Adaptive reactions of heart rate regulation for functional tests with breath holding



Cite item

Full Text

Abstract

Synchronization of biorhythms in living organisms is of particular interest to researchers from the standpoint of adaptation theory. The purpose of the work was to identify the characteristics of the response of regulatory influences on the heart rhythm during tests with arbitrary breath holding during inhalation and exhalation. Materials and methods. The study involved 21 students aged 20.64 ± 1.14 years, body weight 67.19 ± 12.98 kg, height 172.29 ± 7.63 cm, of which 9 were boys and 12 girls. The study involved five-time sequential recording of ECG made by “Varicard 3.0” hardware - software complex in the subject’s sitting position after a five-minute rest: 1 – initial state; 2 – voluntary holding of breath while inhaling; 3 – state of rest; 4 – voluntary breath holding while exhaling; 5 – state of rest. Mathematical analysis of the heart rhythm was carried out with the use of “Varicard 3.0” hardware and software complex; the analysis took into account statistical parameters of the heart rhythm (HR; Meаn; SDNN; CV; RMSSD; pNN50; Mo; AMo50,; SI), indicators of spectral frequency analysis (TP ; HF; LF; VLF; LF/HF; VLF/HF; IC). Results. HRV decreased during the breath holding period, while at rest it increased in all types of groups (according to Shlyk N.I., 2009). Differences: in type I group after a breath-hold test during the rest period, eutonia was observed according to spectral analysis (HF = LF). Statistical and time analysis data in this group demonstrated an increase in the contribution of the parasympathetic component to HRV (RMSSD, pNN50, SDNN, CV), creating the prerequisites for increased heart rate variability. In type II group, after breath-holding tests, a slight decrease in sympathetic activity was observed. At the same time, a tense pattern of autonomic regulation was observed during the exhalation breath-hold test, which may indicate a reduced functional state of the regulatory systems. Type III group was characterized by a sharp increase in sympathetic activation in the test with breath holding during inhalation, followed by a soft correction during breath holding during exhalation, which can be regarded as an adequate response of the body to the load. At rest after the test, the regulation pattern returned to the original state with a moderate predominance of parasympathetic activity and with a more favorable level of heart rate variability for the body.

Conclusion. Adaptive reactions of the HRV are manifested by the increase in sympathetic activation, which is subsequently replaced by a compensatory activation of the parasympathetic division of the ANS during normal breathing. Despite the unidirectional nature, the severity of the reactions varies depending on the group ranking adopted by us.

Full Text

Исследование синхронизации биологических ритмов в живых организмах, жизнедеятельность которых обусловлена взаимодействием большого числа сложных ритмических процессов, в том числе, и с участием внешних пульсационных эффектов, вызывает особый интерес исследователей с позиций теории адаптации [1]. Взаимосвязь функциональных систем, осуществляющих кислородтранспортную функцию, синхронизация их деятельности используется биологическими объектами с целью оптимизации адаптационных механизмов в экстренных ситуациях, что позволяет организму настроить деятельность физиологических систем на приспособление к изменившимся условия среды. Примером такого взаимодействия между различными физиологическими ритмами является функционирование сердечно-сосудистой системы человека, как результирующий эффект регуляторных процессов. Наиболее значимыми колебательными процессами, определяющими ее динамику, являются вариабельность сердечного ритма и дыхания [2, 3]. Разнообразие типов реагирования сердечно-сосудистой системы на различные средовые воздействия закономерно привлекает внимание исследователей, предпринимающих попытки систематизации и классификации типов реакций. Заслуживает внимания предложенная Н.И. Шлык [4] оценка функционального состояния регуляторных систем организма у здоровых людей по данным вариабельности сердечного ритма, в которой выделено 4 типа регуляции сердечного ритма.

Периодическая физиологическая гипоксия/гиперкапния развивается не только при интенсивной деятельности любой физиологической системы, но и в условиях относительного покоя, о чем свидетельствует постоянное наличие молочной кислоты в крови [5]. Периодические колебания напряжения кислорода и углекислого газа характерны для многих форм деятельности (трудовой, спортивной и др.), что, возможно, играет роль рефлекторного раздражителя и, в зависимости от меры и скорости развития, может вызывать как возбуждение, так и торможение нервных центров [6, 7, 8]. Принято считать, что гипоксический и гиперкапнический стимулы в процессах регуляции физиологических функций в определенных пределах усиливают друг друга [9]. Известно, что умеренная гипоксия стимулирует хеморецепторы каротидных зон и повышает симпатоадреналовые воздействия на сердце, что отражает модулирующее влияние вегетативной нервной системы на механизмы адаптации к гипоксии-гиперкапнии [10, 11]. В доступной литературе известно много работ, посвященных особенностям вариабельности ритма сердца в измененной газовой среде [12, 13], у спортсменов [14, 15, 16] и т.д.

Целью нашей работы было выявление особенностей реагирования регуляторных влияний на ритм сердца при пробах с произвольной задержкой дыхания на вдохе и на выдохе.

