CC BY
155
№ 6 - 2012 г.
14.00.00 медицинские и фармацевтические науки УДК 612.172.2-057.875:616-003.96
ВЛИЯНИЕ ИНДЕКСА МАССЫ ТЕЛА НА ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ СЕРДЕЧНОГО РИТМА У СТУДЕНТОВ В УСЛОВИЯХ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ПОКОЯ И ЭКЗАМЕНАЦИОННОГО СТРЕССА
Ю. Д. Карпенко, Д. А. Димитриев
ФГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им.
И. Я. Яковлева» (г. Чебоксары)
Изучены особенности функционального состояния организма студентов в зависимости от индекса массы тела (ИМТ) методами электрокардиографического анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР). Качественная оценка ИМТ показала, что большинство студентов (82,26 %) имели нормальное значение ИМТ, у 11,29 % ИМТ был снижен, а у 6,4 % — повышен. Анализ показателей ВСР с использованием непараметрического критерия Крускала-Уоллеса выявил статистически значимые различия между группами, сформированными по оценке ИМТ, только по частоте сердечных сокращений (ЧСС) и длительности RR-интервала (М). В то же время наблюдается недостоверный тренд к повышению ИР по мере снижения ИМТ. В период ожидания экзамена для ряда показателей ВСР (ЧСС, М, ТР, VLF, LF, pLF, рНР) была характерна достоверная зависимость от уровня ИМТ. Обнаруженная зависимость показателей ВСР от ИМТ во время экзамена свидетельствует о том, что ИМТ в значительной степени определяет состояние кардиорегуляторных механизмов в условиях эмоционального напряжения.
Ключевые слова: студенты, индекс массы тела, экзаменационный стресс, вариабельность сердечного ритма.
Димитриев Дмитрий Алексеевич — доктор медицинский наук, профессор, заведующий кафедрой анатомии, физиологии и гигиены человека ФГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им. И. Я. Яковлева», г. Чебоксары, контактныйтелефон: (8352) 45-68-45,e-mail: [email protected]
Карпенко Юрий Дмитриевич — кандидат биологических наук, докторант кафедры анатомии, физиологии и гигиены человека ФГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им. И. Я. Яковлева», г. Чебоксары, контактныйтелефон: (8352) 45-68-45,e-mail: [email protected]
Актуальность. В оценке здоровья населения в зависимости от социальных факторов активно используются функциональные показатели, которые являются интегрирующими и информативными для оценки здоровья населения. Признанными индикаторами, интегрирующими в совокупности воздействие позитивных и негативных факторов, являются росто-весовые показатели, на основании которых определяется индекс массы тела (ИМТ) [6]. В настоящее время одним из подходов в изучении влияния социальных факторов на здоровье населения рассматривается оценка функционального состояния организма с использованием методов анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР) [1, 2]. Однако лишь единичные исследования посвящены изучению связи между ИМТ и ВСР.
Цель настоящей работы заключалась в изучении особенностей ВСР у студентов в зависимости от ИМТ.
Методы исследования. В исследованиях приняли участие 439 практически здоровых студенток и 112 студентов I-V курсов Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева.
ВСР исследовалась на компьютерном электрокардиогорафе «Поли-Спектр» фирмы «Нейрософт». Обследование показателей ВСР у студентов в соответствии с общепринятыми рекомендациями [1, 5] проводилось в межсессионный период
и во время ожидания экзамена. При этом определялись следующие показатели ВСР: частота сердечных сокращений (ЧСС); М — средняя длительность RR-интервала (мс); RMSSD (мс) — среднеквадратичное различие между длительностью соседних R-R интервалов; SDNN (мс) — среднее квадратическое отклонение кардиоинтервалов; pNN50 — процент количества пар последовательных кардиоинтервалов в кардиограмме, отличающихся более чем на 50 мс; TF (мс2) — общая мощность спектра; VLF (мс2) — мощность спектра в диапазоне очень низких частот (0,003-0,04 Гц); LF (мс ) — мощность спектра в диапазоне низких частот (0,04-0,15 Гц); HF (мс2) — мощность спектра в диапазоне высоких частот (0,14-0,4 ГЦ); LF/HF — отношение низкочастотной составляющей спектра к высокочастотной; pLF — мощность спектра низкочастотного компонента, % от суммарной мощности колебаний; pHF — мощность спектра высокочастотного компонента, % от суммарной мощности колебаний. Определение роста проводилось с помощью ростомера РМ-2 и массы тела с использованием напольных весов TANITA HD-366 с соблюдением стандартных требований.
