CHRONOPHYSIOLOGY AND CHRONOPATHOLOGY OF CARDIOVASCULAR SYSTEM (Literature Review)

Full Text

Зенина О. Ю., Макарова И. И., Игнатова Ю. П., Аксенова А. В. Хронофизиология и хронопатология сердечно-сосудистой системы (обзор литературы) // Экология человека. 2016. № 1. С. 25-33. Zenina O. Yu., Makarova I. I., Ignatova Yu. P., Aksenova A. V. Chronophysiology and Chronopathology of Cardiovascular System (Literature Review). Ekologiya cheloveka [Human Ecology]. 2016, 1, pp. 25-33. В последние десятилетия отмечается повышенное внимание к изучению ритмической организации процессов в организме в условиях как нормы, так и патологии. Интерес к проблемам биоритмологии вполне закономерен, поскольку периодические процессы обнаруживаются на всех уровнях организации живых систем - от молекулярного до органного и системного. Нас окружают многочисленные физические и социальные процессы и явления - синхронизаторы, способствующие наилучшему согласованию ритмов организма с ритмами окружающей среды. Синхронность рассматривается как фундаментальное свойство живых организмов и универсальный системообразующий фактор на любом уровне биологической организации [31]. Академик РАН Н. А. Агаджанян, изучая биологические ритмы человека, заключает, что здоровье человека представляет собой оптимальное соотношение взаимосвязанных эндогенных ритмов 25 Экологическая физиология Экология человека 2017.01 физиологических процессов и их соответствие внешним циклическим изменениям [3]. Рассогласование циркадианных ритмов организма в результате действия экзогенных или эндогенных раздражителей сопровождается десинхронозом - нарушением исходной хроноструктурной организованности физиологических функций. Десинхроноз проявляется различными по характеру и степени выраженности вегетативными, иммунными, эндокринными нарушениями, расстройством деятельности сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной и других функциональных систем. Практически все патологические процессы в организме проявляются нарушением временной организации физиологических функций, и в то же время рассогласование биоритмов может быть фоном развития выраженных изменений деятельности организма. Еслидесинхронозы единичны, то организм через определенное время полностью восстанавливает свои функции. Так, в работе Л. Н. Литвиненко показано влияние на самочувствие человека переходов к зимнему и летнему времени, сопровождающихся развитием десинхроноза, который проявляется снижением работоспособности и обострением хронических заболеваний [27]. По классификации Ф. Халберга, крупнейшего специалиста в области хронобиологии и хрономедицины, ритмические процессы в организме подразделяются на три группы. Первую группу составляют ритмы высокой частоты с периодом до 1/2 часа. Ритмы средней частоты имеют период от 1/2 часа до 6 суток. К третьей группе относятся ритмы с периодом от 6 суток до 1 года (недельный, лунный, сезонный, годичный ритмы) [41]. Существуют и другие классификации биоритмов в зависимости от длительности периода: высокочастотные (Т < 0,5 суток), среднечастотные (Т = 0,5-5 суток), низкочастотные (Т > 5 суток) [41]. Выраженность и наибольшая изученность околосуточных биоритмов среди ритмов средней частоты взяты за «точку отсчета», и потому распространено их деление на околосуточные - циркадианные, или циркадные (чередование сна и бодрствования, суточные изменения температуры тела, артериального давления и др.); ритмы с периодом более суток -инфрадианные (созревание яйцеклетки и др.); ритмы с периодом меньше суток - ультрадианные (ритмы сердечной деятельности и дыхания, периодическая деятельность пищеварительного тракта и др.) [41]. Из всех органов и систем организма человека сердечно-сосудистая система имеет наиболее четкую циркадианную организацию. Некоторые основные параметры сердечной деятельности: частота сердечных сокращений, вариабельность сердечного ритма, артериальное давление - меняются на протяжении суток и имеют свои специфические биоритмы, синхронизированные во времени в соответствии с периодом бодрствования и сна. Нарушение специфичности данных биоритмов часто выявляется при различных патологических состояниях организма, включая и заболевания сердечно-сосудистой системы. По состоянию суточных ритмов физиологических функций можно судить об активности патологического процесса, поскольку степень проявления десинхроноза соответствует тяжести течения заболевания. В