CC BY
16
МХМММММКММКММММММХМХХХММХ М1МММХМММММРХМММХМХ11МММХМ УДК 612.172.2:616-092.9 DOI: 10.21626^^^2022-3/04 EDN: ARQOJW
ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ СЕРДЕЧНОГО РИТМА КРЫС-САМОК ВИСТАР В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ
Х кшшщ вииижмаж] жиБштаж мяжиеше ИШКРШ ЕЕШ ив
Курский государственный медицинский университет (КГМУ)
Россия, 305041, Курская область, г. Курск, ул. К. Маркса, д. 3
Цель исследования: изучение особенностей показателей вариабельности ритма сердца крыс-самок породы Вистар в условиях обычного бодрствования, умеренной физической активности и в период восстановления.
Материалы и методы. Исследование выполнено на 48 крысах-самках Вистар в возрасте 5-6 месяцев. Показатели вариабельности сердечного ритма (ВСР) регистрировали при помощи «Физиобелт 2.5.1» (Нейроботикс, Россия). Анализ ВРС проводили по статистическим, геометрическим и спектральным показателям. Физическую нагрузку создавали с помощью двухминутного бега на тредмиле со скоростью 15 м/мин под углом 15°. В ходе эксперимента у каждого животного проводили 3 записи кардиосигнала: 1 - до нагрузки, 2 - сразу после нагрузки, 3 -после
15-минутного отдыха.
Результаты. Физическая нагрузка приводила к значимым изменениям ряда статистических и геометрических показателей, однако спектральные показатели между записями не отличались. В связи с этим был выполнен кластерный анализ по TP, HF, LF записи 1, который позволил сформировать 2 группы: с низкими и высокими значениями спектра (НЗС и ВЗС). В каждой из выделенных групп были установлены значимые изменения в значениях показателей ВРС между записями: в группе с НЗС физическая нагрузка привела к изменению ЧСС, RRNN, Мо, HF (мс2), LF (мс2, %), VLF (мс2, %), LF/HF, IC, в группе с ВЗС - ЧСС, RRNN, Мо, Амо, ИВР, ПАПР, VLF (мс2), LF (%), IC. 15-минутное восстановление способствовало дальнейшему изменению величины параметров ВСР.
Заключение. Установлено, что физическая нагрузка приводила к активации симпатического отдела вегетативной нервной системы, мобилизации нейрогуморальной регуляции, а также к изменению уровня регуляции кар-диоритма с периферического на центральный. Анализ параметров ВСР у самок с НЗС и ВЗС позволил установить особенности нейрогуморальной регуляции функционального состояния организма в исходно различных по спек-тральным характеристикам группах животных.
Ключевые слова: вариабельность ритма сердца, самки Вистар, физическая нагрузка, вегетативный баланс, нейрогуморальная регуляция.
Коробова Виктория Николаевна - канд. мед. наук, ст. преподаватель кафедры патофизиологии, ст. науч. сотрудник НИИ общей патологии, КГМУ, г. Курск. ORCID iD: 0000-0002-2737-3435. E-mail: [email protected]
Ворвуль Антон Олегович - очный аспирант, ассистент кафедры патофизиологии, мл. науч. сотрудник НИИ общей патологии, КГМУ, г. Курск. ORCID iD: 0000-0002-1529-6014. E-mail: [email protected] (автор, ответственный за переписку)
Бобынцев Игорь Иванович - д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой патофизиологии, директор НИИ общей патологии, КГМУ, г. Курск. ORCID iD: 0000-0001-7745-2599. E-mail: [email protected]
Хабибулин Рамис Радикович - студент, КГМУ, г. Курск. ORCID iD: 0000-0001-9431-071X. E-mail: [email protected] Костюнин Илья Николаевич - студент, КГМУ, г. Курск. ORCID iD: 0000-0003-4844-8261. E-mail: [email protected]
В настоящее время актуальной проблемой при оценке показателей вариабельности сердечного ритма (ВСР) является отсутствие стандартизованного подхода к их изучению у животных [1, 2]. При этом выбор в разных работах различных способов и длительности регистрации ЭКГ, использование собственных аналитических подходов, часто недостаточно обоснованных, приводит к накоплению данных, сравнение которых между собой существенно затрудняет их объективную оценку [3]. В ряде случаев записи кардиосигнала проводятся на иммобилизированных и наркотизированных крысах, что однозначно не позволяет получить данные о состоянии организма и функционировании регуляторных механизмов [4]. В некоторых работах записи проводились на свободно движущихся животных при помощи
электродов-зажимов, фиксированных после обезболивания, что также не позволяет рассматривать полученные результаты в качестве критериев физиологической нормы у крыс [5]. Кроме того, на исходный уровень показателей ВСР значительное влияние оказывают феноти-пические особенности линии или породы лабораторных животных [6]. В связи с вышеизложенными обстоятельствами нами была выполнена работа по стандартизации показателей ВСР у крыс-самок Вистар. При этом в качестве функционального теста для установления изменений парасимпатического равновесия использована проба с физической нагрузкой на тредмиле, поскольку умеренно повышенная двигательная активность в течение короткого промежутка времени не способна вызвать у испытуемого животного стресс.