Статистическая обработка данных проводилась с использованием пакета профессиональной статистики «Statistica for Windows». Степень достоверности различий показателей ВСР в зависимости от ИМТ нами была оценена с использованием непараметрического дисперсионного анализа Крускала-Уоллеса с применением критерия знаков. В целях оценки связи между показателями ВСР и ИМТ нами была проведён корреляционный анализ с использованием непараметрического коэффициента Спирмена.
Результаты исследования и их обсуждение. По результатам исследования массы тела у студентов установлено, что среднее значение данного показателя у обследованных составило 57,52 ± 0,41 кг (95 % Д.И. 56,71-58,34), максимальное значение — 85 кг, а минимальное — 38 кг. Среднее значение роста студентов составило 165,23 ± 0,55 см (95 % Д.И. 164,14-166,31), максимальное — 189 см, а минимальное — 145 см. Среднее значение ИМТ составило 21,13 ± 0,18 (95 % Д.И. 20,78-21,48).
Качественная оценка ИМТ на основе рекомендаций ВОЗ [20] показала, что большинство студентов (82,26 %) имели нормальное значение ИМТ, у 11,29 % ИМТ был снижен, а у 6,4 % — повышен.
Для определения значимости влияния качественного значения ИМТ на функциональное состояние системы кардиорегуляции нами был проведён непараметрический дисперсионный анализ показателей ВСР как в межсессионный период, так и во время ожидания экзамена. При этом в качестве влияющего фактора рассматривали качественный уровень ИМТ (высокий, средний, низкий), а в качестве зависимой переменной — показатели ВСР. Результаты анализа приведены в табл.1 и 2.
Таблица 1
Значения показателей ВСР в межсессионный период у групп студентов с разным
уровнем ИМТ
Показатель ВСР Низкий ИМТ Нормальный ИМТ Повышенный ИМТ
ЧСС* 78,10 ± 2,51 71,96 ± 0,79 70,55 ± 3,50
М* 0,78 ± 0,02 0,85 ± 0,01 0,88 ± 0,05
БйШ 0,05 ± 0,005 0,06 ± 0,002 0,06 ± 0,008
КМББЭ 0,05 ± 0,007 0,05 ± 0,003 0,06 ± 0,013
рЫЫБО 27,05 ± 4,57 30,09 ± 1,91 31,73 ± 7,10
ЇР 4003,13 ± 806,32 4427,27 ± 254,09 5414,9 ± 1281,6
VLF 1093,92 ± 204,36 1610,52 ± 101,36 1902,82 ± 457,93
1_Р 1103,30 ± 247,77 1345,65 ± 92,74 1744,82 ± 502,64
1194,22 ± 366,08 1081,91 ± 101,32 1089,36 ± 427,08
LF/HF 1,41 ± 0,23 2,09 ± 0,15 2,36 ± 0,43
pLF 50,76 ± 4,03 57,37 ± 1,63 64,36 ± 4,39
pHF 49,24 ± 4,03 42,63 ± 1,63 35,64 ± 4,39
Примечание: по результатам вычисления статистики Краскела-Уоллеса гипотеза
о равенстве средних значений одного показателя для групп с разным ИМТ отвергается при уровне значимости * — p < 0,05
Непараметрический дисперсионный анализ Крускала-Уоллеса показывает, что в межсессионный период ЧСС была выше в группе индивидуумов с низкими значениями ИМТ, а наименьшее среднее значение ЧСС отмечалось среди студентов с повышенным ИМТ (табл. 1). Значения М в зависимости от значения ИМТ имели обратный характер: минимальные значения М установлены в группе с низким ИМТ и максимальные значения в группе с повышенным ИМТ. При этом необходимо отметить, что значения ЧСС и М у студентов с низким значением ИМТ достоверно (р < 0,05) отличались от аналогичных
показателей студентов с нормальным и повышенным ИМТ. Для других показателей ВСР такие различия в зависимости от уровня ИМТ не выявлены (р > 0,05). Тем не менее, отмечаем, что в межсессионный период для всех рассмотренных показателей ВСР выявлена устойчивая тенденция к изменению значений этих показателей в зависимости от ИМТ. Так, в группе студентов с низким ИМТ значения SDNN, RMSSD, рКК50, Mo и АМо были несколько ниже значений у студентов с нормальным и повышенным ИМТ. Значения НР и рНР, характеризующие уровень респираторной синусовой аритмии, были несколько выше в группе студентов с низкими значениями ИМТ (р > 0,05).
