CC BY
20
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
«НАУКА. ИННОВАЦИИ. ТЕХНОЛОГИИ», №4,2015
удк612.897 Цатурян Л.Д. [Tsaturyan L.D.],
612.45612.81 572.02 Кувандыкова Р.Х. [Kuvandykova R.H.]
МЕЖСИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В ОЦЕНКЕ АДАПТАЦИОННЫХ МЕХАНИЗМОВ ОРГАНИЗМА ПОДРОСТКОВ
Intersystem approach to the assessment of adaptive mechanisms of the adolescent's organism
В статье рассматривается состояние адаптационных механизмов у мальчиков-подростков с учетом межсистемного подхода. Изучены корреляционные связи показателей вегетативной регуляции сердечного ритма и уровня кортизола, тестостерона, эстрадиола в сыворотке крови у подростков русской и туркменской национальности. У русских подростков установлена более выраженная положительная межсистемная взаимосвязь кортизола с показателями LF, VLF, АМо, SI и отрицательная - с SDNN, RMSSD, pNN50, HF, а у туркменских мальчиков аналогичные связи оказались менее выраженными. Связь уровня тестостерона в обеих популяционных группах носила положительный характер с ЧСС, АМо, Si.VLF и отрицательный - с SDNN, RMSSD, pNN50, HF. Установленная связь эстрогенов с показателями ВСР отражает особенности регуляции ритма сердца среди туркменских подростков, вероятно, обусловленная относительно низким уровнем эстрадиола и опосредованным влиянием эстрогенов на сердечно-сосудистую систему (положительная связь с ЧСС, SI, VLF, и отрицательная - с SDNN, RMSSD, pNNSO, HF).
Ключевые слова: мальчики-подростки, вариабельность сердечного ритма, гормоны, вегетативная нервная система.
The article discusses the state of adaptation mechanisms in adolescent boys, taking into account intersystem approach. Studied the correlation of the vegetative regulation of heart rate and levels of Cortisol, testosterone, estradiol in blood serum of adolescents Russian and Turkmen nationality. The Russians have installed more adolescents expressed positive inter-correlation of Cortisol with indices of LF, VLF, AMo, SI and negative - with SDNN, RMSSD, pNN50, HF, while the Turkmen boys similar relation was less pronounced. Relationship testosterone levels in both population groups were positive with heart rate, AMo, Si, VLF and negative - with SDNN, RMSSD, pNN50, HF. The established relationship of estrogen with HRV reflects the peculiarities of the heart rhythm regulation among Turkmen boys, probably due to the relatively low estradiol level mediated the influence of estrogen on the cardiovascular system (positive relationship with HR, SI, VLF, and negative - with SDNN, RMSSD, pNN50, HF).
Key words: adolescents, heart rate variability, hormones, autonomic nervous system.
Среди современных проблем сохранения и укрепления здоровья молодого поколения здоровье подростков является одним из наиболее чувствительных индикаторов изменений, происходящих в обще-
стве и окружающей среде. Изменение функционального состояния организма в ответ на действие стрессовых факторов является нормальной приспособительной реакций здорового организма. При этом каждому индивиду присущ свой генетически обусловленный диапазон компенсаторно-приспособительных реакций, обеспечивающий популяционную и видовую устойчивость к различным воздействиям экзо- и эндогенного характера [1, 3]. Адаптация к постоянно изменяющимся условиям среды осуществляется на основе функциональных взаимосвязей всех систем организма, когда изменение деятельности одной системы неуклонно ведет к сдвигам в функционировании всего организма. В тоже время, если адаптационные возможности снижены, влияние экзо- и эндогенных факторов может вызывать нарушение механизмов адаптации [2, 7].
Как известно, подростковый возраст отличается несбалансированностью и напряженностью обменных процессов, нестабильностью вегетативной и эндокринной регуляции, является одним из критических периодов онтогенеза. Несовершенство регуляторных механизмов в дальнейшем может приводить к развитию патологических состояний.
В аспекте вышеуказанного целью нашего исследования явилось изучение корреляционных взаимосвязей уровня гормонов и показателей вариабельности сердечного ритма у мальчиков-подростков с учетом этнической принадлежности.
