ±14,3 768,0 ±28,3 595,0 ±19,1 49,0 ±4,1 33,0 ±2,1# 8,0 ±1,5# 7,9 ±0,5 1,3 ±0,03
Д покой 589,0 ±26,7 957,0 ±38,3 738,0 ±31,8 61,5 ±4,2 65,0 ±6,5 32,3 ±4,4 8,1 ±0,4
нагруз ка 469,0 ±12,7 787,0 ±35.3 613,5 ±19,2 45,0 ±3,5 36,0 ±3,0# 9,4 ±1,7# 7,5 ±0,5 1,3 ±0,04
Примечание: * - достоверность различий между показателями у мальчиков и девочек; # - достоверность различий между показателями в покое и во время ортостаза.
У детей с преобладанием парасимпатических влияний на ритм сердца отмечается достоверно более высокая суммарная активность нейрорегуморальных влияний и парасимпатического звена вегетативной регуляции.
Преобладание парасимпатического компонента в структуре ВРС 13-летних школьников согласуется с представлением об адаптационно-трофическом дей-
ствии блуждающих нервов на сердце и является показателем индивидуальной устойчивости здорового организма к стрессирующим факторам [1; 2; 6; 15].
Таблица 3
Показатели спектрального анализа вариабельности сердечного ритма у учащихся 13 лет с разным типом автономной нервной регуляции (М±т)
тип АН Р Состояние ТР мс2 мс2 LF мс2 ОТ мс2 LF/HF аа
1 покой 4593,7 ±564,5 1283,2 ±229,5 1903,5 ±435,6 1399.5 ±376,4 1,3 ±0,121
орто- стаз 3884,3 ±756,3 1653,2 ±283,5 1688,3 ±195,4 542,3 ±150,3# 3,12 ±0,355#
2 покой 3627,5 ±576,4 1099,1 ±153,5 1049,5 ±264,3 1479,2 ±358,9 0,75 ±0,297
орто- стаз 4505,0 ±586,4 1929,4 ±301.4# 1958,5 ±419,0# 616,3 ±167,9# 3,2 ±0,368#
3 покой 6223,3 ±478,4* 1172,3 ±187,3 1321.0 ±203,1 3729,8 ±359,4* 0,30 ±0,168*
орто- стаз 3003,2 ±548,1# 1187,9 ±196,3 1291,2 ±264,1 520,4 ±159,0# 2,5 ±0,35#
Примечание: 1 группа - симпатотоники; 2 группа - нормотоники; 3 группа ваготоники; * - достоверность различий между показателями группами с разным типом АНС; # - достоверность различий между показателями в покое и во время ортостаза.
Таким образом, исследование вариабельности сердечного ритма детей 13 лет в состоянии относительного покоя показало, что значения спектральных и временных показателей ВРС соответствуют таковым, приводимым в ряде исследований [7; 15] и указанным в международных стандартах [23]. У них выявлены достоверные половые различия в значениях частотных и временных показателей вариабельности сердечного ритма (ВРС). Более высокая суммарная активность нейрогуморальных влияний на сердечный ритм за счет достоверно более высоких величин показателей высокочастотных колебаний ВРС у девочек 13 лет свидетельствуют о большей устойчивости девочек данного возраста к стрессирующим факторам в сравнении с мальчиками этого же возраста.
Ортостатическая проба является одним из наиболее простых и безопасных функциональных тестов, который позволяет оценить резервные возможности системы регуляции кровообращения. Исследование вариабельности сердечного ритма при ортостатической пробе позволяет получить информацию о состоянии различных звеньев регуляторного механизма и об общей адаптационной реакции организма.
Временной анализ ВСР (табл. 2) выявил снижение показателей RMSSD и р№Ы50, отражающих активность парасимпатического звена автономной нервной системы и у мальчиков, и у девочек 13-летнего возраста.
Более детальная оценка состояния отдельных звеньев регуляторного механизма была получена при анализе спектральных характеристик сердечного ритма (табл. 1). У девочек 13 лет в ответ на ортостатическую пробу отмечено существенное снижение общей мощности ВРС, и высокочастотного компонентов спектра ВРС (в абсолютных, относительных единицах и в процентах) и повышение низкочастотных колебаний. У мальчиков 13 лет ортостатическая проба приводит к повышению общей мощности ВРС и низкочастотных колебаний и снижению высокочастотных колебаний ВРС, как в абсолютных, так и в относительных единицах.