Цель работы - изучение особенностей показателей ВСР крыс-самок породы Вистар в условиях обычного бодрствования, умеренной физической активности и в период восстановления.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование выполнено на 48 крысах-самках Вистар массой 250-300 г в возрасте 5-6 месяцев, полученных из SPF-вивария Института цитологии и генетики СО РАН. Животные содержались в пластиковых клетках при температуре воздуха 22±2°С, световом режиме 12 ч -свет, 12 ч - темнота со свободным доступом к гранулированному корму и воде. В каждой клетке было по 4-5 однополых особей.
Показатели вариабельности ритма сердца регистрировали при помощи программно-аппаратного комплекса «Физиобелт 2.5.1» (Нейроботикс, Россия), который фиксируется на животном посредством жилета и позволяет сохранять возможность свободного перемещения крысы. Для адаптации животного к данной методике до начала эксперимента крысам проводили пробные записи длительностью 5 минут 3 раза в неделю. Анализ вариабельности ритма сердца проводили по статистическим, геометрическим и спектральным показателям [7]. Статистические показатели: ЧСС - частота сердечных сокращений, RRNN - средняя длительность интервалов RR, SDNN - стандартное отклонение полного массива интервалов RR, RMSSD - корень квадратный среднеквадратических отклонений последовательных RR-интервалов, рNN3 ^NN5, рNN10) - отношение числа последовательных пар RR-интервалов, отличающихся более чем на 3 мс (5 мс, 10 мс), к общему числу RR-интервалов, CV - коэффициент вариации. Геометрические показатели: Мо - диапазон значений наиболее часто встречающихся значений RR, АМо - число кардиосигналов, соответствующих значению моды, ВР - вариационный размах, ИВР - индекс вегетативного равновесия, ПАПР - показатель адекватности процессов регуляции. Спектральные показатели: ТР - суммарная мощность спектра ВРС, ОТ (мс2) - суммарная мощность высокочастотного компонента ВРС, LF (мс2) - суммарная мощность низкочастотного компонента ВРС, VLF (мс2) - суммарная мощность очень низкочастотного компонента ВРС, ОТ (%) - мощность спектра высокочастотного компонента вариабельности в % от суммарной мощности колебаний, LF (%) - мощ-
ность спектра низкочастотного компонента вариабельности в % от суммарной мощности колебаний, VLF(%) - мощность спектра очень низкочастотного компонента вариабельности в % от суммарной мощности колебаний, LF/HF - индекс вагосимпатического взаимодействия, IC -индекс централизации.
Физическую нагрузку создавали с помощью двухминутного бега на тредмиле (Treadmill LE8710, Panlab, Испания) со скоростью 15 м/мин, угол наклона беговой дорожки - 15°.
Эксперименты выполняли в течение двух месяцев с 10 до 14 часов. Первая запись (запись 1) кардиосигнала начиналась после 10-20-минутной адаптации крысы к устройству Физиобелт в условиях чистой пустой пластиковой клетки аналогичной той, в которой исходно содержались животные. Затем крысу помещали на тредмил для двухминутного бега, по окончании которого проводилась вторая запись кардиосигнала (запись 2). Далее животное возвращали в клетку и через 15 минут отдыха выполняли третью запись (запись 3) кардиосигнала.
Статистическую обработку результатов проводили с использованием программы Statistica 13 (TIBCO Software Inc., США). Для проверки гипотезы о нормальности распределения использовали критерий Шапиро-Уилка, равенства дисперсий - критерий Левене. Полученные данные представлены в виде среднего значения и стандартного отклонения (M±SD). Достоверность различий определяли с помощью t-кри-терия Стьюдента с поправкой Уэлча или парного t-критерия Стьюдента. Различия считали статистически достоверными при p < 0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Как видно из таблицы 1, установлен ряд достоверно значимых изменений статистических (ЧСС и RRNN) и геометрических показателей ВСР (Мо и ПАПР) между исходным состоянием и сразу после физической активности [8]. Данные показатели являются интегральными индикаторами перестройки регуляторных механизмов на новый уровень функционирования при воздействии любого раздражителя, и установленные нами изменения имеют ожидаемый характер. При этом изменение значения параметра АМо между исходным уровнем и периодом восстановления отражает мобилизующий эффект централизации управления ритмом сердца, преимущественно симпатического отдела вегетативной нервной системы [9].