Проведенный корреляционный анализ связи между показателями ИМТ и ВСР с использованием непараметрического коэффициента Спирмена выявил слабую положительную корреляцию ИМТ с ”УЪР (г = 0,144; р < 0,05). Все остальные корреляционные связи были недостоверными.
Таблица 2
Значения показателей ВСР во время ожидания экзамена у групп студентов с разным
уровнем ИМТ
Показатель ВСР Низкий ИМТ Нормальный ИМТ Повышенный ИМТ
ЧСС* 90,80 ± 3,08 82,55 ± 0,95 78,09 ± 3,47
М* 0,68 ± 0,02 0,74 ± 0,01 0,78 ± 0,04
БйШ 0,05 ± 0,004 0,05 ± 0,001 0,05 ± 0,001
КМББЭ 0,03 ± 0,007 0,04 ± 0,002 0,05 ± 0,01
рЫЫБО 18,67 ± 5,57 16,95 ± 1,43 20,00 ± 5,92
TF* 2208,05 ± 574,36 3447,81 ± 196,20 5282,60 ± 1016,26
VLF* 689,07 ± 145,47 1298,47 ± 83,96 1975,27 ± 457,72
LF** 581,22 ± 90,16 1112,95 ± 78,53 1660,55 ± 297,89
HF 588,83 ± 142,63 648,98 ± 67,35 1017,27 ± 313,17
LF/HF 1,80 ± 0,35 2,72 ± 0,17 2,75 ± 0,50
pLF** 48,64 ± 4,45 62,93 ± 1,59 65,55 ± 5,47
pHF** 51,36 ± 4,45 37,07 ± 1,59 34,45 ± 5,47
Примечание: по результатам вычисления статистики Краскела-Уоллеса гипотеза
о равенстве средних значений одного показателя для групп с разным ИМТ отвергается при уровне значимости * — p < 0,05, ** — p < 0,01
Как видно из данных, приведенных в табл. 2, ЧСС в период ожидания экзамена в значительной степени зависит от уровня ИМТ. Наибольшее среднее значение ЧСС отмечено в группе студентов с низким ИМТ, а наименьшее — у студентов с повышенным ИМТ (статистика Краскела-Уоллеса (Н = 7,72; р < 0,05). Парное сравнение средних величин ЧСС показало, что ЧСС в группе с низким ИМТ достоверно выше, чем в группе со средним ИМТ ^ = 2,48; р < 0,05) и чем в группе с повышенным ИМТ ^ = 2,41 ; р <
0,05). В то же время не было выявлено достоверного различия между студентами со средним и повышенным ИМТ = 1,03 ; р > 0 ,05). Различия между группами по продолжительности интервала RR повторяют таковые для ЧСС. Не было выявлено достоверных различий между сравниваемыми группами по уровню SDNN (Н = 2,29; р >
0,05). Сопоставление среднего уровня SDNN по отдельным парам также не выявило существенного различия, хотя разница между группой с низким ИМТ и группой с повышенным ИМТ было наиболее выраженной. Средние значения RMSSD в сравниваемых группах также не различались друг от друга достоверно (Н = 3,05; р >
0,05). Аналогичные данные были отмечены и в отношении рКК50 (Н = 1,096; р > 0,05). Намного более значимыми были различия между сравниваемыми группами по уровню TF (Н = 8,25; р < 0 ,05); при этом достоверной была разница между группами с низким ИМТ и повышенным ИМТ = 2,85; р < 0,05). Все остальные парные сравнения не выявили достоверных различий. Наличие существенного контраста по TF между группами студентов с разным ИМТ сопровождалось ещё более выраженным различием между этими группами по VLF (Н = 8,25; р < 0,05). Как видно из приведённых в табл. 2 данных, среднее значение VLF повышается по мере перехода от группы студентов с низким ИМТ к группе студентов с повышенным ИМТ. Парные сравнения показали, что имеются достоверные различия средних уровней VLF студентов с низким ИМТ и нормальным ИМТ = 3,18; р < 0,05), между студентами с низким ИМТ и повышенным ИМТ = 3,07; р < 0,05). В то же время отсутствует достоверное различие между средними значениями VLF студентов с нормальным и высоким ИМТ = 1,29; р > 0,05).