Показатель отношения абсолютных значений LF и ОТ (LF/ ОТ) при ортопробе достоверно повышался как у мальчиков, так и у девочек, однако у девочек это происходило только за счет значительного снижения высокочастотных колебаний, а у мальчиков - за счет достоверного повышения низкочастотных колебаний ВРС, свидетельствующих о повышении активности симпатического звена ВНС, и снижения парасимпатических влияний.
У детей обоего пола выявлен существенный сдвиг автономной нервной регуляции в сторону симпатических влияний, что свидетельствует об адекватной реакции АНС на ортостатическое воздействие [5; 9; 15; 20; 30]. По мнению Берсеневой с соавт. (2000) в механизме поддержания сердечно-сосудистого гомеостаза при ортопробе могут наблюдаться два типа управляющих воздействий. Один из них связан с активацией вазомоторного (сосудистого) центра, другой с более высокими уровнями управления. Второй тип характерен для более старшей возрастной группы.
Дети с преобладанием симпатической активности в регуляции сердечного ритма характеризуются достоверно высокими значениями показателя низкочастотного компонента плотности спектра в сравнении с нормотониками и пара-симпатотониками и более низкой мощностью высокочастотного компонента ВРС (ОТ) в сравнении с парасимпатотониками. У детей с преобладанием симпатических влияний в сравнении с детьми с преобладанием парасимпатических влияний структура симпатико-парасимпатического воздействия на сердечный ритм характеризуется большим вкладом в регуляцию СР центральных эрготропных и симпатических влияний. Показатели временного анализа ВРС у детей 1 -ой группы характеризуются достоверно более низкими значениями SDNN, свидетельствующими о сниженной вариабельности сердечного ритма и низкими значениями показателя RMSSD, что говорит о низкой активности высокочастотных колебаний у детей 1-ой группы.
Реакция сердечного ритма на ортостатическую пробу у 13 -летних детей 1-ой группы характеризуется отсутствием достоверной реакции низкочатотного компонента колебаний и общей мощности спектра и существенным снижением высокочастотных колебаний (42 %)(табл. 3, рис. 1), некоторым снижением показателей RRNN, SDNN и RMSSD и значительным снижением pNN50, что свидетельствует о преобладании неадекватной реакции на ортопробу и низких адаптационных возможностях у детей данной группы. У 13 -летних детей 2-ой группы отмечена адекватная реакция сердечного ритма на ортостаз со снижением высокочастотных компонентов (59 %) и увеличением низкочастотных колебаний (рис. 1), а также
оптимальным снижением показателей временного анализа ВРС, характеризующих парасимпатическую активность. У детей 13 лет с преобладанием парасимпатических влияний ортостатическая проба приводит к существенному снижению высокочастотных колебаний (на 86 %), без достоверных изменений низкочастотного компонента. Таким образом, дети 13 лет с преобладанием симпатических реакций характеризуются неадекватной реакцией на ортостатическое воздействие.
( Л
1
щ ■ и0%
1 ■ ИР0%
V У
Рис.1 Изменение показателей спектрального анализа ВРС на ортопробу у детей 11-13 лет с разными типами автономной нервной регуляции в процентах к исходному уровню
Примечание: 1 -симпатический тип АНР; 2 - сбалансированный тип АНР; 3 -парасимпатический тип АНР
Высокими адаптационными возможностями обладают дети с нормотониче-ским типом автономной нервной регуляции.
Таким образом, исследование вариабельности сердечного ритма школьников в состоянии относительного покоя показало, что значения спектральных и временных показателей ВРС соответствуют таковым, приводимым в работах последних лет [7; 11; 15; 16] и указанным в международных стандартах [23]. У всех обследованных детей частотный спектр ВРС характеризовался хорошо выраженными волнами высокой, низкой и очень низкой частот. При этом у большинства обследованных школьников суммарная мощность спектра в диапазонах низких и высоких частот доминировала над величинами мощности спектра в очень низкочастотном диапазоне, особенно у детей с парасимпатотоническим типом регуляции. Это свидетельствует о преобладании модулирующего симпато-парасимпа-тического регуляторного влияния над гуморально-метаболическим и центральными эрготропными регуляторными стимулами [15]. И у мальчиков, и у девочек 13 лет отмечено существенное усиление гормональных влияний на ВРС, связанное, по-видимому, с периодом полового созревания.