Материалы и методы. В исследовании принимали участие 21 студент ФГБОУ ВО РязГМУ Минздрава России в возрасте 20,64 ±1,14 лет, масса тела 67,19±12,98 кг, рост 172,29±7,63см, из них 9 юношей и 12 девушек. Все обследованные дали информированное согласие на проведения исследования, на момент обследования были практически здоровы, не имели хронических заболеваний. Исследование одобрено Этическим комитетом ФГБОУ ВО РязГМУ Минздрава России, соответствовало этическим стандартам, разработанным в соответствии с Хельсинской декларацией Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» с поправками 2000 года и «Правилами клинической практики в Российской Федерации», утвержденными Приказом Минздрава РФ от 19.06.2003 г. № 266.

В исследовании проводилась пятикратная последовательная регистрация ЭКГ аппаратно-программным комплексом «Варикард 3.0» в положении испытуемого сидя после пятиминутного отдыха: 1 – исходное состояние; 2 – произвольная задержка дыхания на вдохе; 3 – состояние покоя; 4 – произвольная задержка дыхания на выдохе; 5 – состояние покоя. С использованием аппаратно-программного комплекса «Варикард 3.0» проведен математический анализ ритма сердца, в анализе учитывались статистические параметры ритма сердца (HR, уд/мин – частота сердечных сокращений; Меаn, мс – среднее значение всех R-R интервалов в выборке; SDNN, мс – среднее квадратичное отклонение всех R-R интервалов; CV, % – коэффициент вариации; RMSSD, мс – квадратный корень суммы разностей последовательных R-R интервалов; pNN50, % – процентная представленность эпизодов различия последовательных интервалов более, чем на 50 мс; Mo, мс – мода, наиболее вероятный уровень функционирования сердечно-сосудистой системы; AMo50, %/50 мс – амплитуда моды, условный показатель активности симпатического звена регуляции; SI – стресс-индекс, степень напряжения регуляторных систем), показатели спектрального частотного анализа (TP, мс2 – суммарная мощность спектра; HF, % – относительная мощность высокочастотной составляющей спектра (дыхательные волны); LF, % – относительная мощность низкочастотной составляющей спектра; VLF, % - относительная мощность «очень» низкочастотной составляющей спектра; LF/HF – индекс вагосимпатического взаимодействия; VLF/HF – индекс соотношения VLF к HF; IC – индекс централизации , IC = (HF+LF)/VLF)).

Результаты. Проведенный анализ полученных данных в целом по группе не выявил статистически значимых различий между этапами исследования, следующим шагом был анализ различий в группах, ранжированных по полу. Однако и эта попытка не увенчалась успехом. Следовательно, возникла необходимость поиска критерия, позволяющего выявить особенности реагирования ритма сердца на изменения функционального состояния. За основу ранжирования была взята оценка функционального состояния регуляторных систем организма у здоровых людей по данным вариабельности сердечного ритма [4] в исходном состоянии. Было выделено три группы испытуемых: I тип – 7 человек, II тип – 8 человек, III тип – 6 человек. Испытуемых с IV типом не было. Весь дальнейший анализ проводился исходя из данного ранжирования.

 

Таблица 1

Статистические и временные параметры вариабельности сердечного ритма в зависимости от типа регуляции по Шлык Н.Н. (Me [Q1; Q3]) – I тип (N=7)

 

Исх. сост.

ЗД вдох

Покой 2

ЗД выдох

Покой 3

р

1

2

3

4

5

 

Mean, мс

756,80

(638,65;

888,83)

743,00

(619,92;

788,96)

742,32

(657,65;

877,11)

672,24

 (645,13;

934,65)

772,61

(667,44;

907,19)

 

HR, уд/мин

79,28

(67,50;

93,94)

80,75

(76,05;

96,79)

80,83

(68,41;

91,23)

89,25

(64,19;

93,01)

77,66

(66,13;

89,89)

 

RMSSD, мс

26,91

(23,89;

43,34)

20,06

(18,79;

30,11)

31,81

(25,72;

43,56)

24,84

(17,65;

42,40)

34,23

(26,88;

43,22)

 

pNN50, %

6,57

(2,75;

19,26)

3,70

(1,39;

11,94)

11,65

(4,99;

21,55)

6,06

(0,00;

9,62)

10,64

 (3,32;

19,27)

 

SDNN, мс

46,85

(39,61;

49,27)

59,88

(50,58;

83,77)

57,75

(44,73;

63,92)

56,19

(30,05;

101,61)

60,94

(49,97;

67,16)

1-2-0,043

CV, %

6,34

(4,94;

6,76)

9,77

(6,64;

10,83)

6,59

(6,49;

9,72)

5,76

(4,19;

15,11)

7,28

(6,21;

7,89)

1-2-0,028

Mo, мс

742,86

(638,16;

884,99)

719,38

(567,75;

854,72)

723,67

(674,67;

894,66)

670,99

(636,97;

948,62)

732,46

(665,09;

900,58)

 

AMo50, %/50 мс

44,90

(41,58;

47,30)

44,56

(30,09;

76,74)

