ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО

ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ
СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ПРИ АКТИВНОЙ ОРТОПРОБЕ ПОСЛЕ
24-Х ЧАСОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ «СУХОЙ» ИММЕРСИИ И АНТИОРТОСТАЗА
А.К. Ешманова, Е.С. Лучицкая
Государственный научный центр РФ – Институт медико-биологических проблем РАН
(Научный руководитель проф. Р.М. Баевский)
В комплексе неинвазивных методов оценки функционального состояния сердечнососудистой системы
наибольшей
проведение ортостатической пробы занимает особое место. В
степени это относится к
космической медицине, где с ее помощью
оцениваются функциональные резервы механизмов регуляции кровообращения как в
модельных экспериментах, так и после реального космического полета [4]. Известно, что
при переходе тела из горизонтального положения в вертикальное в венах нижних
конечностей депонируется до 300-600 мл крови, что ведет к уменьшению венозного
возврата к сердцу, к снижению кровенаполнения его полостей и сердечного выброса. При
этом возникают компенсаторные реакции сердечно-сосудистой системы, такие как
увеличение частоты сердечных сокращений и
тонуса сосудистой стенки, происходит
перераспределения объема циркулирующей крови. Эти реакции направлены на
поддержание определенного уровня системного давления крови в изменившихся
условиях. При этом регуляторные механизмы должны постоянно «искать» наиболее
оптимальные соотношения между работой сердечного насоса и сосудистым тонусом для
сохранения сердечно-сосудистого гомеостаза [3].
Несмотря на то, что изменения основных параметров гемодинамике у здоровых
людей при ортостазе в обычных условиях хорошо известны [5], при воздействии
факторов, имитирующих условия космического полета, можно наблюдать качественно
иные изменения. Проблема ортостатической устойчивости находится в сфере интересов
космической медицины с самых первых пилотируемых полетов [2,4]. Поэтому
исследование вегетативной регуляции кровообращения
при различных способах
моделирования невесомости представляет не только научный но и практический интерес.
Целью настоящего исследования являлась сравнительная оценка функционального
состояния сердечно-сосудистой системы и ее регуляторных механизмов при проведении
активной ортостатической пробы (АОП) до и после 24-х часовых воздействий «сухой»
иммерсии и антиортостатической гипокинезии (АНОГ).
Материалы и методы.
Проведено два эксперимента
с участием 18 здоровых мужчин-добровольцев в
возрасте 23-35 лет. В первом эксперименте с 24-х часовым воздействием «сухой»
иммерсии участвовало 10 испытателей. Во втором эксперименте с воздействием АНОГ
участвовали 8 испытателей. Они находились в течение 24-х часов в антиортостатическом
положении, с углом наклона тела -80. АОП проводили до экспериментов и сразу же после
их окончания. Длительность АОП – 10 минут.
Исследование
функционального состояния
сердечно-сосудистой системы
проводилось с помощью бортового прибора «Пневмокард», который в настоящее время
используется
на Международной космической станции [8]. Прибор позволяет
одновременно
регистрировать
электрокардиограмму,
импедансную
кардиограмму,
фотоплетизмограмму пальца руки и пневмотахограмму. Продолжительность записи
составляла 5 минут в положении «лежа» и 10 минут в положении «стоя». Артериальное
давление измерялось на правой руке в положении «лежа», затем после перехода в
положение «стоя» - трехкратно (на 1-й, 3-й, 5-й минутах).
При анализе импедансной кардиограммы изменения величины сердечного выброса
оценивались по значению dZ/dt в относительные единицах. Амплитуда пульсовой волны
определялась также в относительных единица по фотоплетизмограмме пальца.
Сосудистый тонус оценивался времени запаздывания пульсовой волны по отношению к
R-зубцу ЭКГ ( tR-a).
Для оценки состояния регуляторных систем проводился анализ вариабельности
сердечного ритма (ВСР) [1,10]. Определялись следующие показатели: частота сердечных
сокращений (ЧСС), индекс напряжения регуляторных систем (SI), pNN50, общая
мощность спектра ВСР (ТР), индекс централизации (IС), компоненты спектрального
анализа ВСР (высокочастотные(HF), низкочастотные (LF) и очень низкочастотные (VLF)
колебания.