При ортостатическом воздействии у детей 13 лет независимо от пола существенно изменяется симпато-парасимпатический баланс: усиливается преобладание парасимпатических влияний на сердечный ритм. Структура реакции показателей ВРС на ортостатическое воздействие определяется типом вегетативной нервной регуляции. У детей 13 лет с преобладанием симпатических влияний на
ритм сердца выявлена неадекватная реакция на ортостатическую пробу, с незначительным снижением всех составляющих спектра, что указывает на сниженные адаптационные возможности у детей данной группы. У детей с сбалансированным и парасимпатическим типом автономной нервной регуляции сердечного ритма выявлен относительный рост низкочастотного и снижение высокочастотного показателей спектра ВРС, что указывает на активное включение вазомоторного центра в процесс регуляции сосудистого тонуса.
Практически все подростки 13 лет вступили в пубертат - динамичный период развития, характеризующийся метаболическими и гормональными сдвигами. Главный гормон сетчатой зоны коры надпочечников - дегидроэпиандростерон (ДГЭА) - является предшественником половых стероидов (тестостерона и эстра-диола), увеличение уровня которого связано с половым созреванием [28; 29; 32]. В связи с этим возникает необходимость определения его базовой концентрации у подростков. В целом по группе среднее значение уровня этого андрогена в утренней слюне составило 247,10+25,22 пг/мл и колебалось от 45,59 пг/мл до 982,50 пг/мл. Сравнительный анализ показал, что у девочек утренняя концентрация ДГЭА выше, чем у их сверстников (292,29+60,39 пг/мл против 224,51+22,68 пг/мл), но различия не были достоверными. Другие исследователи [24; 25] получили такие же результаты и обнаружили большую индивидуальную вариабельность этого стероида, вероятно, обусловленную биологическим возрастом испытуемых. В подтверждение этого предположения была выявлена взаимосвязь между уровнем ДГЭА и длиной тела (г=0,32; р<0,05), массой тела (г=0,40; р<0,01) у детей 13 лет. Кроме того, этот стероид обладает антистрессовым эффектом, препятствующим разрушительному действию кортизола. Мы оценивали уровень ДГЭА до и после кардиоинтервалографии, разделив испытуемых на 3 группы по показателю LF/HF, который отражает симпато-парасимпатический баланс. Как видно из таблицы 4, испытуемые достоверно не различались по уровню гормона утром, до и после обследования, хотя у подростков с преобладанием парасимпатических влияний на ритм сердца концентрация стероида несколько ниже во всех временных точках, чем в других группах. Стоит отметить, что прирост концентрации ДГЭА в ответ на кардиоинтервалографию у ваготоников также ниже, чем у симпатотоников и нормотоников. Соотношение ДГЭА к кортизолу в утренней пробе было также минимальным у ваготоников по сравнению с подростками с другими типами автономной нервной регуляции ритма сердца.
Таблица 4
Концентрация ДГЭА у детей с разными типами автономной нервной регуляции (М+т)
ДГЭА (пг/мл) группы
симпатотоники (П=16) нормотоники (П=19) ваготоники (П=10)
утром 310,33±21,59 255,23±37,94 197,92±19,13
до обследования 186,69±17,23 200,35±19,38 167,03±18,16
после обследования 225,85±21,44 214,96±32,08 175,44±23,35
прирост 39,16±19,18 14,61±24,85 8,41±21,93
ДГЭА/кортизол 0,044±0,012 0,048±0,012 0,030±0,004
В ходе исследования нами были проанализированы данные электрокардиограмм детей 13 лет. Проведенный нами анализ ЭКГ показал, что абсолютные значения большинства показателей ЭКГ обследованных детей в целом соответствуют возрастным нормативам, представленным в литературе [13, 19, 21]. Данные о длительности интервалов и амплитуде зубцов ЭКГ представлены в таблицах 5,6.
У девочек к 13 годам наблюдается увеличение длительности сердечного цикла, времени предсердно-желудочковой проводимости и электрической систолы, что является общей возрастной тенденцией и связано, главным образом, с повышением тонической активности центров блуждающего нерва, или, возможно, не с абсолютным повышением тонуса вагуса, а лишь с его преобладанием вследствие понижения тонуса симпатической нервной системы. У 13 -летних мальчиков отмечено некоторое укорочение данных интервалов, что обусловлено, вероятно, их интенсивным половым развитием на этом периоде онтогенеза. В период интенсивного полового созревания помимо воздействий на сердце со стороны нервной системы, существенное значение приобретают гормональные влияния, в особенности катехоламины (адреналин и норадреналин), экскреция которых в пубертатный период значительно возрастает. Изменение амплитуды зубцов ЭКГ обусловлено как влияниями со стороны симпатической нервной системы, так и гетеро-хронным развитием сердечной мышцы.