Таблица 1
Table 1
Влияние физической активности на показатели вариабельности сердечного ритма крыс-самок Вистар
(M±SD, n = 48)
Effects of physical activity on heart rate variability indexes in female Wistar rats (M±SD, n = 48)
Показатели Этапы исследования Experiment stages
Indexes Запись 1 Запись 2 Запись 3
Record 1 Record 2 Record 3
ЧСС, уд/мин HR, bpm 429.4+38.5* 465.2+34.6Л 419.2+38.7
RRNN, мс RRNN, ms 140.8+12.8* 129.6+9.6л 144.3+13.4
SDNN, мс SDNN, ms 79.9+74.5 86.2+126.0 62.2+72.5
RMSSD, мс RMSSD, ms 8.1+3.9 7.6+5.5 6.8+4.2
р^3, % 44.6+26.4 43.4+28.2 45.2+31.3
р^5, % 32.2+28.6 32.1+28.6 33.6+32.7
р^10, % 17.7+24.5 17.8+23.7 19.4+25.9
CV, % 56.3+51.2 63.8+88.4 43.0+50.1
Мо, мс 139.3+11.9* 126.8+12.1Л 143.9+14.3
АМо, мс 31.9+11.0 47.6+29.1 41.9+12.1#
ВР, мс Range of variability of R-R interval, ms 39.0+20.8 35.8+24.8 33.4+22.0
ИВР, отн.ед. IVB, rel. units 1.1+0.7 3.5+6.1 2.0+1.8
ПАПР, отн.ед. Indicator of the adequacy of regulation processes, rel. units 0.2+0.1* 0.4+0.2 0.3+0.1
TP, мс TP, ms2 162325.3+149592.6 141347.4+248773.5 81673.9+84077.2
HF, мс2 HF, ms2 5944.1+6168.0 9578.0+14403.2 6628.5+8868.5
LF, мс2 LF, ms2 36492.7+63440.8 32933.8+59919.8 14761.1+14619.4
VLF, мс2 VLF, ms2 119888.5+102497.6 98835.6+186206.8 60284.4+67020.6
HF, % 9.4+17.9 14.2+13.9 9.9+11.0
LF, % 18.8+15.4 24.4+16.9 19.9+8.5
VLF, % 71.8+27.9 61.4+27.8 70.2+16.3
LF/HF 7.4+10.4 3.1+2.2 5.0+5.3
IC 50.3+40.8 26.8+31.6 31.5+39.0
ЩЩЙЕШЛВЙздесь и далее: достоверная разница (р < 0,05, парный t-критерий Стьюдента): * - между записями 1 и 2, Л - записями 2 и 3, # -между записями 1 и 3.
ШКЙ here and further: significant difference (р < 0.05, paired t-test): * - between records 1 and 2, л - between records 2 and 3, # - between records 1 and 3. HR - heart rate, RRNN - mean RR normal-to-normal intervals, SDNN - standard deviation of NN intervals, RMSSD - root mean square of successive RR interval differences, pNN3 (5, 10) - percentage of successive RR intervals that differ by more than 3 (5, 10) ms, CV - variation coefficient, Mo - mode, AMo - mode amplitude, IVB - index of vegetative balance, TP - total spectrum power, HF - high-frequency bands power, LF - low-frequency bands power, VLF - very-low-frequency bands power, IC - centralization index.
Однако представленные данные не позволили установить особенностей в механизмах регуляции сердечного ритма на уровне нейро-гуморального баланса, в связи с чем посред-
показателей
(TP,
мс
ством спектральных
ОТ, мс2; LF, мс2 1-й записи) был выполнен кластерный анализ с построением иерархических деревьев (древовидных диаграмм, пример представлен на рис. 1). Кластеризация проводилась по методу Варда [10], в качестве меры близости было использовано Евклидово расстояние (геометрическое расстояние в многомерном пространстве). По его результатам выделяли две группы - с низкими значениями спектра (НЗС) и высокими значениями спектра (ВЗС). Полученные данные представлены в таблице 2.
Исходные различия в величине показателей ВСР свидетельствуют о перспективности изучения не только их динамики во время проведения функциональных проб и провокационных тестов, но и установления факторов, формирующих особенности функционального состояния животных. Достоверные различия по показателям ЧСС, RRNN, ИВР, ПАПР, а также ТР, мс2;
22
ОТ, мс ; LF, мс , доказывают исходную разницу в уровнях вегетативной регуляции крыс-самок Вистар. Следовательно, в выделенных группах присутствует исходно различный уровень механизмов и резервов систем адаптации животных [11]. Для дальнейшего изучения динамики
функционального состояния животных был выполнен сравнительный анализ значений показателей ВСР внутри сформированных групп (таблицы 3 и 4).
Анализ значений показателей ВСР у крыс-самок с НЗС (записи 1 и 2) позволил установить закономерные изменения среднерезультирую-щих показателей адекватности процессов регуляции сердечного ритма (ЧСС, RRNN и Мо) в связи с переходом организма на новый уровень функционирования. Следует отметить, что имеющиеся значения показателя ПАПР и спектральных параметров ритма позволяют проанализировать механизмы его нейрогуморальной регуляции [12]. Значительное увеличение значения LF (мс2) и величины LF (%) соответственно в 3,4 и 2,6 раза свидетельствует о том, что физическая нагрузка сопровождается выраженной активацией симпатического отдела вегетативной нервной системы. В то же время выраженное увеличение показателя ОТ (мс2) в 3 раза и уменьшение LF/HF в 2 раза характерно для парасимпатической активации. Полученные нами данные могут являться следствием активации высших вегетативных центров, отвечающих за активацию гипоталамо-гипофизарно-над-почечниковой оси, что подтверждает динамика 1С.
Рис. 1. Результаты кластерного анализа. Fig. 1. Cluster analysis results.