При статистической обработке результатов исследования использовалась программа
«Статистика-06» Достоверность различий определялась по критерию Стьюдента.
Результаты исследований
В таблице 1 представлены данные о динамике изменений систолического и
диастолического артериальноего давления на 1-й минуте АОП после 24-х часовых
воздействий антиортостаза и «сухой иммерсии».
Как видно из представленных данных реакция ЧСС и показателей артериального
давления после воздействия «сухой» иммерсии
была более выраженной, чем при
воздействии антиортостаза. Учащение пульса было более значительным. Представляет
интерес оценка индивидуальной переносимости АОП. После иммерсии на первой минуте
ортопробы выраженная тахикардия наблюдалась у 8 испытателей из 10, в среднем
прирост ЧСС составил 56%. Следует отметить, что у шести из них при ортостазе ЧСС
увеличилась более чем на 30 ударов в мин., что может указывать на избыточное
вегетативное
обеспечение
деятельности
ССС
[6].
У
4
испытателей
отмечено
недостаточное вегетативное обеспечение деятельности ССС с снижением САД более чем
на 10-20 мм.рт.ст После АНОГ выраженная тахикардия (ЧСС увеличилась более чем на
30 ударов в мин.) наблюдалась у 4 испытателей из 8, и в среднем прирост ЧСС составил
34%.
Изменения гемодинамических показателей представлены на рис. 1-3.
Как
следует из графиков, изменения гемодинамических показателей при АОП после иммерсии
и после АНОГ были разнонаправленными. После иммерсии при переходе в положение
«стоя» отмечалось уменьшение сердечного выброса и амплитуды фотоплетизмограммы
пальца, а также увеличение скорости распространения пульсовой волны (уменьшение
продолжительности интервала tR-a). При АОП после антиортостатического воздействия
отмечается другая направленность гемодинамических изменений. Сердечный выброс и:
амплитуда фотоплетизмограммы пальца увеличиваются, а время распространения
пульсовой волны растет. Следует обратить
значений
сердечного
выброса,
внимание также на тенденцию исходных
амплитуды
пульсовой
волны
и
времени
распространения. Направленность этих изменений различна. Имеется тенденция
ее
к
снижению указанных показателей после иммерсии и к их росту после АНОГ.
Как известно, изменения ЧСС, артериального давления и показателей гемодинамики
при нагрузках, в том числе и при АОП являются результатом активной работы
механизмов
вегетативной
регуляции
кровообращения,
ответственных
за
его
перенастройку на другой уровень функционирования, соответствующий новым условиям
(переходу из горизонтального положения в вертикальное). Для исследования этих
механизмов был использован анализ ВСР. Полученные данные представлены в таблице 2.
При сравнении изменений показателей ВСР при АОП после
АНОГ и
после
иммерсии прежде всего следует отметить, что все они отражают смещение вегетативного
баланса в сторону усиления активности симпатического звена вегетативной регуляции.
Однако, после иммерсии эти изменения были более выраженными. Так, увеличение ЧСС
после иммерсии составило 72%, а после АНОГ только 51%. Стресс индекс
при АОП
после иммерсии увеличился почти в 4 раза , а после АНОГ в 3 раза. Величина pNN50 при
переходе в положение «стоя» после иммерсии составила всего 14% от исходной, а после
АНОГ – 24%. Суммарная мощность спектра ВСР при АОП после иммерсии снизилась на
35%, а после АНОГ только на 19%. Все эти изменения говорят о том, что после
иммерсионного воздействия
реакция
на ортостаз протекает с более активным
включением симпатического звена регуляции.
Следует отметить также
некоторых
ряд достоверных различий в
исходных значениях
показателей ВСР в положении «лежа» до проведения АОП. Они были
различными после АНОГ и после иммерсии. Как видно из таблицы 2 после АНОГ
достоверно снижаются исходные значения SI и HF% и увеличиваются VLF% и IC. После
иммерсии отмечаются аналогичные изменения только SI и IC, но отмечается достоверный
рост ТР. Все это указывает на наличие определенных различий в перенастройке
механизмов вегетативной регуляции кровообращения после разных видов воздействия.