Динамическая нагрузка вызывала у детей 13-летнего возраста следующие изменения ЭКГ (таблицы 5, 6). У всех обследованных детей укорачивалась электрическая систола, у большинства детей уменьшалось время предсердно-желудочковой проводимости. Общая длительность сердечного цикла у большей части детей уменьшалась. Также у детей 13 лет в ответ на нагрузку как у мальчиков, так и у девочек, происходило достоверное увеличение зубца PII и уменьшение зубца TII.
Таблица 5
Временные характеристики основных зубцов и интервалов ЭКГ детей 13-летнего возраста в покое и при физической нагрузке (Ы±т)
Показатели
пол Состояние R-R, с P-Q, с QRS, с QT, с P, с Q, с R, с
м покой 0,823± 0,0531 0,131± 0,0034 0,095± 0, 0013 0,352± 0,0174 0,103± 0,0023 0,013± 0,0027 0,053± 0,0057
нагр 0,787±* 0,0371 0,128± 0,0033 0,093± 0,0013 0,331±* 0,0135 0,102± 0,0013 0,013± 0,0027 0,051± 0,0047
д покой 0,891± 0.0531 0,131± 0,0034 0,095± 0, 0014 0,369± 0,0173 0,098± 0,0023 0,011± 0,0027 0,054± 0,0042
нагр 0,797±* 0,0371 0,125± 0,0033 0,092± 0,0013 0,351±* 0,0135 0,097± 0,0013 0,011± 0,0028 0,051± 0,0047
Примечания: интервалы представлены по данным II стандартного отведения, * - достоверность различий по сравнению с покоем.
Таблица 6
Амплитудные характеристики основных зубцов ЭКГ детей 13-летнего возраста в покое и при физической нагрузке (М±т)
Пол Сост Отвед. Показатели
Р, мм Q, мм R, мм S, мм Т, мм
м покой II 0,898 ±0,046 -0,266 ±0,062 10,336 ±0,514 -1,420 ±0,184 4,483 ±0,174
V5 0,613 ±0,024 -0,516 ±0,114 14,785 ±0,543 -3,670 ±0,244 5,917 ±0,184
V6 0,560 ±0,044 -0,679 ±0,144 12,833 ±0,444 -1,532 ±0,168 4,726 ±0,249
нагр II 1,048* ±0,073 -0,284 ±0,063 10,115 ±0,318 -1,827* ±0,130 3,939* ±0,131
V5 0,591 ±0,033 -0,679 ±0,123 14,584 ±0,632 -3,260* ±0,321 5,731 ±0,330
V6 0,561 ±0,036 -0,811 ±0,103 11,752 ±0,350 -1,310* ±0,149 4,132* ±0,230
д покой II 0,971 ±0,066 -0,321 ±0,062 9,237 ±0,417 -1,476 ±0,145 3,657 ±0,154
V5 0,616 ±0,024 -0,577 ±0,114 11,813 ±0,574 -1,911 ±0,246 4,499 ±0,125
V6 0,593 ±0,023 -0,612 ±0,143 9,813 ±0,436 -1,029 ±0,123 4,082 ±0,223
нагр II 1,234* ±0,071 -0,312 ±0,062 8,984 ±0,518 -1,658 ±0,190 3,293* ±0,171
V5 0,633 ±0,033 -0,564 ±0,133 11,129 ±0,693 -2,344* ±0,313 4,396 ±0,230
V6 0,613 ±0,033 -0,665 ±0,103 9,542 ±0,430 -1,190* ±0,193 3,488* ±0,220
Примечания: * - достоверность различий по сравнению с покоем.
Уменьшение общей длительности сердечного цикла, времени предсердно-желудочковой проводимости и электрической систолы в ответ на нагрузку свидетельствует об усилении влияний на миокард со стороны симпатического отдела автономной нервной системы. Увеличение амплитуды зубца Р связано, вероятно, с интенсификацией деятельности предсердий в ответ на нагрузку.
В исследовании была также изучена частота встречаемости некоторых функциональных изменений ЭКГ у детей 13 лет. У части детей наблюдались различные нарушения хронотропной функции миокарда. Частота встречаемости синусовой аритмии составляла 10 % у мальчиков и 12 % - у девочек. Синусовая тахикардия наблюдалась в среднем у 12 % детей обоего пола. Синусовая брадикардия наблюдалась у 2-4 % школьников. Нарушения внутрижелудочковой проводимо-
сти регистрировались в 10-12 % случаев, нарушения процессов реполяризации миокарда - у 10-12 % детей. В целом, частота встречаемости функциональных изменений ЭКГ у детей 13 лет существенно уменьшается по сравнению с младшими школьниками.
