CC BY
110
УДК616.12-008.318
Н.Е. Кушкош, А.П. Стащин, НЛ. Негодяем
ВЛИЯНИЕ ДЫХАНИЯ С ЗАДАННОЙ ЧАСТОТОЙ НА ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ СЕРДЕЧНОГО РИТМА У ЛИЦ С РАЗЛИЧНЫМ ИСХОДНЫМ ВЕГЕТАТИВНЫМ СТАТУСОМ
Поддержание адекватного обеспечения органов кислородом, необходимое для нормальной жизнедеятельности, регулируется путем изменения дыхания и кровообращения. [2]. Многочисленные источники указывают на тесное взаимодействие кардиоваскулярной и респираторной систем на различных уровнях [И]. Доказано, что дыхательная синусовая аритмия повышает эффективность газообмена в легких, согласуя во времени легочный кровоток с объемом воздуха в легких в каждом дыхательном цикле [8, 9]. При изменении условий функционирования организма (физическая, психоэмоциональная нагрузка и др.) происходят изменения как в сердечно-сосудистой, так и в дыхательной системе [7]. В настоящее время большое количество исследований посвящено изучению влияния параметров функционирования дыхательной системы на сер-дечно-сосудистую систем}'.
Известно, что изменения дыхательного паттерна ведут к изменениям в функционировании сердечно-сосудистой системы [5]. В частности, амплитуда дыхательной синусовой аритмии увеличивается по мере замедления дыхания и максимальна при частоте дыхания б/мин [5,6]. Но вопрос о том, влияет ли исходный вегетативный статус на параметры взаимодействия кардиореспираторной системы, остается неизученным.
Цель исследования - выявить особенности реагирования на пробы с управляемым
дыханием у лиц с различным исходным вегетативным статусом.
Материал и методы
исследования
В исследование включены 95 студентов 19-23 лет. Критерии исключения; наличие в анамнезе хронической патологии сердечнососудистой, дыхательной, эндокринной систем, наличие острых заболеваний на момент обследования, курение, профессиональное занятие спортом,
В спокойном состоянии проводили запись кардиоритмограммы и определяли собственную (спонтанную) частоту дыхания (за 1 ми-нугу). Пробы с управляемым дыханием включали три режима; дыхание с частотой б в минуту; дыхание с частотой, равной собственной (фоновой); и дыхание с частотой 22 в минуту. Пробы проводили в произвольном порядке. Ритм дыхания задавался с помощью авторской программы. Фоновая запись включала 512 кар-диоинтервалов, при регулируемом дыхании -300. Перерывы между периодами регулируемого дыхания составляли не менее 5 минут, период адаптации к регулируемому дыханию -не менее 2 минут.
Анализ ВСР осуществлялся с соблюдением алгоритмических стандартов и рекомендаций [1, 10]. Расчет показателей ВСР производился на базе последовательности интервалов М синусового происхождения по всей записи в
последовательно взятых «окнах» длительностью 300 с. Спектральный анализ полученной последовательности осуществляла методом быстрого преобразования Фурье. Оценивали показатели анализа во временной области -стандартное отклонение длительности нормальных БЖ-интервалов (50Щ), среднеквад-ратическое отклонение межинтервальных различий (1Ш580), доля смежных Ий-интервалов, межинтервальные различия между которыми превосходят 50 мс (рШ50); геометрические показатели - амплитуду моды (АМо), вариационный размах (ВР), индекс напряжения (ИН). При спектральном анализе рассчитывали спектральную мощность (в мсг) по следующим частотным диапазонам; очень низких частот (УЦ) - 0,0033-0,04Гц, низких частот (110 -0,04-0,15 Гц, высоких частот (Щ) - ОД 5-0,4Гц, а также общую мощность спектра (ТР).
Статистическая обработка результатов исследования проведена с использованием
пакета статистических программ Microsoft Exel 2002.
Результаты исследования
Согласно критериям Р.М. Баевского, соотношению LF/HF, средней продолжительности кардиоцикла, все обследованные были разделены на три группы: лица с преобладанием парасимпатической нервной системы («ваго-тоники»), лица с равновесием регуляторных систем («нормотоники») и лица с напряжением регуляторных систем и активацией симпатической нервной системы («симпатотоники»). Группы достоверно отличались по основным показателям ВСР (табл.1). Состав групп был однороден по полу, возрасту, исходной частоте дыхания (в среднем 15,6± 1,1,).
При дыхании с заданной частотой происходит изменение показателей ВСР (табл. 2).
