CARDIOHEMODYNAMICS CAUSED BY CHANGES IN VENOUS RETURN TO HEART OF NORTHERNERS

Abstract

In basketball players (n = 7, the average age 22 years), linear velocity of blood flow through the aortic valve (Vlin), the heart beats (HB), stroke volumes (SV) and cardiac output (CO) increased in June as compared to February. Under the orthoclinotest, Vlin, SV and CO increased, HB decreased. Clinoorthotests caused a decrease in Vlin and SV.

Full Text

Для человека, проживающего на Севере, судя по результатам исследований биоэлектрических процессов в миокарде и системного кровообращения, характерны выраженные функциональные особенности сердечно-сосудистой системы [2—7, 10, 13]. Показано, в частности [3, 4], что изменение венозного возврата крови к сердцу в холодный сезон года сопровождается замедлением предсердно-желудочкового проведения возбуждения, изменением процессов де- и реполяризации миокарда, более выраженной реактивностью сосудов капиллярной сети в дистальных отделах нижних конечностей. В этой связи особый интерес представляет временная организация функционального ответа кардиоваскулярной системы и определение значимости миогенного механизма ауторегуляции сердца, обеспечивающего эффективность гомеостаза в системе кровообращения у северян в ответ на вызванные изменения венозного возврата. Поскольку такого рода исследования в клинической практике и в экспериментах проводят с применением постуральных проб [3, 4, 8, 9], целью настоящего исследования стало изучение кардиогемодинамики человека при изменении венозного возврата крови к сердцу с помощью постуральных проб в контрастные по температуре сезоны года. Методы В исследованиях дважды — в феврале и июне — участвовали одни и те же студенты ФГБОУ ВПО «Сыктывкарский государственный университет» (n = 7), занимающиеся баскетболом, их возраст в среднем 22 (17—25) года, масса тела — 83,3 (68,4—100,6) кг, длина тела — 190,4 (184—198) см. Климатические условия в период проведения исследований: Февраль Июнь Температура, °C —15,8 15,7 Влажность воздуха, % 76 75 Атмосферное давление, мм рт.ст. 748 747 Исследования проводились с информированного согласия испытуемых в кабинете функциональной диагностики при температуре воздуха в помещении (20 ± 1,0) °С. Изучали ответную реакцию кардиогемодинамики на постуральное изменение венозного возврата к сердцу. Действие постуральных проб заключалось в поэтапном изменении положения тела путём активной ортоклиностатической (ОКП) и далее клиноортостатической (КОП) пробы. Позиция 1, исходное фоновое состояние, — стоя. Позиция 2 — изменение положения тела из исходного в горизонтальное, лёжа на левом боку, — ОКП. Позиция 3 — изменение положения тела испытуемого из исходного горизонтального в вертикальное стоя — КОП. Параметры кардиогемодинамики регистрировали на первой минуте после каждого изменения положения тела. В каждом из них испытуемые находились в течение 5 минут. Тип проведённого исследования — поперечное. Методом эхокардиографии измеряли переднезадний размер корня аорты в фазу систолы, размер 48 Экология человека 2013.12 Медицинская экология открытия створок аортального клапана в начальной максимальной фазе их раскрытия и частоту сердечных сокращений (ЧСС) в М-модальном режиме в парастер-нальной позиции, по длинной оси левого желудочка [14]. Количественные параметры внутрисердечного кровотока — линейную скорость ^лин) и время трансаортального кровотока в корне аорты в проекции максимального раскрытия створок аортального клапана в фазу систолы измеряли в импульсном режиме допплеровского исследования на ультразвуковом сканере Sonoace 8000EX фирмы Medison (Корея), датчиком 3,5 мг в общепринятой позиции [14]. По стандартным формулам [14] рассчитывали ударный (УО) и минутный (МОК) объем крови. Различия между попарно связанными вариантами исследованной выборки и нулевую гипотезу оценивали с помощью W-критерия Вилкоксона [11]. Проверка на нормальность распределения признака при n = 7 проведена графически