Обсуждение результатов
Выявленные нами различия в реакции организма на ортостатическое воздействие
после
иммерсии
и
АНОГ
заключаются
в
разнонаправленной
динамике
ряда
гемодинамических показателей и в более выраженной активации симпатического звена
вегетативной регуляции после иммерсии. Еще одним важным результатом проведенных
исследований следует считать выявление различий в исходном вегетативном статусе
групп испытателей после каждого из воздействий. Возможно, именно в этом и
заключается причина различия их реакций на ортостатическую пробу.
Исходный вегетативный статус испытателей после АНОГ отличается изменениями
показателей ВСР, которые могут быть интерпретированы как активация надсегментарных
уровней регуляции. При этом наблюдается одновременное усиление и симпатических
(снижение HF% ) и парасимпатических (уменьшение SI) влияний на сердечный ритм.
Достоверный рост мощности очень низкочастотных колебаний (VLF%) согласуется с этим
предположением. После воздействия иммерсии наблюдаются тенденции к аналогичным
изменениям показателей ВСР, но эти изменения статистически недостоверны. Поэтому
можно говорить о различиях в механизмах регуляции кровообращения. Ортостатическая
реакция после АНОГ протекает на фоне повышенной активации надсегментарных
структур, которые связаны с гормональной регуляцией, в том числе с энергетических и
метаболических процессов [6,7]. Вероятно, поэтому при ортопробе и гемодинамические
показатели ведут себя по- разному. После иммерсии при переходе из положения «лежа» в
положение «стоя» наряду со значительным учащением пульса
снижается сердечный
выброс и уменьшается амплитуда фотоплетизмограммы пальца, а при АНОГ учащение
пульса менее выражено, но сердечный выброс и амплитуда фотоплетизмограммы пальца
растут.
Возможно, что это обусловлено различиями в сосудистом тонусе (скорость
распространения пульсовой волны при ортопробе после иммерсии уменьшается, а после
АНОГ увеличивается). В частности, на важную роль исследований транскапиллярного
внутрисосудистого потока и почечного диуреза при водной иммерсии указывают
бельгийские авторы[9], изучавшие
изменения ВСР в первые
минуты после начала
иммерсионного воздействия.
Заключение
Несмотря на свою простоту ортостатическая проба позволяет получить важную
информацию об адаптационных возможностях организма. Условия окружающей среды,
специфика стрессорных воздействий и исходное состояние организма существенно
влияют на
характер ортостатической реакции. При этом важно изучать не только
изменения отдельных функций организма , ног и механизмы их регуляции. В данной
работе нами показано, что
существует взаимосвязь между изменениями показателей
гемодинамики и состоянием регуляторных механизмов. Выявленные нами особенности
ортостатической реакции после 24-х часовых воздействий «сухой» иммерсии и АНОГ
свидетельствуют о необходимости дальнейшего более детального изучения механизмов
регуляции физиологических функций при ортостатических воздействиях.
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Баевский Р.М., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Математический анализ изменений
сердечного ритма при стрессе. // М.-1984, 225 с.
Баевский Р.М., Гончарова А.Г, Фунтова И.И., Черникова А.Г. Изменение
вариабельности сердечного ритма и артериального давления в эксперименте со 120суточной гипокинезией. В кн.: Гипокинезия. Медицинские и психологические проблемы,
М., 1997. с.9-10
Баевский Р.М., Никулина Г.А., Фунтова И.И., Черникова А.Г. Вегетативная
регуляция кровообращения // В кн: Орбитальная станция «Мир». М., Т. 2. 2000.C. 36-68.
Михайлов В.М. Гипокинезия как фактор риска в экстремальных условиях.
Авиакосмическая и экологическая медицина, 2001, 35, № 2, 26–31.
Осадчий Л.И. Положение тела и регуляция кровообращения. – Л.: Наука, 1982. С.