Материал и методы.
В связи с поставленной целью нами проведено комплексное многоэтапное экспедиционное исследование практически здоровых мальчиков-подростков (13-16 лет), проживающих на территории Туркменского района Ставропольского края. Выездные исследования проходили на базе медицинских кабинетов школ. Критерием отбора служила этническая принадлежность подростков. На основании анкетного опроса в обследование включались школьники, имеющие в двух поколениях родителей одной национальности и проживающих на одной территории как минимум два поколения. По результатам анкетного опроса для даль-
нейшего исследования нами выделены мальчики-подростки русской (п = 28) и туркменской (п = 26) национальности. В ходе исследования изучены показатели вариабельности сердечного ритма (ВСР) с использованием программно-аппаратного комплекса «Варикард 2.5» при проведении клиноортостатической пробы и уровень стероидных гормонов (кортизо-ла, эстрадиола, прогестерона) в сыворотке крови методом твердофазного конкурентного иммуноферментного анализа на микропланшетном риде-ре «Benchmark» с использованием наборов «Диагностические системы» (Россия). Далее нами проведен корреляционный анализ основных показателей статистического (SDNN, мс - среднеквадратическое отклонение динамического ряда R-R-интервалов; RMSSD, мс - квадратный корень средней суммы квадратов разностей последовательных R-R-интервалов; pNN50, % - число пар R-R-интервалов с разностью более 50 мс в % к общему числу R-R-интервалов), спектрального анализов (HF, % - мощность высокочастотных колебаний; LF, % - низкочастотных колебаний и VLF, % - сверхнизкочастотных колебаний), вариационной пульсометрии (Мо, мс - мода; АМо, % - амплитуда моды; SI, усл. ед. - индекс напряжения регуляторных систем), показателя активности регуляторных систем (ПАРС) вариабельности сердечного ритма и уровня кортизола, тестостерона, эстрадиола в сыворотке крови.
Анализ полученных данных проводился с использованием прикладной программы SPSS Statistics. Проводился корреляционный анализ Пирсона с расчетом степени корреляции (г) и уровня достоверности для независимых выборок при условии нормального распределения, определяемого по значениям асимметрии и эксцесса. За критический уровень значимости различий принимали значение р < 0,05 (95 %) [6].
Результаты исследования и их обсуждение.
Благодаря наличию множества каналов прямой и обратной связи, организм и его структуры функционируют как единое целое, что обеспечивает более адекватное приспособление организма к действию различных факторов внешней и внутренней среды [4]. В нашем исследо-
Таблица 1 Корреляционные взаимосвязи (г) между показателя-
ми вегетативной регуляции сердечного ритма и уровнем гормонов среди русских мальчиков-подростков
Показатель Кортизол, нмоль/л Тестостерон, нмоль/л Эстрадиол, пг/мл
клино- орто- клино- орто- клино- орто-
ЧСС, уд/мин -0,147 -0,486 0,423 0,086 0,478 0,688
Р 0,813 0,407 0,478 0,891 0,415 0,199
бОШ, мс -0,288 -0,679 -0,319 0,260 -0,376 0,819
Р 0,638 0,207 0,601 0,672 0,533 0,090
(^МвБО, мс -0,354 -0,724 -0,171 0,100 -0,270 0,705
р 0,559 0,167 0,784 0,872 0,660 0.184
рШ50, % -0,338 -0,742 -0,195 0,327 -0,284 0,857
Р 0,578 0,151 0,754 0,592 0,644 0,064
Мо, мс -0,138 -0,551 -0,390 0,249 -0,452 0,833
Р 0,824 0,336 0,516 0,687 0,444 0,080
АМо, % 0,550 0,543 0,679 0,142 -0,040 0,017
Р 0,337 0,344 0,207 0,820 0,948 0,978
Б1, усл. ед. 0,529 0,388 0,539 0,016 0,268 -0,465
Р 0,360 0,518 0,349 0,980 0,663 0,430
ПАРС, усл. ед. 0,150 0,753 0,585 0,291 0,104 -0,471
Р 0,810 0,142 0,300 0,635 0,868 0,423
нр % -0,574 -0,089 -0,014 -0,800 -0,081 -0,631
Р 0,311 0,887 0,982 0,104 0,897 0,253
Показатель Кортизол, нмоль/л Тестостерон, нмоль/л Эстрадиол, пг/мл
КЛИНО- орто- КЛИНО- орто- клино- орто-
% 0,993* 0,897*** 0,041 0,172 -0,688 -0,833
Р 0,001 0,039 0,947 0,782 0,199 0,080
уи, % 0,708 0,727 0,021 0,573 0,211 0,979**
р 0,181 0,164 0,973 0,313 0,734 0,004
Примечание: р - достоверность отличий изучаемых показателей; *- р< 0,001, р <0,01, р < 0,05.