В ходе анализа средних значений LF нами было установлено, что данный показатель достигает минимального значения в группе студентов с низким ИМТ, а максимальное значение характерно для группы студентов с повышенным ИМТ. Данная тенденция характеризуется высокой степенью статистической достоверности (Н = 14,38; р < 0,01). Статистически достоверны контрасты по данному показателю между группой студентов с низким, нормальным = 2,98; р < 0,01) и повышенным ИМТ = 3,6; р < 0,01). При анализе значений ОТ нами не было выявлено достоверных различий между средними значениями этого показателя у сравниваемых групп студентов (Н = 1,89; р > 0,05). В то же время следует отметить, что в группе с повышенным ИМТ по сравнению с группой с низким ИМТ имеет место более высокое среднее значение НР. Непараметрический анализ различий средних показателей LF/HF в сравниваемых группах показал, что отсутствуют достоверные различия между сравниваемыми группами (Н = 1,89; р > 0,05). В то же время имеется некоторая тенденция к повышению отношения LF/HF по мере увеличения ИМТ. Результаты вычисления статистики Краскела-Уоллеса указывают на достоверное различие значений pLF между группами студентов с повышенным и низким ИМТ (Н = 10,33; р < 0,01). Наибольший уровень рНР имел место в группе студентов с низким ИМТ, а наименьший — в группе студентов с повышенным ИМТ (Н = 10,33; p < 0,01).
Анализ средних значений показателей ВСР в группах студентов с различными качественными уровнями ИМТ показал, что в условиях экзамена имеется тенденция к понижению или повышению значений мер ВСР в зависимости от значений ИМТ. В связи с этим нами был проведён корреляционный анализ ИМТ и показателей ВСР, полученных при анализе кардиоритмограммы, записанной в период ожидания экзамена,
с использованием непараметрического коэффициента корреляции Спирмена. Результаты вычисления данного коэффициента свидетельствуют о том, что имеется достоверная положительная связь между ИМТ и VLF (R = 0,17; p < 0,05), ИМТ и LF (R = 0,22; p <
0,05), ИМТ и LF/HF (R = 0,16; p < 0,05), ИМТ и pLF (R = 0,18; p < 0,05), ИМТ и pHF (R = -0,18; p < 0,05). Таким образом, в результате проведённого нами исследования нами было установлено, что показатели ВСР в период ожидания экзамена в значительной степени зависели от величины ИМТ.
Сопоставление показателей ВСР в условиях экзаменационного стресса и в межсессионный период в группах, сформированных по уровню ИМТ, показывает, что показатели ВСР между сравниваемыми периодами исследования отличались в зависимости от значений ИМТ. У студентов с низким ИМТ достоверные различия были по ЧСС (Z = 3,28; p < 0,01), M (Z = 3,28; p < 0,01), VLF (Z = 2,35; p < 0,05), HF (Z = 2,24; p < 0,05), а у студентов с повышенным ИМТ — только по ЧСС (Z = 2,93; p < 0,01) и М (Z = 2,93; p < 0,01). Обращает на себя внимание, что у студентов с низким ИМТ средние значения TF и LF во время экзамена по сравнению с межсессионным периодом были более низкими. В то же время у студентов с повышенным ИМТ в условиях экзаменационного стресса средние значения VLF, LF, HF, pLF и pHF — на уровне показателей межсессионного периода.
В литературе имеются противоречивые данные о влиянии ИМТ на значение показателей сердечно-сосудистой системы в условиях стрессогенного воздействия. Одними авторами указывается на то, что повышенный ИМТ коррелирует с более выраженной реакцией на стресс, связанный с умственной деятельностью [4]. Другими авторами было показано, что при повышенном ИМТ происходит уменьшение реактивности на стресс [3].
Заключение. В нашей работе мы обнаружили, что в условиях ожидания экзамена у студентов с повышенным ИМТ отмечается меньшая величина ЧСС. В условиях экзаменационного стресса у студентов с повышенным ИМТ значения HF и pHF были больше значений этих показателей у студентов с низким ИМТ. Таким образом, мы склоняемся к точке зрения, что повышенное значение ИМТ уменьшает выраженность реакции на стресс.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (ФЦП № 14-В37.21.0215 и АВЦП № 4.904.2011) и РГНФ (№ 12-16-2101412).
Список литературы
1. Баевский Р. М. Методические рекомендации по анализу ВСР при использовании различных электрокардиографических систем // Вестн. аритмологии. — 2002. — № 24. — С. 65-86.