Таблица 1
Сравнительные показатели вариабельности сердечного ритма у лиц с разными типами
вегетативной регуляции (М±ш)
Показатель Тип регуляции
ваготонический (и=36) нормотонический (л=40) симпатотонический(л= 19)
RRNN, мс 977,62*+17,92 857Д9± 12,55 765,05*±31,36
SDNN, мс 87,44*±4,59 46,87±1,42 29,24*±2,78
pNN50, % 25,32*± 1,05 11,18±0,79 2,32*±0,76
АМо, % 25,78* ±1,19 41,43±1,08 55,7*±2,89
TP, мс2 7324,1 *±843,6 1895,9±120,5 840,4*±158,4
VLF мс3 1347,1*±200,9 . 434,9±38,5 292,7*±56,2
LF, мс2 1937,2»±281,3 615,3±81,2 264,1*±81,8
HF, мс2 3808,7*1539,4 775,2±54,3 250,3*±51,3
Примечание:' -различие параметров с уровнем достоверности /КО,05 относительно значений группы нормотоников
Таблица 2
Изменения показателей ВСР прв дыхании с заданной частотой в группах с различными типами вегетативной регуляции (М±ш)
Показатель Частота дыхания Тип регуляции
ваготонический (/*=36) нормотонический (т=40) симпатотонический (и-19)
ККИК мс фон 977,62±17,92 857,29± 12,55 765,05±31,36
6 в мин 939,45*±120,57 825,48* ±12,72 751,24±27,86
=собств. 968,22± 19,5 846,28± 14,26 772,32±29,23
22 в мин 971,61+19,83 859,55115,67 776,91±33,79
рЫЫ50, % фон 25,32±1,05 11,18±0,79 2,32±0,76
6 в мин 18,83***0,75 15,08**±0,97 6,74**±1,22
=собств. 26,76±1,12 12,45±1,34 4,76±2,35
22 в мин 26,49± 1,22 13,82±1,46 4,20±0,53
ТР, мс2 фон 7324,1±843,6 1895,9±120,5 840,4±158,4
6 в мин 10994,2*±1041,5 6195,2* *±596,2 2580,9**±516,5
=собств. 5899,9±717,9 1818,2±226,3 1991,0±931,4
22 в мин 3861,4**±625,7 1626,5±194,7 948,2±0,63
VI? мс" фон 1347,1 ±200,9 434,9±38,5 292,7±56,2
6 в мин 620,3*±88,1 368,8+85,7 291,4+79,9
=собств. 7<П,1*±]60,6 376, ¡±91,9 725,7±576,2
22 в мин 499,9**±60,4 474,1 ±96,3 411,8±0,32
уи, % фон 19,30±1,81 22,66±1,2 37,16±4,19
6 в мин б,47**±0,88 6,81**±11,39 13,58**±2,97
=собств. 13,99*±1,92 18,77±2,61 24,18*±5,49
22 в мин 16,92±2,13 26,83±3,00 37,24±0,47
фон 1937,2±281,3 615,3±81,2 264,1+81,8
6 в мин 8581,5** ±982,2 5086,9±399,6 1909,5*±428,0
=собств. 1217,0*±208,9 399,6±66,9 456,3±168,1
22 в мин 1164,6*±291,1 363,2±57,4 266,5±92,2
% фон 25,03±1,66 30,16±2,33 28,43±4,91
6 в мин 73,02* *±2,90 81,57**±2,03 68,41 **±5,02
«еобств. 22,18±2,28 22,28* ±2,28 28,92±4,73
22 в мин 2 5,91 ±2,6 5 23,Ю*±2,68 27,62±4,51
мс" фон 3808,7±539,4 775,2±54,3 250,3±51,3
6 в мин 1753,1**±180,2 721,2+119,6 366,8±85,7
=собств. 3879,5±614,8 1018,9±158,2 788,8±438,5
22 в мин 2167,4** ±363,8 760,6±111,8 250,6±170,4
ОТ, % фон 52,50±2,96 43,29±2,91 29,59+4,21
6 в мин 20,14**±2,76 11,31**±1,03 17,41*±3,89
"собств. 63,08*±3,63 57,76*±3,55 46,07*±6,69
22 в мин 56,11+2,99 48,45±3,75 32,75±5,41
Примечание:' - различие параметров с уровнем достоверности р<0,05;" - с уровнем достоверности /><0,001 относительно значений при фоновой частоте дыхания.
Во всех группах наблюдалось повышение общей мощности спектра при частоте дыхания 6 в минуту, преимущественно за счет диапазона IV, Максимальные абсолютные значения общей мощности спектра и мощности в диапазоне и наблюдались в группе ваготонии (10 994,2±1041,5 и 8 581,5±982,2 соответственно). Однако по сравнению с фоновыми показателями максимальный прирост наблюдался в группе нормотонии (повышение ТР с 1895,9+120,5 до 6195,2+596,2, т.е. в 3,3 раза) и в группе симпатотонии (повышение ТР с 840,4±158,4 до 2580,9±51б,5, т.е. в 3,1 раза), тогда как в группе ваготонии - в 1,5 раза. Только в группе ваготонии наблюдалось снижение абсолютной мощности в диапазоне ОТ (с 3808,7±539,4 до 1753,!±180,2), в группах нормотонии и симпатотонии подобной тенденции не отмечалось.