** .
вании проведенный корреляционный анализ выявил ряд значимых взаимосвязей вегетативной регуляции сердечного ритма и уровня стероидных гормонов у мальчиков-подростков разной национальности (табл. 1, табл. 2).
Анализ обнаруженной взаимосвязи кортизола с показателями ВСР позволил выявить однонаправленный характер в обеих группах подростков. Установлены выраженная и тесная отрицательная взаимосвязи, хотя и не достоверные, кортизола с показателями
Таблица 2. Корреляционные взаимосвязи (г) между
показателями вегетативной регуляции сердечного ритма и уровнем гормонов среди туркменских мальчиков-подростков
Показатель Кортизол, нмоль/л Тестостерон, нмоль/л Эстрадиол, пг/мл
клино- орто- клино- орто- клино- орто-
ЧСС, уд/мин -0,594 -0,226 0,326 0,366 0,935** 0,179
Р 0,160 0,626 0,475 0,419 0,002 0,702
БОШ, мс -0,747 -0,246 -0,492 0,397 -0,819*** 0,249
Р 0,053 0,595 0,262 0,378 0,024 0,590
1ЧМ380, мс -0,667 -0,421 -0,542 0,086 -0,942** 0,248
Р 0,101 0,347 0,208 0,855 0,002 0,591
рЫЫ50, % -0,643 -0,474 -0,524 -0,153 -0,903** 0,186
Р 0,119 0,282 0,228 0,744 0,005 0,690
Мо, мс -0,704 -0,135 -0,363 0,398 -0,882** 0,158
Р 0,077 0,773 0,423 0,377 0,009 0,735
АМо, % 0,022 0,279 0,410 0,176 -0,008 0,283
Р 0,963 0,544 0,362 0,705 0,986 0,538
й, усл. ед. 0,666 0,426 0,316 0,271 0,727 -0,023
Р 0,103 0,340 0,490 0,557 0,064 0,960
ПАРС, усл. ед. 0,244 0,234 0,179 0,566 0,268 -0,289
Р 0,598 0,614 0,701 0,185 0,592 0,530
% 0,435 -0,041 -0,651 -0,341 -0,837*** -0,362
Показатель Кортизол, нмоль/л Тестостерон, нмоль/л Эст радиол, пг/мл
КЛИНО- орто- КЛИНО- орто- клино- орто-
Р 0,329 0,930 0,114 0,455 -0,019 0,424
и, % 0,419 0,427 0,340 0,254 -0,233 -0,319
Р 0,349 0,339 0,455 0,582 0,616 0,486
м\1, % 0,117 0,449 0,373 0,725 0,622 0,081
Р 0,802 0,313 0,409 0,065 0,136 0,863
Примечание: р - достоверность отличий изучаемых показателей; *- р< 0,001, р<0,01, р < 0,05.
« -
81)\\. КМ88В, рЫ№0. Учитывая, что глюкокортико-иды способны потенцировать эффекты катехоламинов на бета-адренорецепторы, а показатели статистического анализа отражают активность парасимпатического звена, вполне объяснима установленная обратно пропорциональная связь. Следует отметить, что данная корреляция наблюдалась у туркменских подростков в клиноположении, а у русских мальчиков - при проведении нагрузочной пробы. Как известно, клиноортостати-ческая проба позволяет выявить функциональные возможности сердечно-сосудистой системы, и в частности
ее вегетативной регуляции при нагрузке, в условиях стресса. Усиление симпатических влияний в ортостазе при повышении уровня кортизола у русских подростков отражает напряжение регуляторных механизмов, что в дальнейшем может привести к срыву адаптации.