Высокая распространенность различных функциональных нарушений сердечного ритма является одной из отличительных особенностей хронотропной функции сердца в детском возрасте. Нарушения сердечного ритма могут быть связаны с процессами формирования механизмов вегетативной регуляции сердца. В частности, тахикардия возможно обусловлена положительным хронотропным эффектом со стороны симпатических нервов. Такие функциональные изменения миокарда, как нарушения внутрижелудочковой проводимости, нарушения процессов реполяризации миокарда связаны, вероятно, с морфологическим и функциональным созреванием сердечной мышцы на данном этапе онтогенеза, а также с гетерохронностью процессов роста и развития сердца.
В результате проведенного исследования были получены данные по продолжительности основных фаз и периодов сердечного цикла у подростков 13 лет (табл. 7). Полученные величины параметров сократительной функции миокарда детей 13 лет соответствуют возрастным нормам. Различий показателей, характеризующих сократительную функцию миокарда, между детьми разного пола не отмечено.
Для более полной оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы и характерисики сократительной функции миокарда подростков 13 лет было проведено изучение реакции центрального звена системы кровообращения на дозированную физическую нагрузку (табл. 7).
Таблица 7
Изменение длительности фаз сердечного цикла в состоянии относительного покоя и при физической динамической нагрузке у подростков 13 лет (М±п)
Момент исслед. Пол ФАС ФИС Т Е Бш Бо Бэ Д
Покой М 762.4 +28.2 48.3 +1.1 34.4 +2.1 82.7 +2.2 233.7 +5.8 268.1 +6.1 316.4 +5.4* 336.6 +8.7 448.3 +36.2
Сразу после нагрузки 632.1 +22.6* 47.1 +1.8 28.7 +1.7* 75.8 +2.2* 218.0 +7.1* 248.1 +6.7* 293.4 +4.6* 308.2 +3.5* 381.7 +31.2
Покой Д 778.7 +30.2 48.5 +1.8 32.6 +1.9 81.1 +2.1 252.2 +10.8 284.8 +10.6 333.3 +10.1 357.0 +13.5 446.2 +30.8
Сразу после нагрузки 606.9 +28.4* 46.8 +2.1 27.0 +1.9* 73.4 +2.8* 213.7 +6.1* 245.9 +8.4* 240.7 +7.4* 287.5 +7.5* 326.9 +23.5*
Примечание: * - достоверность различий показателей между исходным состоянием и нагрузкой.
При изучении реакции сократительной функции миокарда на физическую динамическую нагрузку было показано, что у подростков 13 лет происходят существенные перестройки фазовой структуры сердечного цикла.
В 13 -летнем возрасте у детей обоего пола динамическая физическая нагрузка вызывала существенное снижение длительности сердечного цикла, продолжительности фазы изометрического сокращения, периода напряжения, электрической, механической и общей систол. Кроме того, у девочек 13 лет, отмечено существенное уменьшение продолжительности диастолы при физической нагрузке. Выявленное снижение длительности сердечного цикла у мальчиков 13 лет, происходящее за счет уменьшения продолжительности периода напряжения без существенного изменения времени диастолы, свидетельствует о благоприятной реакции сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку, поскольку период расслабления является одним из ведущих факторов саморегуляции сокращения миокарда и восстановления энергетических запасов в мышечных клетках. Выявленное уменьшение продолжительности сердечного цикла без существенного изменения времени диастолы не нарушает восстановление энергетических ресурсов миокарда и обуславливает эффективность последующей систолы [10; 14; 18].
У большинства девочек 13 лет сниижение длительности сердечного цикла за счет существенного укорочения времени диастолы свидетельствует о более напряженной адаптации сократительной функции миокарда к физической нагрузке по сравнению с мальчиками этого возраста.
Результаты изучения кровообращения головного мозга показали достоверное повышение тонуса мозговых артерий крупного и среднего калибра, что соответствует возрастной динамике мозгового кровообращения. Исследование не показало достоверных различий изученных показателей между мальчиками и девочками в 13 лет.
Для характеристики функционального состояния мозгового кровообращения детей 13 лет нами использована умственная нагрузка (табл. 8).