Таблица 2
Table 2
Исходные значения показателей вариабельности сердечного ритма крыс-самок Вистар с низкими
и высокими значениями спектра Baseline values of heart rate variability indexes in female Wistar rats with low and high spectrum values
Показатели Indexes Группы (M±SD) Groups (M±SD) О & Значение р P-value&
НЗС (n = 28) Low spectrum values ВЗС (n = 20) High spectrum values
ЧСС, уд/мин HR, bpm 454.3+31.5 421.9+31.3 0.00082
RRNN, мс RRNN, ms 132.7+9.0 143.0+10.4 0.00062
SDNN, мс SDNN, ms 43.1+38.4 58.3+48.2 0.23448
RMSSD, мс RMSSD, ms 6.1+2.6 7.2+2.7 0.16348
р^3, % 31.8+25.2 45.5+22.0 0.05136
р^5, % 21.2+26.8 31.7+25.4 0.16971
р^10, % 11.0+21.5 14.5+22.6 0.58515
CV, % 33.4+31.4 42.8+39.0 0.36283
Мо, мс Mo, ms 136.0+10.9 139.3+13.6 0.35323
АМо, мс AMo, ms 36.3+13.0 31.0+7.4 0.08793
ВР, мс Range of variability of R-R interval, ms 27.3+15.1 36.5+17.8 0.06041
ИВР, отн.ед. IVB, rel. units 1.5+0.7 1.0+0.5 0.00721
ПАПР, отн.ед. Indicator of the adequacy of regulation processes, rel. units 0.3+0.1 0.2+0.1 0.04005
TP, мс TP, ms2 77710.3+61068.5 125426.4+78514.2 0.02311
HF, мс2 HF, ms2 2464.4+2985.1 5560.3+5190.3 0.01478
LF, мс2 LF, ms2 4928.1+2000.7 13309.8+3061.4 0.00000
VLF, мс2 VLF, ms2 70317.8+60537.8 106556.4+80184.5 0.08386
HF, % 12.8+23.6 9.5+15.4 0.57138
LF, % 10.8+7.4 15.9+13.8 0.11470
VLF, % 76.4+30.7 74.5+29.1 0.82982
LF/HF 3.8+2.2 3.9+2.0 0.85753
IC 61.8+48.2 40.7+29.3 0.07257
ШШЙЕЕЕЕЕЙ& - по t-критерию Стьюдента с поправкой Уэлча.
ШИ& - Welch's t-test.
Таблица 3
Table 3
Показатели вариабельности сердечного ритма крыс-самок Вистар с низкими значениями спектра
(M±SD, n = 28)
Heart rate variability indexes in female Wistar rats with low spectrum values (M±SD, n = 28)
Показатели Indexes Этапы исследования Experiment stages
Запись 1 Record 1 Запись 2 Record 2 Запись 3 Record 3
ЧСС, уд/мин HR, bpm 454.3+31.5* 483.0+27.7Л 410.3+29.3#
RRNN, мс RRNN, ms 132.7+9.0* 124.6+7.2л 146.9+10.2#
SDNN, мс SDNN, ms 43.1+38.4 56.2+49.6 58.9+72.8
RMSSD, мс RMSSD, ms 6.1+2.6 6.6+3.6 6.2+4.6
р^3, % 31.8+25.2 45.8+31.1 36.8+36.5
рNN5, % 21.2+26.8 34.3+28.9 29.3+37.8
р^10, % 11.0+21.5 20.0+21.3 20.3+29.2
CV, % 33.4+31.4 45.0+40.8 40.1+50.5
Мо, мс Mo, ms 136.0+10.9* 123.3+7.1Л 145.3+10.6#
АМо, мс AMo, ms 36.3+13.0 49.7+34.3 47.0+9.1#
ВР, мс Range of variability of R-R interval, ms 27.3+15.1 33.5+20.3 31.2+24.2
ИВР, отн.ед. IVB, rel. units 1.5+0.7 3.6+5.8 2.8+2.3
ПАПР, отн.ед. Indicator of the adequacy of regulation processes, rel. units 0.3+0.1* 0.4+0.3 0.3+0.1
TP, мс TP, ms2 77710.3+61068.5 59068.2+49872.3 55284.4+33076.3
HF, мс2 HF, ms2 2464.4+2985.1* 7529.5+9327.4Л 6724.4+9108.5#
LF, мс2 LF, ms2 4928.1+2000.7* 16623.5+25312.9 13433.9+10214.0#
VLF, мс2 VLF, ms2 70317.8+60537.8* 34915.3+38253.4 35126.1 + 18546.0#
HF, % 12.8+23.6 20.8+14.4 8.8+8.9
LF, % 10.8+7.4* 26.3+20.3 21.3+9.4#
VLF, % 76.4+30.7* 52.9+31.2Л 69.9+13.8
LF/HF 3.8+2.2* 1.8+1.2Л 6.0+6.6
IC 61.8+48.2* 18.2+26.6 28.9+26.8#
Таблица 4
Table 4
Показатели вариабельности сердечного ритма крыс-самок Вистар с высокими значениями спектра
(M+SD, n = 20)
Heart rate variability indexes in female Wistar rats with high spectrum values (M±SD, n = 20)
Показатели Indexes Этапы исследования Experiment stages
Запись 1 Record 1 Запись 2 Record 2 Запись 3 Record 3
ЧСС, уд/мин HR, bpm 421.9+31.28* 451.9+20.6л 434.0+35.2
RRNN, мс RRNN, ms 143.0+10.39* 133.0+6.1л 139.1+11.2
SDNN, мс SDNN, ms 58.3+48.21 70.5+93.1 43.7+54.4
RMSSD, мс RMSSD, ms 7.2+2.74 6.8+5.0 5.8+3.3
р^3, % 45.5+21.98 39.2+27.5 42.0+25.9
р^5, % 31.7+25.36 29.0+27.9 27.3+26.8
р^10, % 14.5+22.59 15.2+23.5 13.5+19.9
CV, % 42.8+39.01 52.9+71.0 30.2+34.9
Мо, мс Mo, ms 139.3+13.60* 125.7+6.3Л 139.5+13.6
АМо, мс AMo, ms 31.0+7.39* 51.3+26.8 42.8+11.4#
ВР, мс Range of variability of R-R interval, ms 36.5+17.81 31.5+24.0 28.5+18.3
ИВР, отн.ед. IVB, rel. units 1.0+0.49* 4.9+7.6 2.1 + 1.4#