144
Флейшман А.Н. Медленные колебания гемодинамики. Новосибирск, Наука, 1990,
253 с.
Хаспекова Н.Б. О вариативности ритма сердца у здоровых и больных с
психогенной и органической патологией мозга. Автореф. докт. дисс., М.,1996.
Baevsky R.M, Funtova I.I.. Diedrich A., Chernikova A.G.,Tank J. Autonomic function
testing aboard the ISS using "PNEUMOCARD". 58-th Congress IAA, Haydarabad, India,
Sepotember, 2007
Bart V., Beckers F., Couckuyt K., Liu J., Aubert A. Dynamic cardiovascular control
during one hour of thermoneutral head-out of water immersion. 16 th IAA Humans in Space
Symposium. May 21-24 2007, Beijing, China. Р.223
10.
Heart rate variability. Standards of Mesurement, Physioligical Interpretation and
Clinical Use. Circulation, 93:1043-1065, 1996
Таблица 1.
Динамика показателей ЧСС и АД на 1-й минуте активной ортостатической пробы
после 24х часового воздействия «сухой» иммерсии и АНОГ (М± m)
Показатели
«СУХАЯ» ИММЕРСИЯ
до эксперимента
после эксперимента
лежа
Стоя 1-я мин
лежа
Стоя 1-я мин
ЧСС (уд.мин)
61±6,64
82±11,93 *
62±8, 19
97±10,77 *
САД (мм.рт.ст) 118±10,08
121±9,73
121±9,66
116±9,23
ДАД (мм.рт.ст) 65±11,43
76±11,43
72±9,6
81±6,14
АНОГ
ЧСС (уд.мин)
69±15,61
78±13,98
65±11,48
87±8,99 *
САД (мм.рт.ст) 123±11,6
123±17,79
132±11,59
130±10,95
ДАД (мм.рт.ст) 63±9,12
73±8,27
67±5,92
72±13,23
Примечание: * - достоверность различий по сравнению с исходным состоянием «лежа»
(P<0,05).
Таблица 2
Средние значения показателей ВСР при проведении
ортопробы до и после АНОГ и «сухой» иммерсии
Показатели
ЧСС, уд/мин
pNN50, %
SI,усл.ед.
ТР,мс2
HF%
LF%
VLF%
IC
Этапы
исслед
До
После
До
После
До
После
До
после
до
после
до
после
до
после
до
после
Антиортостаз
Иммерсия
Лежа
стоя
лежа
стоя
64,76 82,39*
59,13
83,90*
61,32 92,66*
57,89 100,98*
26,28
7,77*
33,95
7,44*
27,31
5,57*
33,77
5,64*
73,42
91,31
55,46 108,05*
40,82** 122,84*
37,91** 188,82*
3626,00 3762,42
3693,83 2779,38
3555,78 2909,28 4403,00** 2434,69*
39,68
9,86*
40,99 12,158*
28,91** 10,47*
35,49
9,67*
47,10 73,06*
42,71
64,00*
45,07 63,82*
44,25
65,24*
13,22
17,08
16,29
23,83
26,02**
25,71
20,25
25,08
1,86
9,61*
1,91
10,18*
2,97**
9,01*
2,53**
12,14*
Примечание: * - достоверность различий по сравнению с исходным состоянием «лежа»
(P<0,05)
** - достоверность различий по сравнению с исходным состоянием до
воздействия (P<0,05)
усл.ед
16
Леж
а
15
14
13
12
11
10
Стоя
9
8
7
6
до иммерсии
после иммерсии
до АНОГ
после АНОГ
Рис 1. Динамика изменений сердечного выброса (амплитуда dZ/dt в условных
единицах ) при АОП
усл.ед
40
35
30
25
20
15
10
5
0
до иммерсии
после
иммерсии
до АНОГ
после АНОГ
Рис. 2. Динамика изменения амплитуды пульсовой волны при АОП
сек
0,215
сек
0,210
лежа
0,205
0,200
ст оя
0,195
0,190
до иммерсии
после
иммерсии
до АНОГ
Рис.3 Динамика изменения скорости пульсовой волны при АОП
после АНОГ