для двух сравниваемых групп (зима, лето). Распределение асимметричное и отличается от нормального. Для расчетов использован непараметрический критерий, число попарных сравнений для каждого из исследуемых показателей равно 1 (зима, лето). Поэтому критическому уровню статистической значимости для определения выбранного нами коэффициента ранговой корреляции Спирмена rs соответствует p = 0,05. Результаты обрабатывали с помощью программ Statistica (версия 6.0, Stat Soft Jnc. 2001). Данные представлены как среднее арифметическое и стандартное отклонение (М ± SD). Результаты Показатели кардиогемодинамики испытуемых в исходном положении (1, стоя) различаются следующим образом (таблица). В феврале у пяти человек из семи отмечена меньшая ^ин и в половине случаев меньшие, чем в июне, УО и МОК. При этом ЧСС в феврале у большинства испытуемых статистически значимо ниже по сравнению с июнем. По-видимому, в относительно комфортный по температуре период года преобладание симпатической регуляции сердечной деятельности определяет мощность выброса и величину венозного возврата, формируя повышенный кровоток в аорте и МОК. Предполагается, что обнаруженные особенности кардиогемодинамики могут быть связаны с индивидуальной реакцией кардиоваскулярной системы на отставленное воздействие низких температур внешней среды и тренировочного цикла на организм испытуемых. В ответ на ОКП в феврале и июне обнаружено, что быстрая реакция кардиогемодинамики на первой минуте исследования характеризовалась повышением ^ин и УО (р < 0,05). Понижение ЧСС (в среднем на 22 %) не ограничивает роста производительности работы сердца (МОК), оно, очевидно, в большей мере связано с увеличением объемной скорости кровотока. При проведении активной КОП обнаружены иные изменения гемоциркуляции. Под влиянием гравитации, за счет увеличения гидростатического давления, вены нижней части тела расширяются. Вследствие этого понижается венозный возврат крови к сердцу, объемное Функциональные показатели кардиогемодинамики испытуемых ФИО Февраль Июнь Фон ОКП КОП Фон ОКП КОП Vm, см/с Б.Н.И. 64,4 97,3 71,0 77,6 98,5 68,6 Х.К.М. 69,0 88,7 54,7 81,4 90,0 49,6 ж.рв. 76,1 99,2 71,9 78,9 103,8 74,6 П.В.Е. 60,4 84,5 64,3 66,1 82,1 73,4 Е.М.П. 89,1 118,4 95,5 74,6 124,2 65,9 М.А.В. 69,5 113,4 102,4 76,8 110,4 74,6 М.Д.А. 89,0 104,4 80,9 84,2 113,9 70,8 M 73,9 100,8 77,2 77,1 103,3 68,2 SD 11,4 12,3 16,9 5,8 14,4 8,8 УО, см3 Б.Н.И. 79,5 111,9 87,7 95,8 128,1 84,7 Х.К.М. 77,9 105,8 65,2 90,3 116,0 60,2 ж.рв. 103,3 110,0 84,2 98,3 140,8 87,4 П.В.Е. 58,6 87,7 64,9 73,3 86,1 64,4 Е.М.П. 106,2 159,3 107,9 78,2 145,5 73,1 М.А.В. 93,5 143,7 122,1 79,8 148,5 84,3 М.Д.А. 87,2 116,8 84,8 93,3 126,3 78,5 M 86,6 119,3 88,1 87.0 127,3 76,1 SD 16,4 24,2 20,9 9,8 21,6 10,6 МОК, см3/мин Б.Н.И. 6283,1 7050,6 7540,8 10637,7 11656,3 9742,8 Х.К.М. 7637,5 7089,2 6654,3 9478,2 7541,9 6022,6 ж.рв. 7024,1 5939,8 6229,3 6978,8 8027,3 6814,5 П.В.Е. 5744,4 5703,6 6942,7 9523,4 5765,2 7275,8 Е.М.П. 8393,8 10992,5 8306,5 8839,6 8001,2 7820,7 М.А.В. 6917,4 8336,2 8790,0 6061,8 6387,7 7163,0 М.Д.А. 7239,7 7712,4 8055,0 7094,7 8334,2 7220,2 M 7034,3 7546,3 7502,7 8373,5 7959,1 7437,1 SD 865,7 1777,6 936,7 1673,4 1883,0 1154,7 ЧСС, уд./мин Б.Н.И. 79 63 86 111 91 115 Х.К.М. 98 67 102 105 65 100 ж.рв. 68 54 74 71 57 78 П.В.Е. 98 65 107 130 67 113 Е.М.П. 79 69 77 113 55 107 М.А.В. 74 58 72 76 43 85 М.Д.А. 83 66 95 76 66 92 M 82,7 63,1 87,6 97,4 63,4 98,6 SD 14,5 5,3 14,0 23,0 14,8 14,2 кровенаполнение правых и соответственно левых отделов сердца. Процесс сопровождается уменьшением ^ин и как, следствие, снижением УО крови. При сравнении функциональных связей между показателями кардиогемодинамики по сезонам (рисунок) выясняется, что корреляции, рассчитанные по ^ин и УО за июнь, в 2—4 раза меньше, чем данные за февраль. Корреляции по МОК в июне понижены по сравнению с февралем в тех экспериментах, в которых применяли ОКП. По результатам с КОП значимой реакции не обнаружено. Обсуждение результатов Эколого-климатические условия Севера создают избыточное напряжение в организме человека и его 49 Медицинская экология Экология человека 2013.12 Корреляции между показателями кардиогемодинамики в зависимости от постуральных проб в феврале и июне: А — линейная скорость кровотока через аортальный клапан, см/с; Б — ударный объем, см3; В — минутный объем крови, см3/мин, при действии ортоклиноста-тической (1) и клиноортостатической (2) проб. Примечание. 