ПАПР, отн.ед. Indicator of the adequacy of regulation processes, rel. units 0.2+0.06* 0.4+0.2Л 0.3+0.1#
TP, мс2 TP, ms2 125426.4+78514.21 101566.6+93372.9 70162.6+89990.5#
HF, мс2 HF, ms2 5560.3+5190.28 10851.9+16448.0 4302.2+6122.7
LF, мс2 LF, ms2 13309.8+3061.41 30609.6+42505.3 14386.5+20189.2
VLF, мс2 VLF, ms2 106556.4+80184.53* 60105.1+46115.8 51474.0+64019.2#
HF, % 9.5+15.38 9.4+6.6 8.2+8.6
LF, % 15.9+13.84* 25.9+14.8 19.8+6.8
VLF, % 74.5+29.11 64.7+21.3 72.0+13.7
LF/HF 3.9+1.97 3.3+0.9 3.9+1.8
IC 40.7+29.28* 23.4+23.3 26.7+26.3
Изменение процентного соотношения частот в спектре доказывает первостепенную роль симпатической нервной системы и мобилизации катехоламинов [13]. Между записями 2 и 3 отмечается выраженная динамика ЧСС, RRNN, Мо, что свидетельствует о благоприятном течении восстановительного периода со стабилизацией интегральных параметров сердечного ритма. Уменьшение значения ОТ (мс ) и LF/HF на фоне повышения VLF (%) может быть объяс-
нено уменьшением влияния центральных отделов вегетативной регуляции на механизмы автономной нейрогуморальной регуляции функционального состояния организма [14]. Наличие достоверных различий в показателях ЧСС, RRNN, Мо, АМо, ОТ (мс2), LF (мс2), VLF (мс2, %), 1С между записями 3 и 1 может свидетельствовать о том, что 15 минут восстановительного периода являются достаточно длительным временным промежутком для самок Вистар, поскольку
к началу записи 3 кардиосигнала некоторые животные значительно снижали свою активность. В связи с вышеизложенным представляется целесообразным в последующих исследованиях выполнение регистрации кардиосигнала через 5, 10 и 20 минут после физической активности [13].
Результаты оценки показателей ВСР крыс-самок Вистар с ВЗС представлены в таблице 4. Изучение динамики показателей ВСР между записями 1 и 2 у самок Вистар с НЗС позволило установить изменения показателей ЧСС, RRNN и Мо, аналогичные описанным выше у самок Вистар с ВЗС. Однако анализ спектральных параметров показал, что для самок Вистар с НЗС характерно менее выраженное изменение механизмов регуляции функционального состояния организма: увеличение VLF (мс2) объясняется срочными механизмами регуляции функционального состояния организма (например, выбросом катехоламинов), а повышение LF (%) -превалированием активности симпатической нервной системы в нейрогуморальной регуляции [15]. Достоверные изменения ИВР и 1С свидетельствуют об участии центральных механизмов регуляции в перестройке организма на новый уровень функционирования. Между показателями ВСР записей 2 и 3 обращает внимание сохраняющаяся разница в величине ЧСС, RRNN и Мо, что позволяет рассматривать данные показатели в качестве прогностических критериев изменения функционального состояния организма. Величина показателей АМо, ИВР, ПАПР, ТР (мс ) и VLF (мс ) между записями 3 и 1 у самок Вистар с ВЗС достоверно отличалась. Увеличение указанных геометрических характеристик и уменьшение спектральных свидетельствуют о снижении активности центральных и нейрогуморальных механизмов регуляции кардиоритма [3].
На основании анализа полученных результатов нами были сформулированы следующие положения, являющиеся методологической основой для выполнения дальнейших исследований в данном направлении.
1. Для изучения показателей ВСР крыс-самок Вистар необходима подробная оценка исходного уровня показателей ВСР. Кластерный анализ по спектральным показателям ТР, ОТ и LF позволил выделить группы с низкими и высокими значениями спектра с достоверно значимыми различиями между собой.
2. Показатели ЧСС, RRNN, Мо и ПАПР являются наиболее чувствительными при оценке влияния физической активности на механизмы регуляции функционального состояния организма исследуемых животных. Данные измене-
ния регистрировались как в первоначально общей группе самок, так и в группах с ВЗС и НЗС.