2. Ноздрачев А. Д. Современные способы оценки функционального состояния автономной (вегетативной) нервной системы / А. Д. Ноздрачев, Ю. В. Щербатых // Физиология человека. — 2001. — Т. 27, № 6. — С. 95-101.
3. Adiposity Is Associated with Blunted Cardiovascular, Neuroendocrine and Cognitive Responses to Acute Mental Stress / А. Jones [et al.] // PLoS ONE. — 2012. — Vol. 7, N 6. — P. 139-143.
4. Effects of obesity and smoking on mental stress-induced blood pressure and augmentation index responses in normotensive young males: the J-SHIPP study / Y. Tabara [et al.] // Hypertens. Res. — 2008. — Vol. 31. — P. 1219-1224.
5. Task Force of European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophisiology. Heart Rate Variability. Standarts of Measurement, Physiologicfl Interpretation, and Clinical Use // Circulation. — 1996. — Vol. 93. — P. 1043-1065.
6. WHO Appropriate body-mass-index for Asian populations and its implications for policy and intervention strategies // Lancet. — 2004. — Vol. 363. — P. 157-163.
INFLUENCE OF BODY MASS INDEX ON HEART RATE VARIABILITY AT STUDENTS DURING PERIODS OF RELATIVE REST AND EXAM STRESS
Y. D. Karpenko, D. A. Dmitriev
FSEIHPE Chuvash State Pedagogical University n.a. I.Y. Yakovlev (Cheboksary)
Annotation: Peculiarities of the body functional state at students depending on body mass index (BMI) were researched using electrocardiographic analysis of heart rate variability (HRV). A qualitative evaluation of BMI showed that the majority of the students (82.26%) had normal BMI scores, while 11.29% had lower and 6.4% had higher BMI scores. The analysis of HRV indicators on the basis of the nonparametric Kruskal-Wallace criterion revealed statistically significant differences only in heart rate levels (HR) and the length of the RR- interval (M) between groups formed on the evaluation of HRV. Concurrently there is an unreliable trend towards the increase in HF as the BMI falls. In the waiting period before exams a number of HRV indicators (HR, M, TF, VLF, LF, pLF, pHF) manifested a significant dependence on the BMI level. Revealed dependence of HRV indicators on BMI during exams confirms the fact that BMI to a considerable degree determines the state of cardioregulatory mechanisms under emotional stress.
Keywords: students, body mass index, exam stress, heart rate variability.
About authors:
Karpenko Yury Dmitriyevich — candidate of biological sciences, Ph.D. candidate of anatomy, physiology and human hygiene chair at FSEI HPE Chuvash State Pedagogical University n.a.
I.Y. Yakovlev, contact phone: (8352) 45-68-45, e-mail: [email protected]
Dimitriyev Dmitry Alekseevich — doctor medical sciences, professor, head of anatomy, physiology and human hygiene chair at FSEI HPE Chuvash State Pedagogical University n.a.
I.Y. Yakovlev, contact phone: (8352) 45-68-45, e-mail: [email protected]
List of the Literature:
1. Bayevsky R. M. Methodical recommendations about HRV analysis during the usage of various electrocardiographic systems // Bulletin of Arrhythmology. — 2002 . — № 24. — P. 65-86.
2. Nozdrachev A. D. Modern ways of assessment of functional state of autonomous (vegetative) nervous system / A. D. Nozdrachev, Y. V. Shcherbatykh // Human physiology. — 2001. — V. 27, № 6. — Page 95-101.
3. Adiposity Is Associated with Blunted Cardiovascular, Neuroendocrine and Cognitive Responses to Acute Mental Stress / A. Jones [et al.] // PLoS ONE. — 2012. — Vol. 7, N 6. — P. 139-143.
4. Effects of obesity and smoking on mental stress-induced blood pressure and augmentation index responses in normotensive young males: the J-SHIPP study / Y. Tabara [et al.] // Hypertens. Res. — 2008. — Vol. 31. — P. 1219-1224.
5. Task Force of European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophisiology. Heart Rate Variability. Standarts of Measurement, Physiologicfl Interpretation, and Clinical Use // Circulation. — 1996. — Vol. 93. — P. 1043-1065.
6. WHO Appropriate body-mass-index for Asian populations and its implications for policy and intervention strategies // Lancet. — 2004. — Vol. 363. — P. 157-163.