полной мере это относится к патологии сердечно-сосудистой системы [28]. М. Sato et al. также подчеркивают значение десинхроноза как фактора, приводящего к нарушению функционального состояния сердечной деятельности [49]. Выявлено наличие четких суточных закономерностей в изменении частоты сердечных сокращений. Согласно данным, полученным В. А. Снежицким и Е. С. Пелеса [38], у здоровых обследуемых происходит достоверное снижение частоты сердечных сокращений в ночное время, более или менее выраженный подъем в утренние и плавное снижение частоты сердечных сокращений в вечернее время. При исследовании циркадианного ритма частоты сердечного ритма обнаружено, что скорость утреннего подъема частоты сердечных сокращений сразу после пробуждения выше в группе больных с артериальной гипертонией в сравнении с группой здоровых обследуемых [38]. У здоровых людей выявлены околосуточные колебания длительности интервалов и высоты зубцов ЭКГ. Так, акрофазы циркадианного ритма интервалов QRS, PQ, QRST наблюдаются в ночное время. Высота зубца R имеет два пика: в 16 и 24 часа, а Т только один - в 20 часов. Интервалы QT ночью значительно длиннее, чем днем. Сегмент ST днем поднимается над электрической изолинией, а ночью - нет. Во время ночного сна наблюдается уменьшение высоты зубцов P и T [3]. Как у здоровых лиц, так и у лиц, страдающих артериальной гипертонией, показана бимодальность циркадного ритма артериального давления [15, 30]. Отмечено ночное снижение артериального давления у здоровых обследуемых в пределах 10-20 % в сравнении с дневным уровнем [15]. В наблюдениях Luo Y. et al. [47] установлено, что для больных артериальной гипертонией характерен резкий подъем артериального давления в ранние утренние часы. С утренним пиком уровня артериального давления (повышением величины и скорости утреннего уровня артериального давления), особенно в первые два часа после пробуждения, связано наибольшее число сердечно-сосудистых осложнений [48]. Так, риск обострения или возникновения сердечно-сосудистой патологии наблюдается в утренние часы на 70 % выше, чем в другое время суток. Имеются неопровержимые данные, что ряд гемодинамических факторов, факторов внутренней среды и гематологических факторов служат триггерами для инфаркта миокарда и инсульта, все они ассоциированы с моментом пробуждения человека [3]. По мнению А. Д. Пальман и С. И. Рапопорт [30], циркадианные колебания артериального давления мо 26 Экология человека 2017.01 Экологическая физиология гут быть связаны с участием мелатонина в регуляции этого показателя сердечно-сосудистой деятельности. Большое внимание исследователей привлекают сведения о регуляторной роли эпифиза и его гормона мелатонина в регуляции различных физиологических функций организма [30, 46]. Физиологическое значение мелатонина заключается в синхронизации различных биологических процессов организма в соответствии с различной степенью освещенности днем и ночью и при изменении времен года. Продукция мелатонина регулируется супрахиазматическим ядром гипоталамуса, генерирующим эндогенный циркадианный ритм с периодом 23-25 часов, и внешним ритмом свет -темнота, имеющим период 24 часа и корректирующим эндогенные ритмы относительно ритмов внешней среды. Наличие циркадианной ритмики артериального давления указывает на участие мелатонина в регуляции функций сердечно-сосудистой системы. Об этом же свидетельствует наличие рецепторов к мелатонину в мышечном слое и эндотелии сосудов [36]. И. М. Ворониным и Е. А. Баженовой [15] отмечены сезонные колебания артериального давления как у здоровых лиц, так и у лиц, страдающих артериальной гипертонией, с более высоким его уровнем в зимнее время в сравнении с летним периодом, что, по мнению авторов, связано с повышением общего периферического сопротивления сосудов и уровня катехоламинов в крови. Обнаружена взаимосвязь межсезонных различий частоты сердечных сокращений с текущими метеофакторами у студентов-медиков [10]. Сезонная динамика показателей гемодинамики у студенток характеризуется более высокими значениями частоты сердечных сокращений, артериального давления, ударного объема сердца и минутного объема кровообращения зимой, а среднединамического давления - осенью [20]. Отмечено, что дискомфортные климатогеографические условия жизни оказывают влияние на сердечно-сосудистую систему человека [13, 29, 33]. Исследования хроноструктуры артериального давления в условиях вахты на