Таблица 8
Динамика показателей мозгового кровообращения детей 13 лет при действии умственной нагрузки (М±т)
Груп Показатели
па А,Ом АЧП,у.е. di, % а/Т,% ЧСС,уд/м
ИС Н ИС Н ИС Н ИС Н ИС Н
13 лет
1 0,212 0,208 2,76 3,33 61,1 51,8 21,3 17,8 86,6 87,9
± ± ± ± ± ± ± ± ± ±
0,011 0,010 0,17 0,14* 1,19 1,37* 0,32 0,29* 2,67 2,64
2 0,246 0,222 3,16 2,50 66,0 61,4 21,0 22,7 83,7 89,6
± ± ± ± ± ± ± ± ± ±
0,012 0,011 0,16 0,12* 1,21 1,28* 0,28 0,19* 2,61 2,56*
Примечание И. С. -исходное состояние; Н - умственная нагрузка; * - достоверные отличия показателей по сравнению с исходным состоянием; 1 группа -дети с увеличением АЧП; 2 группа - дети со снижением АЧП
У всех испытуемых 13 лет умственная нагрузка сопровождалась достоверным снижением дикротического индекса (&) (табл.8). Следовательно, краткосрочная адаптация мозгового кровообращения к умственной нагрузке характеризовалась существенным снижением тонуса мозговых артерий малого калибра, что соответствует результатам изучения мозгового кровообращения у детей школьного возраста при различных видах умственной деятельности [3, 17]. Результаты нашего исследования согласуются с данными комплексных электро- и реоэнцефалогра-фических исследований при различных видах умственной деятельности у детей и взрослых испытуемых показавших, что повышение функциональной активности отдельных областей головного мозга сопровождается развитием регионарной функциональной гиперемии [12].
Таким образом, выявленное у детей 13 лет снижение тонического напряжения церебральных артерий малого калибра является проявлением ауторегуляции мозгового кровотока, направленной на поддержание адекватного кровоснабжения нервной ткани при повышении ее функциональной активности во время умственной деятельности.
Разнонаправленные изменения остальных показателей РЭГ обусловили проведение индивидуального анализа в соответствии с динамикой показателя АЧП. Все испытуемые были разделены на 2 группы. В группу 1 вошли дети с увеличением АЧП (80,0 % мальчиков и 78,0 % девочек)). Группу 2 составили испытуемые со снижением АЧП (20,0% мальчиков и 22,0 % девочек).
Умственная нагрузка вызывала у всех испытуемых 1 группы (табл.8) достоверное (1-2,2-2,3) повышение показателя АЧП, снижение дикротического индекса и а/Т (1-2,2-2,4). Следовательно, реакция мозгового кровообращения характеризовалась существенным увеличением артериального притока, снижением тонуса мозговых артерий крупного, среднего и малого калибра в лобных областях головного мозга. Выявленные изменения мозгового кровообращения при умственной деятельности свидетельствуют о том, что данная реакция системы мозгового кровообращения на умственную деятельность не сопровождается существенным напряжением механизмов адаптации [4; 8; 17].
У всех детей 2 группы наблюдалось достоверное снижение АЧП, дикротиче-ского индекса (1-2,3-2,4) и возрастание а/Т (1-2,6), а также достоверное (1-2,2-2,6) увеличение ЧСС (табл. 8). Следовательно, реакция мозгового кровообращения характеризовалась снижением артериального притока, повышением тонуса крупных и средних мозговых артерий в лобных областях головного мозга на фоне значительного возрастания ЧСС.
Отмеченное снижение артериального притока и повышение тонуса церебральных артерий крупного калибра можно характеризовать как проявление реакции ауторегуляции мозгового кровообращения, обусловленное изменениями параметров центральной гемодинамики. Выявленное повышение тонического напряжения церебральных артерий характеризует напряжение механизмов регуляции мозгового кровообращения при умственной деятельности [4; 17].
ВЫВОДЫ
1. У детей 13 лет сохраняются достоверные половые различия в значениях частотных и временных показателей вариабельности сердечного ритма. У девочек отмечена более высокая активность парасимпатического отдела автономной
нервной системы в сравнении с мальчиками, что свидетельствует об их лучших адаптационных возможностях в данном возрасте. Наиболее высокие адаптационные возможности и хорошее функциональное состояние организма выявлены у детей 13 лет, характеризующихся сбалансированным и парасимпатическим типом регуляции вариабельности сердечного ритма.
2. Индивидуальный анализ электрокардиограмм детей 13 лет позволил выявить частоту встречаемости некоторых функциональных изменений ЭКГ на данном отрезке онтогенеза. Наиболее частыми в данном возрасте являются различные нарушения хронотропной функции миокарда, такие как синусовая аритмия и синусовая тахикардия. Также распространены нарушения внутрижелудочковой проводимости. Такие функциональные изменения миокарда, как нарушения проведения в предсердиях, электрическая альтернация, нарушения процессов реполя-ризации миокарда, встречались крайне редко. В целом, с возрастом частота возникновения указанных изменений существенно уменьшается.