Среди показателей вариационной пульсометрии особая значимость придается АМо и §1, отражающих активность симпатического отдела вегетативной нервной системы. Нами также установлена выраженная связь кортизола с вышеуказанными показателями, в большей мере проявляющаяся у русских подростков. При превалировании симпатического звена регуляции организм функционирует в условиях внутреннего стрессорно-го напряжения, длительное и непрерывное действие которого может привести к формированию соматических нарушений у подростков.
Спектральный анализ ВСР отражает вклад симпатической (ЬБ, УЬБ) и парасимпатической (НБ) систем в регуляцию сердечной деятельности [5]. У русских подростков установлена статистически значимая положительная корреляционная связь кортизола с Ы7 компонентом (р = 0,001 в клино- и р = 0,039 в ортоположении), что также подтверждает напряжение адаптационных механизмов в данной популяционной выборке. Показатель УЬБ является чувствительным индикатором управления метаболическими процессами, а кортизол, как известно, принимает участие в регуляции обмена белков, жиров и углеводов. В нашем исследовании установлена тесная прямая взаимосвязь кортизола с показателем УЬБ. Можно предположить, что высокие значения УЬБ, ассоциированные с повышением уровня кортизола, могут привести к метаболическим нарушениям.
В комплексной оценке функционального состояния ведущая роль принадлежит ПАРС как интегральному показателю состояния регуляторных механизмов: чем выше значения ПАРС, тем выше степень напряжения. В нашем исследовании не выявлено статистически значимых связей кортизола с данным показателем, однако у русских мальчиков в ортоположении наблюдалась тесная взаимосвязь изучаемых параметров. Усиление секреции кортизола в условиях стресса является адекватной адаптивной
реакцией организма, но длительно сохраняющийся высокий уровень глюкокортикоидов может оказывать повреждающее влияние на организм.
Следующим этапом стало изучение корреляционных связей уровня половых стероидов и показателей ВСР. Следует отметить, что на сегодняшний день литературные данные о влиянии половых гормонов на вегетативный баланс противоречивы. Модулирующее влияние половых гормонов на сердечно-сосудистую систему, в частности на сердечный ритм, носит опосредованный характер через активацию вегетативной нервной системы. В мужском организме тестостерон способствует развитию гипертонии, обладает атероген-ным действием, но вместе с тем улучшает коронарный кровоток при заболеваниях коронарных артерий и положительно влияет на механическую функцию сердца. В нашем исследовании хронотропное влияние тестостерона на работу сердца в обеих группах подростков не имело достоверно значимых связей, хотя и носило прямой характер связи, подтверждаемый низкими значениями коэффициента корреляции.
С показателями статистического анализа выявлена обратная связь тестостерона в клиноположении, в большей степени проявляющаяся у туркменских подростков, а при проведении ортопробы происходило преимущественное снижение значимости связей, но уже с противоположным знаком. Данная тенденция, вероятно, обусловлена компенсаторным увеличением активности парасимпатической системы в ответ на стрессовую нагрузку. Взаимосвязь тестостерона и показателей вариационной пульсометрии в клиноположении также подтверждает зависимость активации симпатического звена
регуляции от уровня свободного тестостерона в крови мальчиков-подростков.
Корреляционный анализ тестостерона и спектральной составляющей НБ в клиноположении установил выраженную обратную связь у туркменских мальчиков, а у их русских сверстников - весьма тесную отрицательную связь. В то же время тестостерон практически не имел корреляционной взаимосвязи с показателем Ы7, отражающим усиление симпатических влияний. Усиление активности подкорковых центров регуляции сердечной деятельности, также как и психоэмоциального напряжения проявлялось в установленной выраженной (у русских подростков) и тесной (у туркменов) прямой связи с уровнем тестостерона.