Показатель рШ 50 снижался в группе ваготонии (с 25,32±1,05 до 18,83+0,75) и, напротив, повышался в группах нормотонии (с 11,18±0,79 до 15,08±0,97) и симпатотонии (с 2,32±0,76 до 6,74±1,22), то есть изменения носили разнонаправленный характер.
Во всех группах наблюдалось снижение вклада в общую мощность спектра. Одновременно наблюдалось укорочение средней продолжительности К-Я-интервалов и, соответственно, увеличение ЧСС.
При частоте дыхания, равной собственной, во всех группах наблюдалось увеличение процентного вклада волн высокой частоты (Н15) в общую мощность спектра, что сопровождалось у ваготоников понижением и общей мощности спектра (с 87,44±4,59 до 75,33+4,69, и с 7324,1+843 до 5899^717,9), у нормотоников эти показатели оставались без изменений, а у симпатотоников наблюдалось повышение этих показателей (с 29,24±2,78 до50,72±5,28, и с 840,4±158,4 до 1991,0+931,4). В группах ваготонии и симпатотонии сохранялось снижение процентного вклада У1Р.
При учащении дыхания снижение ВСР (по показателям - с 87,44±4,59 до
66,55±4,4; - С 7324,1±843,6 до 3861,4±625,7) наблюдалось только в группе ваготонии. Снижение общей мощности спектра происходило за счет снижения абсолютной мощности во всех диапазонах, наиболее выражено - в диапазоне НР
Обсуждение результатов
В целом результаты, полученные при проведении проб с регулируемым дыханием, согласуются с литературными данными [8,9]: при замедлении дыхания до 6 в минуту происходило увеличение вариабельности сердечного ритма за счет резкого усиления низкочастотных колебаний (1Р) на частоте 0,1 Гц, что соответствует частоте дыхания, при учащении дыхания - снижение вариабельности сердечного ритма. Однако нами отмечено, что лица с преобладанием нормотонии и симпатотонии более выраженно реагируют на замедление ритма дыхания, что сопровождается у них усилением парасимпатической активности. Лица с исходной ваготонией слабее реагируют на медленный ритм дыхания, причем у них наблюдается снижение выраженности изменчивости соседних й-И-интервалов.
Возможны, как минимум, два варианта объяснения данного явления. Во-первых, лица с ваготонией имеют исходно более высокий уровень парасимпатической активности, что препятствует дополнительному повышению вариабельности сердечного ритма. Во-вторых, возможно, лица с различным исходным вегетативным статусом имеют различные механизмы реагирования на замедление дыхания; в случае преобладания ваготонии это преимущественно барорефлекгорный механизм, основанный на изменении венозного возврата, а в случае нормо- и симпатотонии - усиление центральной парасимпатической импульсации. Однако наблюдающееся во всех трех группах
укорочение средней продолжительности R-R-интервалов при редком дыхании ставит под сомнение широко распространенное мнение, что при замедлении дыхания происходит активация парасимпатической нервной системы.
Более вероятно, что в увеличении мощности спектра играет роль эффект резонанса [3]. При учащении дыхания снижение общей мощности спектра было отмечено только в группе пациентов с исходно высокой вариабельностью сердечного ритма Это свидетельствует о том, что у лиц с низкой ВСР дополнительного уменьшения ее при учащении дыхания не происходит.
Выводы
Влияние управляемого дыхания на показатели вариабельности сердечного ритма зависит от исходного состояния вегетативной регуляции, Лица с исходным преобладанием парасимпатической нервной системы более выраженно реагируют на учащение дыхания, тогда как при равновесии регуляторных систем и преобладании симпатической регуляции наблюдается более заметная реакция при замедлении дыхания. Механизмы формирования данных особенностей требуют дальнейшего изучения.
Библиографический список
1. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем: метод рекомендации / РМ Боевский, ГГ. Иванов, ДВ. Чирейшн и др. Ц Уральский кардиологический журнал. - 2002. - №1. - С. 22-38.
2. Герасимов, ИГ. Взаимосвязь между показателями гемодинамики и дыхания у человека / ИГ. Герасимов, ЕВ. Сажхина // Физиология человека. - 2003. - № 4. - С. 72-75.
3. Изучение природы периодических колебаний сердечного ритма на основе проб с управляемым дыханием / АР. Киселев, В.Ф. Киричук, ОМ. Посненкова, ВЯ Гриднев //
Физиология человека. - 2005. - № 3. - С. 76-83.