3. Динамическая физическая нагрузка у детей обоего пола в 13 лет вызывала существенное снижение длительности сердечного цикла, продолжительности периода напряжения, укорочение механической, электрической и общей систол. Выявленное снижение длительности сердечного цикла у мальчиков 13 лет, происходящее за счет уменьшения продолжительности периода напряжения без существенного изменения времени диастолы, свидетельствует о благоприятной адаптации сердечно-сосудистой системы к физической нагрузке. У девочек 13 лет снижение длительности сердечного цикла за счет существенного укорочения диастолы свидетельствует о более напряженной адаптации по сравнению с мальчиками этого возраста.
4. Срочная адаптация кровообращения головного мозга к умственной нагрузке у большинства подростков 13 лет не сопровождалась напряжением механизмов регуляции мозгового кровообращения и носила благоприятный характер. При этом наблюдалось увеличение артериального притока, снижение тонуса мозговых артерий в лобных областях головного мозга. Срочная адаптация мозгового кровообращения к умственной нагрузке у 25,0% испытуемых имела неблагоприятный характер и характеризовалась напряжением механизмов регуляции. Умственная деятельность сопровождалась снижением артериального притока, повышением тонуса мозговых артерий крупного и среднего калибра при существенном возрастании частоты сердечных сокращений.
5. Утренняя концентрация ДГЭА в слюне зависит возраста и пола испытуемых. Уровень надпочечных андрогенов выше у 13 -летних детей по сравнению с 12-летними, а у девочек выше, чем у мальчиков.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Баевский Р. М. Вариабельность сердечного ритма. Медико-физиологические аспекты // ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ СЕРДЕЧНОГО РИТМА: Теоретические аспекты и практическое применение // Тезисы докладов IV всероссийского симпозиума с международным участием, 19-21 ноября 2008 г., посвященного юбилею заслуженного деятеля науки РФ, профессора Романа Марковича Баевского. Ижевск 2008
2. Баевский, Р.М. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний / Р.М. Баевский, А.П. Берсенева.- М.: Медицина, 1997. -236 с.
3. Безобразова В.Н. Динамика показателей мозгового и системного кровообращения у школьников 9-10 и лет под влиянием умственной нагрузки // Новые исследования по возрастной физиологии. - 1982. - Вып.2. - С. 9-11.
4. Безобразова В.Н., Догадкина С.Б., Пономарева Т.А. Возрастное развитие периферического отдела сердечно-сосудистой системы//Физиология развития ребёнка: руководство по возрастной физиологии / Под ред. М.М. Безруких, Д.А. Фарбер. - М. - Воронеж: МПСИ, 2010. - 767 с.
5. Берсенева И.А Оценка адаптационных возможностей организма у школьников на основе анализа вариабельности сердечного ритма в покое и при ортоста-тической пробе: Автореф. дис. канд. биол. наук. - М., 2000. - 17 с.
6. Вейн А.М. Вегетативные расстройства / А.М. Вейн, Т.Г. Вознесенская. -М.: Медицинское информационное агентство, 2003. - 352с.
7. Галеев А.Р. Взаимосвязь типа вегетативной регуляции и потребности в двигательной активности / А.Р. Галеев, Л.Н. Игишева - 2002. -http://www.ortoplus.da.ru/; ortoplus@mail.ru
8. Зиненко Е.С. Срочная адаптация центральной гемодинамики и кровообращения головного мозга детей дошкольного возраста к умственной нагруз-ке:автореф. дис... канд. биол. наук. - М., 2010. - 19 с
9. Игишева, Л.Н. Возрастные индивидуально-типологические особенности вариабельности ритма сердца у детей и подростков / Л.Н. Игишева, А.Р. Галеев, Е.А. Анисова / /Вестник аритмологии. - 2000. - № 18. - С. 86.
10. Индивидуальные особенности развития системы кровообращения школьников / Под ред. И.О. Тупицына. - М, 1995. - 64 с.
11. Казин Э.М. Оценка адаптивных возможностей организма подростков с различным темпом полового созревания по соматическим, вегетативным и гормональным показатпелям [Текст] / Э.М. Казин, Р.М. Мирзаханова, О.Л. Тарасова // Валеология. - 2002. - № 3. - С. 70-73.
12. Князева М.Г., Тупицын И.О. Взаимосвязь возрастных характеристик биоэлектрической активности и мозгового кровотока // Физиология человека. - 1984. - Т. 10, № 3. - С. 411-416.