3. У самок с НЗС изменения физической активности позволили установить достоверную динамику между 1-й и 2-й записями по следующим показателям ВСР: ЧСС, RRNN, Мо, HF (мс2), LF (мс2, %), VLF (мс2, %), LF/HF, IC. В то время как у самок с ВЗС - по ЧСС, RRNN, Мо, АМо, ИВР, ПАПР, VLF (мс2), LF (%), IC.
4. Отдых после физической активности (15 мин) способствовал дальнейшему изменению величины параметров ВСР как в группе крыс-самок Вистар с НЗС, так и в группе с ВЗС, что требует проведения дальнейших исследований для изучения динамики функционального состояния животных в восстановительный период после физической нагрузки.
Таким образом, в результате исследования показателей ВСР крыс-самок породы Вистар в условиях обычного бодрствования, умеренной физической активности и в период восстановления установлено, что физическая нагрузка на тредмиле позволила стимулировать активность симпатического отдела вегетативной нервной системы, мобилизовать эффекты нейрогуморальной регуляции посредством ги-поталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, а также изменить уровень регуляции кардиоритма с периферического на центральный. Анализ параметров ВСР у самок с НЗС и ВЗС позволил установить особенности нейро-гуморальной регуляции функционального состояния организма, характерные для различных групп животных.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.
ИСТОЧНИКИ ФИНАНСИРОВАНИЯ
Работа выполнена при поддержке ФГБОУ ВО КГМУ Минздрава России (договор № 16 возмездного оказания услуг от 17.03.2022).
СООТВЕТСТВИЕ ПРИНЦИПАМ ЭТИКИ
Все эксперименты выполнялись в соответствии с Национальным стандартом РФ ГОСТ Р-53434-2009 «Принципы надлежащей лабораторной практики», Приказом Минздрава РФ от 01.04.2016 г. № 199н «Об утверждении правил надлежащей лабораторной практики» и Европейской конвенции Directive 2010/63/EU of 22/09/2010 и были одобрены Региональным этическим комитетом при Курском государственном медицинском университете (протокол № 1 от 17.02.2022 г.).
ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРОВ
Коробова В.Н. - разработка концепции и дизайна исследования, проведение экспериментов, анализ и критическая оценка полученных результатов, написание текста статьи. Ворвуль А.О. - проведение экс-
периментов, статистическая обработка данных, написание текста статьи. Бобынцев И.И. - критическая оценка полученных результатов, написание текста статьи. Хабибулин Р.Р., Костюнин И.Н. - проведение экспериментов.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
1. Kuryanova E.V., Tryasuchev A.V., Stupin V.O., Zhu-kova Y.D. Peculiarities of Heart Rate Variability Changes in Random-Bred Male Rats during Transition into Anesthetic Sleep under Stimulation of Central Neurotransmitter Systems. Effl M ЕШ ME®. 2021;170(5):585-589. DOI: 10.1007/s10517-021-05111-9.
2. Сальников Е.В., Сидоров А.В., Ноздрачев А.Д., Фатеев М.М. Вариабельность сердечного ритма у крыс, находящихся в различных состояниях.
ВШИ ллл етлш лпш лмхмхмжмж шлклижи лл клют
КЕЕ ЗИБИЛККВВЛ. 2008;(4):137-142. [Salnikov E.V., Si-dorov A.V., Nozdrachov A.D., Fateev M.M. Heart rate variability in rats under different conditions. "ЩЗВЖ1
2008;(4):137-142 (in Russ.)] EDN: KVXXEX.
3. Морозова М.П., Лукошкова Е.В., Гаврилова С.А. Особенности оценки вариабельности ритма сердца у крыс. ржллжял ККИЙКМХМКМИЙЙЛК ИМХМХМ ИИИИК№ ОЙИКЕЕЛИ. 2015;101(3):291-307 [Moro-zova M.P., Lukoshkova E.V., Gavrilova S.A. Some aspects of heart rate variability estimation in rats. BBS ИКИ КЯХИКИК ИХ КЮМКНИКОХМ. 2015;101(3):291-307 (in Russ.)]. EDN: TLUJNH.
4. Garabedian C., Champion C., Servan-Schreiber E., Butruille L., Aubry E., Sharma D., Logier R., Deruel-le P. et al. A new analysis of heart rate variability in the assessment of fetal parasympathetic activity: An experimental study in a fetal sheep model. IffiS ОКЕ 2017;12(7):e0180653.
DOI: 10.1371/journal.pone.0180653
5. Kuryanova E.V., Tryasuchev A.V., Stupin V.O., Teplyi D.L. Effect of Atropine on Adrenergic Responsiveness of Erythrocyte and Heart Rhythm Variability in Outbred Rats with Stimulation of the Central Neurotransmitter Systems. ШШ M ШЕ M®. 2018;165(5):597-601. DOI: 10.1007/s10517-018-4221-8. EDN: YBNSST.