Крайнем Севере позволили выявить признаки прогрессирующего десинхроноза суточного ритма артериального давления как у здоровых лиц, так и у пациентов с артериальной гипертонией [16]. В исследованиях Н. А. Бобко отмечается существенное влияние времени суток и особенностей сменного труда на деятельность сердечно-сосудистой системы [8]. Работа человека в ночную смену является одной из главных причин возникновения десинхроноза, поскольку сопряжена с воздействием на организм целого ряда экстремальных факторов, приводящих к напряжению регуляторных систем. Анализ временной организация параметров центральной гемодинамики у людей с различной продолжительностью рабочей смены показал, что среднесуточные значения систолического артериального давления достоверно выше у обследуемых, работающих в суточном режиме, чем у лиц с обычным 8-часовым графиком работы [11]. Результаты наблюдений Н. А. Бобко [8] показали, что производственный стресс приводит к увеличению частоты сердечных сокращений и диастолического артериального давления в утреннее время. Продленные рабочие смены ведут к увеличению симпатической активности. Ночные работы обусловливают увеличение парасимпатической активности утром и ее снижение во время сна на фоне увеличенной симпатической активности. В работе О. Ю. Атькова [5] установлено, что суточные профили артериального давления у работающих в разное время суток относятся к типу non-dippers, т. е., несмотря на бодрствование в ночное время, артериальное давление ночью ниже, но ниже недостаточно по сравнению с нормой у спящих. Суточный профиль артериального давления у обследуемых в зимнее и летнее время не различается, но уровни артериального давления в зимнее время значительно выше. Исследования сезонной динамики психофункционального состояния студентов с разным типом вегетативной регуляции сердечного ритма выявили преобладание симпатической активности в управлении сердечным ритмом в период полярной ночи [14]. Принадлежность людей к тому или иному хронотипу накладывает отпечаток на суточные колебания показателей вариабельности сердечного ритма. Для лиц утреннего хронотипа характерна склонность к симпатикотонии утром, ослабевающей в конце дня. Лиц вечернего хронотипа отличает появление признаков симпатизации кардиоинтервалограммы в вечернее время [4]. Лица различного хронотипа отличаются по состоянию вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы и по степени реагирования на изменения погодных факторов [9]. В работах В. Е. Гончаровой и М. В. Сементеевой [17] установлено, что резкая смена климата и часового пояса ведет к изменениям циркадных систем и адаптационно-приспособительных механизмов организма у лиц с разными хронотипами. Наиболее выраженные изменения циркадных ритмов и адаптационно-приспособительных реакций выявлены у лиц с преобладающей активностью в вечернее время («совы»), для которых необходимо больше времени для адаптации и возвращения к прежнему режиму, у «аритмиков» - нарушения наименьшие и адаптивные возможности высокие. По данным Л. И. Гапон и соавт. [16], у северян-ваxтовиков, прибывавших на Север из различных регионов страны, независимо от степени артериальной гипертонии среднесуточные значения систолического артериального давления ниже, чем у коренных жителей, а суточные показатели диастолического артериального давления значимо выше за счет высоких значений в ночное время. Вахтовый режим труда, по мнению авторов, ведет к нарушению адаптационно-приспособительных реакций организма, сдвигу суточных и сезонных ритмов, повышению артериального давления и формированию стойкой гипертензии. 27 Экологическая физиология Экология человека 2017.01 Известно, что на риск возникновения и обострения сердечно-сосудистых заболеваний значительное влияние оказывают и сезонные биоритмы, о чем свидетельствуют многочисленные исследования. Установлено, что наибольшее число госпитализаций по поводу сердечно-сосудистой патологии отмечается в зимнее и весеннее время. Согласно проведенным исследованиям, пик заболеваемости инфарктом миокарда отмечается в зимнее и весеннее время, инсультов - весной, а летний и осенний периоды являются более благоприятными [7]. В работе Н. В. Фоминой и О. Л. Барбараш [40] указан сезонный характер обострения ишемической болезни сердца. По мнению авторов, зимнее обострение ишемической болезни сердца связано с максимальной активацией ренин-ангиотензин-альдостероновой и симпатоадреналовой