4. Хаютин, ВМ. Спектральный анализ колебаний частоты сердцебиений: физиологические основы и осложняющие его явления/ ВМ. Хаютин, ЕВ. Лукошкова // Российский журнал физиологии им. И.М. Сеченова. - 1999. - № 7. - С. 893-908.
5. Controlled breathing protocols probe human autonomic cardiovascular rhythms/ WH Cooke, JJF. Cox, AM. Diedricb et сй.ЦAm. j. Physiol. Heart Circ. Phisiol. - 1998. -Vol. 274. - P. 709-718.
6. Effect of rosary prayer and yoga mantras on autonomic cardiovascular rhythms: comparative study j L Bemardi, P. Sleight, G. Bandi-neUi et al. // BMJ. - 2001. - Vol. 323. -P. 1446-1449.
7. Grossman, P. Respiratory sinus arrhythmia, cardiac vagal control, and daily activity / P. Grossman, FH. Wilhelm, M. Spoerle // Am. J. Physiol Heart Circ. Phisiol. - 2004. - Vol. 75. -P. 728-734.
8. Heart rate variability. Standards of Measur-ment, physiological interpretation and clinical use // Circulation. - 1996. - Vol. 93. - P. Ю43-Ю65.
9. Respiratory sinus arrhythmia is associated with efficiency of pulmonary gas exchange in healthy humans / N. Giordano, R. Glenny, S. Borson, L Chan // Am. J. Physiol. Heart Circ. Phisiol. - 2003. - Vol 284. - № 5. -P. 1585-1591.
10. Respiratory sinus arrhythmia - phenomenon improving pulmonary gas exchange and circulatory efficiency. / J. Hayano, F. Yasumo, AOkado et al. // Circulation. - 1996. -Vol.94.-P.842-851.
11. Taylor, E.W. Central control of the cardiovascular and respiratory systems and their interaction in vertebrates / E.W. Taylor, D.Jordan, JM. Coote // Physiol. Rev. - 1999. - Vol. 79. -№ 3. - P. 855-890.
JVJ?. Kusbhova, A.P. Spitsin, N.L. Negodyaem
EFFECT OF INTENDED FREQUENCY RESPIRATION ON HEART RATE VARIABILITY IN SUBJECTS WITH DIFFERENT INITIAL VEGETATIVE STATUS
Peculiar features of heart rate variability (HRV) in tests with regulated respiration (with frequency equal to the own one, 6 /min and 22/min) among subjects with different initial vegetative status were studied The investigation included 96 subjects without chronic respiratory and cardiovascular diseases. Analysis of heart rate variability was carried out by the generally accepted algorithm standards and recommendations. Temporary and spectral HRV indices were estimated. Initial vegetative status was determined by HRV indices. In tests with regulated respiration, there was a tendency to decrease in HRV with
growth of respiration rate that is more marked in subjects with initial domination of parasympathetic nervous system Elevation of R-R interval variability with reduction of respiration rate, on the contrary, was more pronounced in subjects with balance of regulatory systems and domination of sympathetic activity. Thus, influence of respiratory cycle duration on heart rate variability depends on the type of vegetative regulatioa
Keywords: regulated respiration, heart rate variability, vegetative nervous system.
Кировская государственная медицинская
академия
Материал поступил в редакцию Ш 2.2006
© Кушкова Н.Е., Спицин А.П., НегодяеваНЛ., 2006
УДК 612.135.145
В.В, Савкин
МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ НОВОГО ОБЪЕКТА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ИНТЕРСТИЦИАЛЬНОГО ТРАНСПОРТА 7АГ5771' -РАССЕЧЕННОЙ М. СШШ1Ш КРЫСЫ
Внеклеточный транспорт водорастворимых веществ как этап массопереноса исследуется во многих аспектах, но большинство опытов выполнено на «переживающих» изолированных из организма животного тканях и органах. Учитывая, что для изучения регуляции этого транспорта большое значение имеет сохранение нативных нервных и гуморальных взаимоотношений с рабочими органами, минимальная степень повреждений и деструкции во время операций, предлагается новый объект для этого исследования.
Методика препаровки и особенности подготовки рассеченной пг.сгепиШег крысы
указаны в [3, 4, 8, 11]. В работе [2] подробно рассмотрены условия, необходимые для изучения интерстициального транспорта на примере водорастворимого неэлектролита, полисахарида - инулина. Авторы провели детальное теоретическое исследование и сформулировали предпосылки для изучения этого этапа массопереноса в мышце в условиях сохраненного кровотока in situ. Поэтому характеристики предлагаемого объекта исследования рассматриваются с позиций массопереноса и соответствие их условиям и требованиям, предъявляемым при изучении интерстициального транспорта.