6. Геворкян В.С. Исследование воздействия одних и тех же стресс-факторов на поведение крыс разных видов и линий. ЭИ0КИИ0ИЛ0И ИИЯЯЛR1Я МЛ<МЛЛИ ^f0ЯЯККIККI ПИ0ЛЙИ0RИIRИ И BMia 2017;15(1):10 [Gevorkyan V.S. Study of impact of same stress factors on behavior of rats of different species and lines.
шммнкмж! шшто АЖИХШХ] ЖМШХ] TBEHX.
2017;15(1):10 (in Russ.)].EDN: ZXYVFB.
7. Баевский Р.М., Иванов Г.Г., Гаврилушкин А.П., Довгалевский П.Я., Кукушкин Ю.А., Миронова Т.Ф., Прилуцкий Д.А., Семенов А.В. и др. ВМ К! ИИЛ ИaЛИИИ0™И. 2002;(24):65-87 [Bayevskiy R.M., Ivanov G.G., Gavrilushkin A.P., Dovgalevskiy P.Ya., Kukushkin Yu.A., Mironova T.F., Prilutskiy D.A., Se-menov A.V. et al. Analysis of heart rate variability using various electrocardiographic systems (guidelines).
I 2002;(24):65-87 (in Russ.)]. EDN: HSPLXF.
8. Курьянова Е.В. Влияние наркоза и рефлекторной стимуляции симпатоадреналовой и парасимпатической систем на вариабельность сердечного ритма крыс. ММ ШЕШ МХМХМ. 2011;2(35): 141-148 [Kuryanova E.V. Effect of anesthesia and reflex stimulation of sympathoadrenal and parasympathetic systems on heart rate variability in rats. НМХХМММХМХМ МХМХМ 2011;2(35):141-148 (in Russ.)]. EDN: NUNNPF.
9. Billman G.E. The LF/HF ratio does not accurately measure cardiac sympatho-vagal balance. fflKMXl ВДХ1ХХ1 M 2013;4:26. DOI: 10.3389/fphys.2013.00026
10. Joe H. Ward Jr. Hierarchical Grouping to Optimize an Objective Function. JEЙEEЙEEМEEМ АХ ЙХВЙХХ jEEEfflE
D 01: 10 .1080/01621439.1963.10500845.
11. Reyes-Lagos J.J., Ledesma-Ramírez C.I., Hadamitz-ky M., Peña-Castillo M.Á., Echeverría J.C., Lückemann L., Schedlowski M., Berg K. et al. Symbolic analysis of heart rate fluctuations identifies cardiac autonomic modifications during LPS-induced endo-toxemia. АШХ] МХХХХВХ^ 2011;221:102577. DOI: 10.1016/j.autneu.2011.102577.
12. Dragunova S.G., Kosyreva T.F., Severin A.E., Kha-midulin G.V., Shmaevsky P.E., Popadyuk V.I., Kasty-ro I.V., Kleyman V.K. et al. Comparison of the effects of septoplasty and sinus lifting simulation in rats on changes in heart rate variability. DEEra ШЕЙХИ Х8Й 0Щ КИЙ ШШХЕШ 2021;418(1):165-169. DOI: 10.1134/S1607672121030021. EDN: KOSFUE.
13. Иванов Д.Г., Александровская Н.В., Афоньки-на Е.А., Ерошкин П.В., Семенов А.Н., Бусыгин Д.В. Адаптационные изменения у крыс при ежедневном выполнении физической нагрузки в методике «Бег на тредбане». БЙХЙEЙЙХМЙХL 2017;2:4-22 [Ivanov D.G., Alexandrovskaya N.V., Afonkina E.A., Eroshkin P.V., Semenov A.N., Busi-igin D.V. Adaptive changes in rats under everyday physical load in "The run on treadmill" method. JХМEEEМШХE Ш. 2017;2:4-22 (in Russ.)]. EDN: YUGRWF.
14. Курьянова Е.В., Теплый Д.Л. Вариабельность сердечного ритма самцов и самок нелинейных крыс и ее изменения при блокаде синтеза катехолами-нов. БЙEЙХE EEЙ СЙEЙEEEМХE EМ EEМEМEМ IМХХEМEМХМ МХМХEМММ МEХММММХХМE МХМE■ 2001;21(6):38-42 [Kuryanova E.V., Teplyi D.L. Heart rate variability in male and female nonlinear rats and its changes by catecholamines synthesis blockade. ШИШМ MMl EEМХМ EМ<МEEEEEIE lEМEEDМХМ МХМХМE EE Х ХМEХEEIХEEEМ МEММ. 2001;21(6):38-42 (in Russ.)]. EDN: KYWHVP.
15. Morozova M.P., Evseev A.M., Banzelyuk E.N., Gavrilova S.A., Prokhorova A.V., Mironova O.G. Auto-nomic tone is associated with psychological personality profile in girls and boys. BEЙEМ IММХEEEEХМ. 2020;46(5):473-482. DOI: 10.1134/S0362111720050102. EDN: MLCRKT.