систем, повышением уровня холестерина и триглицеридов, активацией свертывающей системы. В. Boari et al. [45] также подчеркивают, что острые сердечно-сосудистые заболевания проявляют определенную временную периодичность, характеризующуюся сезонностью (зима), циркадностью (утро) и еженедельно (понедельник). По данным Барбараш О. Л. и соавт. [7], зимний и летний периоды года также являются неблагоприятными в отношении вероятности развития сердечнососудистых заболеваний, частоты госпитализации и летальных исходов. Доказано [7] влияние сезонных факторов на динамику сердечно-сосудистой смертности. Максимальное число летальных исходов среди больных с осложненным течением инфаркта миокарда отмечается летом. Минимальная частота смертности наблюдается осенью, когда число случаев осложненного течения заболевания наибольшее [37]. Сезонные различия в частоте смертей наиболее выражены у женщин. Для женщин любого возраста «зоной риска» в первую очередь является зимний период. Наибольшее количество летальных исходов от ишемической болезни сердца зарегистрировано в холодное время года - зимой, а наименьшее - в летний период [7], что, возможно, связано с сезонными колебаниями уровня липидов в крови, а также содержания тромбоцитов и фибриногена. Артериальная гипертония по-прежнему остается одной из ведущих проблем современной кардиологии. Это обусловлено широкой распространенностью данного заболевания и его ролью в развитии сердечно-сосудистых осложнений, смертности, временной или стойкой утраты трудоспособности и ухудшения качества жизни [44]. Смертность от осложнений артериальной гипертонии отличается по сезонам. В работе Г. Н. Афанасьевой и Т. Н. Пановой [6] показано, что наибольшая смертность от осложнений артериальной гипертонии в г. Астрахань наблюдается в декабре и марте, наименьшая - в сентябре. Высокий риск кардиальных осложнений артериальной гипертонии в марте, мае, октябре и ноябре, наименьший - в сентябре. В последние десятилетия появились данные о существовании индивидуального годичного цикла, не зависящего от сезонов года, и его влиянии на адаптационные возможности человека. Анализ взаимного влияния сезонов года и индивидуального годичного цикла показал существенные различия в развитии летальных исходов у больных ишемической болезнью сердца. При совпадении четвертого триместра индивидуального годичного цикла и зимнего периода года достоверно возрастает смертность от ишемической болезни сердца. Наименьшее количество смертельных случаев зарегистрировано при сочетании третьего триместра и лета [43]. Имеются данные о зависимости развития сердечно-сосудистых заболеваний от времени суток. В исследованиях F. A. Scheer et al. [51] выявлен пик развития инфаркта миокарда и ишемических инсультов утром (8-9 ч), что, по мнению авторов, связано с максимальной циркадной активностью тромбоцитов в утренние часы. В ряде наблюдений обнаружено несколько пиков риска развития неблагоприятных сердечно-сосудистых событий: утром (около 9 часов), в вечернее время (около 20 часов) и ночное время [50], что обусловлено высоким уровнем в плазме крови кортизола утром и катехоламинов на протяжении дня и преобладанием вагусной активности ночью. Клинические наблюдения показывают, что у пациентов со стенокардией приступы развиваются чаще в утренние и дневные часы, а геморрагические инсульты и гипертонические кризы - в вечернее и ночное время [21]. Доказано, что частота вариаций суточных ритмов у больных гипертонической болезнью сходна с распределением хронотипов среди здоровых лиц. У пациентов с вечерним хронотипом артериальное давление ночью выше, чем днем, а с утренним типом биоритма, наоборот, систолическое артериальное давление днем выше, чем ночью. Скорость роста уровня артериального давления у пациентов с утренним биоритмом по утрам выше, чем у лиц с вечерним типом [43]. На сегодняшний день накоплено много фактов, касающихся влияния геомагнитных флуктуаций на физиологические процессы в живых организмах [1, 2, 12]. Эффективность действия магнитного поля зависит от региона проживания. По данным Е. А. Поповой и соавт. [34], жители Крайнего Севера реагируют на магнитные бури более выражено, чем население средней полосы России. В настоящее время доказано, что система кровообращения является главной мишенью при воздействии гелиомагнитных возмущений на организм человека [2, 32]. В наблюдениях В. Ю. Куликовой и соавт. [26] обнаружено