13. Макаров Л. М., Киселева И. И., Долгих В. В. и др. Нормативные параметры ЭКГ у детей // Педиатрия. - 2006. - № 2. - C. 4-10.
14. Меерсон Ф.З. Адаптация сердца к большой нагрузке и сердечная недостаточность. - М.: Наука, 1975 - 263 с.
15. Михайлов В.М. Вариабельность ритма сердца: опыт практического применения. - Иваново: Иван. Гос. Мед. академия, 2002. - 290 с.
16. Панкова Н.Б. Функциональное развитие вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы в онтогенезе человека // Физиол. журнал им. И.М. Сеченова. - 2008. - 94, № 3. - С. 267-275.
17. Пономарёва Т.А. Срочная адаптация системы кровообращения детей младшего школьного возраста к работе на компьютере: автореф. дис. ... канд. биол. наук. - М., 2005. - 20 с.
18. Преснякова Н.М. Взаимосвязь сократительной функции миокарда с основными показателями гемодинамики у современных школьников 7 - 17 лет: ав-тореф. дис. ... канд. биол. наук. - М., 1979. - 24 с.
19. Рублева Л.В. Развитие основных функций миокарда детей 7-15 лет, проживающих в различных экологических условиях: дис. ... канд. биол. наук. - М., 1999. - 188 с.
20. Рябыкина Г.В. Вриабельность ритма сердца / А.В. Соболев. - 2001. -200 с.
21. Справочник педиатра-кардиоревматолога / Под ред. Р.Э. Мазо. - Минск: Наука и техника, 1982. - 342 с.
22. Ширяева И.С. Параметры функционального состояния кардиореспира-торной системы детей [Текст] / И.С. Ширяева, Б.П. Савельев // Детский доктор. -1999. - № 1. - С. 41-43.
23. Heart rate variability. Standards of Measurement, Physiological interpretation and clinical use // Circulation. - 1996. - № 93. - P. 1043-1065.
24. Kushnir, M.M. Liquid chromatography-tandem mass spectrometry assay for androstenedione, dehydroepiandrosterone, and testosterone with pediatric and adult reference intervals / M.M. Kushnir, T. Blamires, A.L. Rockwood [et al.] // Clin. Chem.
- 2010. - V. 56, № 7. - P. 1138-1147.
25. Mouritsen, A. The pubertal transition in 179 healthy Danish children: associations between pubarche, adrenarche, gonadarche, and body composition / A. Mouritsen, L. Aksglaede, K. Soerensen // Eur. J. Endocrinol. - 2012. - V. 168, № 2. - P. 129-136.
26. Pagani M. Power spectral analysis of heart rate and arterial pressure variabilities as a marker of sympatho-vagal interaction in man and conscious dog / Pagani M, Lombardi F, Guzzetti S et al // COT Res. - 1986. - № 59. Р. 178-193.
27. Pomeranz M. Assessment of autonomic function in humans by heart rate spectral analysis/ Pomeranz M, Macaulay R.B, Caudill M.A. // Am J Physiol. - 1985. -№ 248: HI51-H53.
28. Saczawa, M.E. Methodological considerations in use of the cortisol/DHEA(S) ratio in adolescent populations / M.E. Saczawa, J.A. Graber, J. Brooks-Gunn [et al.] // Psychoneuroendocrinology. - 2013. - V. 15.
29. Thankamony, A. Higher levels of IGF-I and adrenal androgens at age 8 years are associated with earlier age at menarche in girls / A. Thankamony, K.K. Ong, M.L. Ahmed // J. Clin. Endocrinol. Metab. - 2012. - V. 97, № 5. - P. 786-790.
30. Topcu B Akalin The autonomic nervous system dysregulation in response to orthostatic stress in children with neurocardiogenic syncope // Cardiol Young. - 2010 .
- Apr;20(2):165-72. Ep 2010 Mar 22.
31. Ubiria I. Relation between Heart Rate Variability and Peak Expiratory Flow in Healthy Schoolchildren / Ubiria I., Telia A., Abuladze G. // Bull. Of the Georgian Academy of Sciences. - 2003. - 167, № 3. - P. 546-548.
32. Van Hulle, C.A. Genetic and environmental contributions to covariation between DHEA and testosterone in adolescent twins / C.A. Van Hulle, M.N. Moore, E.A. Shirtcliff [et al.] // Behav. Genet. - 2015. - V. 45, № 3. - P. 324-340.
33. Yamamoto Y. Autonomic control of heart rate during exercise studied by heart rate variability/ YamamotoY., Hughson RL, Peterson JC // J. Appl. Physiol. - 1991. -71. - P. 1143-1150.