Поступила в редакцию 20.06.2022 _Подписана в печать 20.10.2022
Для цитирования: Коробова В.Н., Ворвуль А.О., Бобынцев И.И., Хабибулин Р.Р., Костюнин И.Н. Вариабельность сердечного ритма крыс-самок Вистар в условиях различной физической активности. ЧЛХМХХМ [Х ХХХ1 ЛМХМХХМХМ 2022;25(3):32-41. DOI: 10.21626/vestnik/2022-3/05. EDN: ARQOJW
HEART RATE VARIABILITY IN FEMALE WISTAR RATS UNDER CONDITIONS
OF DIFFERENT PHYSICAL ACTIVITY
IE jEMMMXM iENI^iKBBEBAEII^IBEBEBBgB TEIE^IXMXEKMEB« B®
Kursk State Medical University (KSMU)
3, K. Marx St., Kursk, Kursk region, 305041, Russian Federation
Objective: to study the characteristics of heart rate variability in female Wistar rats under conditions of normal wakefulness, moderate physical activity and during recovery.
Materials and methods. The study was carried out on 48 female Wistar rats aged 5-6 months. Heart rate variability (HRV) was recorded using Physiobelt 2.5.1 (Neurobotics, Russia). HRV analysis was performed using statistical, geometric, and spectral indicators. Physical activity was created using a two-minute treadmill run at a speed of 15 m/min at an angle of 15°. During the experiment we made 3 records of cardiosignal in each anumal: 1 - before the load, 2 - immediately after the load, 3 - after 15-minute rest.
Results. Physical activity led to significant changes in a number of statistical and geometric indexes, but no differences in the spectral indexes of all the records were not found. In this regard, we performed cluster analysis on TP, HF, LF indexes of the record 1 that allowed us to form 2 groups: with low and high spectrum values (LSV and HSV). In each group, we observed significant changes in the values of HRV indexes between the records: in the group with LSV, physical activity led to a change in HR, RRNN, Mo, HF (ms2), LF (ms2, %), VLF (ms2, %), LF/HF, IC, in the group with HSV - HR, RRNN, Mo, Amo, IVR, PAPR, VLF (ms), LF (%), IC. 15-minute recovery contributed to a further change in the value of HRV parameters.
Conclusion. The results of the current study demonstrated that physical activity led to activation of the sympathetic nervous system, mobilization of neurohumoral regulation, as well as a change in the level of regulation of the cardiorhythm from peripheral to the central one. The analysis of HRV parameters in females with LSV and HSV allowed us to establish the features of neurohumoral regulation of the functional state of the organism in groups of animals initially different in spectral characteristics.
Key words: heart rate variability, female Wistar, physical activity, vegetative balance, neurohumoral regulation._
Korobova Victoria N. - Cand. Sci. (Med.), Senior teacher at the Department of Pathophysiology, Senior researcher at the Research Institute of General Pathology, KSMU, Kursk, Russian Federation. ORCID iD: 0000-0002-2737-3435. E-mail: [email protected]
Vorvul Anton O. - Full-Time Postgraduate Student, Assistant lecturer at the Department of Pathophysiology, Junior Researcher at the Research Institute of General Pathology, KSMU, Kursk, Russian Federation. ORCID iD: 0000-0002-1529-6014. E-mail: [email protected] (correspondence author)
Bobyntsev Igor I. - Dr. Sci. (Med.), Professor, Head of the Department of Pathophysiology, Head of the Research Institute of General Pathology, KSMU, Kursk, Russian Federation. ORCID iD: 0000-0001-7745-2599. E-mail: [email protected]
Khabibulin Ramis R. - Student, KSMU, Kursk, Russian Federation. ORCID iD: 0000-0001-9431-071X. E-mail: [email protected] Kostiunin Ilia N. - Student, KSMU, Kursk, Russian Federation. ORCID iD: 0000-0003-4844-8261. E-mail: [email protected]
CONFLICT OF INTEREST SOURCE OF FINANCING
The authors declare the absence of obvious and potential The work was carried out with the support of the FSBEI
conflicts of interest related to the publication of this article. KSMU of the Ministry of Health of Russia (contract No. 16
for the provision of paid services dated 17/03/2022).
CONFORMITY WITH THE PRINCIPLES OF ETHICS All experiments were performed in accordance with the National Standard of the Russian Federation GOST R-53434-2009 "Principles of Good Laboratory Practice", Order of the Ministry of Health of the Russian Federation dated 01.04.2016 No. 199n "On approval of the rules of good laboratory practice" and the European Convention Directive 2010/63/EU of 22 September 2010 and were approved by the Regional Ethics Committee at Kursk State Medical University Protocol No. 1 of 17.02.2022
AUTHORS CONTRIBUTION Korobova V.N. - development of the concept and design of the study, conducting the experiments, analysis and critical evaluation of the results obtained, writing the manuscript. Vorvul A.O. - conducting the experiments, statistical data processing, writing the manuscript. Bobyntsev I.I. - critical evaluation of the results obtained, writing the manuscript. Khabibulin R.R., Kostiunin I.N. - conducting the experiments.
Received 20.06.2022 Accepted 20.10.2022
For citation: Korobova V.N., Vorvul A.O., Bobyntsev I.I., Khabibulin R.R., Kostiunin I.N. Heart rate variability in female Wistar rats under conditions of different physical activity. HBBBBB BBB KEEK BBSBBB 2022;25(3):32-41. DOI: 10.21626/vestnik/2022-3/04. EDN: ARQOJW_