усиление положительных хроно- и инотропных влияний магнитных бурь различного напряжения на гемодинамику. По мнению авторов, полученные результаты свидетельствует 28 Экология человека 2017.01 Экологическая физиология об активации симпатического отдела вегетативной нервной системы. Имеются данные [22], согласно которым показатели артериального давления непосредственно зависят от геомагнитных факторов. Показано, что около 40 % здоровых волонтеров и 60 % больных артериальной гипертонией реагируют на усиление геомагнитной активности изменением динамики показателей артериального давления. Основное сходство здоровых людей с больными заключается в быстрой реакции на действие геомагнитной активности длительностью порядка суток и плавной - на действие погодных факторов в виде синхронизации медленных волн подъема - спада артериального давления с периодом в несколько дней. Отличие заключается в том, что у здоровых лиц все реакции на геомагнитные возмущения наблюдались синхронно с действием фактора, без задержки на 1-3 суток, что характерно для больных. Установлено, что для лиц с эйтоническими и симпатикотоническими типами реакций характерно усиление симпатической активности при изменении геомагнитной обстановки, а для представителей нестабильных вегетативных типов - парасимпатические реакции и увеличение общей вариабельности сердечного ритма в этих же условиях [35]. Накоплено большое количество статистических данных, доказывающих связь между гелиогеомагнит-ной активностью и увеличением числа сердечно-сосудистых катастроф [2, 32]. По мнению В. А. Карпина и соавт. [24], геомагнитные флуктуации являются не столько причиной развития болезненных состояний, сколько их фактором риска. Выявлена тесная прямая корреляционная связь сезонных обострений стенокардии с продолжительностью, а артериальной гипертензии - с продолжительностью и интенсивностью геомагнитных возмущений в переходные периоды года [24]. Доказано, что с ростом уровня геомагнитной активности достоверно повышаются частота сердечных сокращений и значения систолического и диастолического артериального давления у пациентов, страдающих гипертонией [39]. Результаты, полученные В. И. Хаснулиным [42], также свидетельствует о более высокой метеочувствительности и зависимости от геомагнитной обстановки больных с хроническими сердечно-сосудистыми заболеваниями, чем здоровых жителей. Установлено, что до 75 % всех «северных» гипертонических кризов приходится на магнитовозмущенные дни, а частота приступов стенокардии увеличивается на 45-50 % во время геомагнитных бурь. Инфаркты миокарда, возникающие в дни геомагнитных возмущений, чаще сопровождаются осложнениями и повышенной летальностью [18]. В ряде наблюдений обнаружено, если в атмосфере высокое давление и геомагнитное возмущение, то чаще возникают инсульты, а если магнитная буря сопровождается низким давлением, то развивается инфаркт. В дни магнитных бурь количество инфарктов гораздо меньше, чем инсультов [32]. Доказано влияние геомагнитной активности на показатели смертности от ишемической болезни сердца [23]. По данным С. Димитрова и соавт. [19], смертность от острого инфаркта миокарда возрастает с ростом геомагнитной активности за день до, во время и на следующий день после геомагнитных бурь. По мнению Н. Г. Клейменовой и О. В. Козыревой [25], сезонные вариации биотропности геомагнитных возмущений определяются в основном медико-биологическими факторами, в частности сезонными вариациями выработки мелатонина, повышающими устойчивость организма к негативному воздействию магнитных бурь в летнее время. Анализ данных о смертности от инфаркта и вызовах по поводу сердечно-сосудистых заболеваний показал, что биотропность магнитных бурь в зимнее время выше, чем летом. Таким образом, учитывая широкую распространенность сердечно-сосудистой патологии, представляется весьма актуальным применение хронобиоло-гического подхода, основанного на учете изменений физиoлогических показателей во времени, для выявления состояний, предшествующих клиническому проявлению заболевания; целесообразно использование хронофармакологического подхода к лечению и для оценки успешности проводимой терапии.

About the authors

O Yu Zenina

Tver State Medical University

I I Makarova

Tver State Medical University

Email: iim777@yandex.ru

Yu P Ignatova

Tver State Medical University

A V Aksenova

Tver State Medical University

References

Supplementary files