1 — по вертикали — данные при положении испытуемых стоя; по горизонтали — при положении лёжа. 2 — по вертикали - данные при положении испытуемых лёжа; по горизонтали - при положении стоя. сердечно-сосудистой системы, являющейся индикатором эффективности адаптации при выполнении физических нагрузок [1, 12]. При ОКП установленные факты свидетельствуют, с одной стороны, о снижении гидростатического сопротивления крови в артериальном и венозном сосудистом русле, а с другой - об ослаблении базального тонуса резистивных артерий среднего и мелкого калибра и о перераспределении крови в емкостных сосудах с усилением венозного возврата крови к сердцу. Очевидно, что эти процессы обусловлены вагусной и барорецепторной регуляцией сосудов [7]. Отрицательный хронотропный эффект сердца, способствующий компенсаторному снижению гемоциркуляции при ОКП, в первую минуту исследования приводит к понижению производительности работы сердца, но, по-видимому, недостаточен для стабилизации гемоциркуляции по сравнению с исходными значениями. Как и в исходном состоянии, в реакции на ОКП проявляются индивидуальные сезонные различия. Под действием КОП изменения в кардиогемодинамике проявляются в активной компенсации кровоснабжения органов и систем. По сигналу с барорецепторов аортальной, синокаротидной зон и венозной части сосудистого русла сужаются резистивные сосуды, повышая периферическое сосудистое сопротивление. При этом, как нами было обнаружено, в быстрой перестройке кардиогемодинамики хронотропный компенсаторный эффект сердечной деятельности в первую минуту исследования оказался близким к ритму сердечных сокращений в исходном состоянии. Наряду с этим замечена индивидуальная реакция кардиогемодинамики на ортопробу (см. рисунок). По-видимому, сниженные в положении КОП параметры кардиогемодинамики вне зависимости от сезона компенсируются «отсроченной» во времени мобилизацией систолической функции миокарда, что характеризует функциональную инертность механизма гетеро- и гомеометрического миогенного контура ауторегуляции деятельности сердца в первую минуту приспособления кардиогемодинамики к ортостатическому положению тела. Данные о динамике корреляций по сезонам согласуются с результатами, полученными ранее [4]. На основании особенностей биоэлектрических процессов в миокарде было высказано предположение о том, что в холодный период года функциональная мобилизация миогенного механизма ауторегуляции деятельности сердца в ответ на вызванное понижение венозного возврата сопряжено с повышением физиологических затрат организма и, по-видимому, с большим напряжением этого звена в поддержании гомеостаза. Таким образом, в ходе проведённых нами экспериментов установлено, что при усилении венозного возврата к сердцу интракардиальная реакция сопровождается повышением производительности сердца при сниженной ЧСС и имеет индивидуальные отличия. 50 Экология человека 2013.12 Медицинская экология При ограничении венозного возврата к сердцу обнаружена индивидуальная функциональная инертность миогенного механизма ауторегуляции в восстановлении сниженной кардиогемодинамики. По-видимому, миогенный механизм ауторегуляции сердца при ограничении венозного возврата имеет больший временной лимит в организации гомеостаза сердечнососудистой системы северян, чем это необходимо при повышенной венозной гемоциркуляции в организме. Зимой в отличие от лета большая инертность миоген-ного механизма ауторегуляции сердца, вероятно, связана с более низким исходным уровнем кардиогемодинамики.