Несмотря на меньшую значимость влияния эстрадиола в мужском организме в сравнении с тестостероном, нами установлены более выраженные взаимосвязи эстрадиола с показателями ВСР. Обнаружена прямая функциональная (г = 0,9-1) достоверно значимая (р = 0,002) связь ЧСС и эстрадиола в группе туркменских мальчиков, а у русских - только заметная. Взаимосвязь эстрадиола с показателями 8Б№Ч, 11М880, N50. Мо, отражающими вагу сную активность, носила отрицательный характер в клиноположении в обеих группах подростков. Следует отметить, что у туркменов данные связи были статистически значимыми. В ортос-тазе наблюдалась противоположная картина - взаимодействия приобретали положительную направленность и усиливались у русских подростков, а у туркменских мальчиков происходило их ослабление. Данная динамика, вероятно, обусловлена лимитирующим действием эстрогенов на симпато-адреналовую систему и большими значениями эстрадиола у русских подростков (2,15+1,43 нмоль/л) в сравнении с туркменскими (1,2040,21 нмоль/л) [8].
Корреляция эстрадиола с частотными показателями ВСР позволила выявить обратную выраженную связь с НР-волнами у русских мальчиков в ортоположении и весьма тесную - у туркменских подростков в клиноположении. У русских мальчиков наблюдалась отрицательная весьма тесная связь с и компонентой при нагрузке, а у туркменов эти связи были менее
выражены. Нами установлена прямая весьма тесная достоверная (р = 0,004) взаимосвязь эстрадиола и показателя У1Т у русских мальчиков.
Таким образом, проведенный корреляционный анализ позволяет говорить о тесной и выраженной связи кортизола и показателей спектрального анализа (НК ЬК УЬТ) в группе русских подростков. Взаимосвязи вышеуказанного гормона в обеих группах подростков носили выраженный характер с показателями статистического анализа (ЧСС, SDNN, .КМ88П, рЫЫ50) и вариационной пульсометрии (Мо, АМо, 81). Также выявлены более тесные взаимосвязи уровня тестостерона со спектральной составляющей ВСР и показателями вариационной пульсометрии в обеих попу-ляционных группах мальчиков. Установленная взаимосвязь эстрогенов с показателями ВСР отражает особенности регуляции ритма сердца среди туркменских подростков, вероятно, обусловленные относительно низким уровнем эстрадиола и опосредованным влиянием эстрогенов на сердечно-сосудистую систему. В ходе исследования нами установлены разнонаправленные межсистемные взаимосвязи, отражающие вклад эндокринной системы в поддержание всех звеньев вегетативной регуляции сердечного ритма, обусловленные индивидуальными особенностями становления и закрепления регуляторных механизмов у мальчиков-подростков разной национальности.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Агаджанян Н. А., Цатурян Л. Д. Этническая физиология: экология, адаптация, здоровье. Ставрополь: Изд-во СГУ; Сервисшко-ла, 2011. 256 с.
2. Агаджанян Н. А., Цатурян Л. Д., Кувандыкова Р. X. Особенности вегетативной регуляции сердечного ритма, показателей пе-
риферической крови и гормонального профиля у подростков Ставропольского края: этнофизиологический аспект // Экология человека. 2015. № 8. С. 26-31.
3. Алексеева Т. И. Географическая среда и биология человека. М.: Мысль, 1977. 302 с.
4. Анохин П. К. Узловые вопросы теории функциональной системы. М.: Наука, 1980. 197 с.
5. Баевский Р. М. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (методические рекомендации) // Уральский кардиологический журнал. 2002. №1.С. 85-89.
6. Наследов A. IBM SPSS Statistics 20 и Amos: Профессиональный статистический анализ данных: практическое руководство. СПб.: Питер, 2013. 416 с.
7. Судаков К. В. Функциональные системы: принципы динамической организации, постулаты общей теории // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 1998. № 4. С. 10-22.
8. Цатурян Л. Д., Бондарь Т. П., Кувандыкова P. X. Функциональная активность глюкокортикоидных и половых гормонов у мальчиков-подростков разных этнических групп // Клиническая лабораторная диагностика. 2013. № 9. С. 109.