39,96

(31,55;

48,94)

47,32

(24,34;

93,15)

37,29

(31,50;

43,93)

 

SI

119,44

(104,78;

143,09)

167,79

(60,25;

237,09)

81,88

 (62,63;

137,69)

127,27

(42,10;

307,17)

71,13

(57,90; 131,31)

 

 

В группе с I типом результирующий эффект функционирования сердечно-сосудистой системы (HR) не имел статистически значимых различий между пробами, однако поддерживался различными механизмами. В исходном состоянии эта группа по всем статистическим показателям находилась в пределах нормативных значений для здоровых людей данной возрастной группы. Статистически значимые различия были получены по параметру SDNN между исходным состоянием и пробой задержки дыхания после вдоха (р=0,043) и коэффициентом вариации (р=0,028). Изменения других статистических и временных параметров между пробами носили характер тенденции вследствие индивидуального разброса имели волнообразный вид повышения (SDNN, CV, SI) и снижения (RMSSD, pNN50, %) во время задержки дыхания и фаз покоя после дыхательных проб.

 

Таблица 2

Параметры спектрального анализа и интегральные параметры вариабельности сердечного ритма в зависимости от типа регуляции

по Н.Н. Шлык (Me [Q1; Q3]) – I тип (N=7)

 

Покой 1

ЗД вдох

Покой 2

ЗД выдох

Покой 3

р

1

2

3

4

5

 

TP, мс2

1677,85

(1280,41;

22142,88)

1538,11

(763,52;

3405,71)

2621,73

(1758,22;

3562,55)

979,61

(647,46;

2597,23)

2542,02

(1437,99;

3327,19)

 

HF, %

25,62

(21,69;

49,32)

16,99

(10,31;

19,74)

27,25

(22,75;

33,88)

13,45

(10,83;

34,89)

33,24

(17,02;

49,95)

1-2-0,028

LF, %

51,72

(37,17;

56,94)

67,68

(48,73;

78,48)

42,03

(34,12;

51,59)

54,79

(46,79;

69,96)

34,49

(32,43;

60,50)

 

VLF, %

20,12

(13,63;

23,99)

15,32

(11,78;

40,96)

31,48

(13,51;

37,38)

6,70

(2,32;

40,18)

21,50

(15,55;

36,82)

 

LF/HF

2,22

(0,75;

2,38)

3,98

(3,05;

4,72)

1,39

(1,13;

3,05)

1,86

(1,21;

8,17)

1,82

(0,69;

3,46)

2-3-0,023

VLF/HF

0,68

(0,27;

1,05)

0,90

(0,09;

3,97)

1,31

(0,29;

1,55)

0,16

(0,01;

4,58)

0,89

(0,31;

2,11)

 

IC

2,90

(1,03

;3,61)

4,88

(4,07;

8,69)

2,67

(1,95;

3,39)

6,43

(1,23;

8,23)

2,01

(1,01;

4,88)

1-2-0,028

 

Оценка изменений спектрального анализа в I группе показала аналогичную волнообразную динамику: во время задержки дыхания, как на вдохе, так и на выдохе, повышался уровень LF%, LF/HF, IC, затем снижался в периоды покоя после дыхательных проб. Снижения показателей во время проведения дыхательных проб наблюдалось для HF %, VLF, % с последующим повышением в периоды покоя. Статистически значимые изменения представлены в табл.2. В целом, во всех пробах, за исключением последней (покой после задержки дыхания на выдохе), наблюдалось доминирование низкочастотной составляющей – LF.

 

Таблица 3

Статистические и временные параметры вариабельности сердечного ритма в зависимости от типа регуляции по Шлык Н.Н. (Me [Q1; Q3]) – II тип (N=8)

 

Покой 1

ЗД вдох

Покой 2

ЗД выдох

Покой 3

р

Mean, мс

633,05 (620,97; 734,16)

703,76

(586,21;

772,17)

682,76

(654,61;

734,19)

703,95

(641,86;

736,35)

671,90

(648,34;

719,34)

 

HR, уд/мин

94,79

(81,74;

96,63)

85,36

(77,83;

102,38)

87,89

(81,82;

91,69)

85,26

(81,51;

93,55)

89,29

(83,47;

92,55)

 

RMSSD, мс

28,09

(16,30;

33,91)

22,64

(15,36;

36,34)

35,45

(20,19;

51,35)

20,98

(15,89;

33,26)

26,57

(20,26;

33,56)

2-3-0,049

3-4-0,025

pNN50, %

6,72

(4,62;

13,14)

4,39

(2,27;

11,71)

14,61

(2,72;

25,88)

2,28

(0,8;

8,4)

4,87

(2,43;

9,17)

3-4-0,025

SDNN, мс

43,63

(31,30;

47,46)

59,29

(45,53;

70,56)

64,39

(37,16;

68,95)

52,03

(45,65;

74,79)

41,69

(32,94;

54,69)

1-2-0,041

CV, %

5,94

(5,04;

7,50)

8,43

(7,41;

9,54)

8,81

(5,74;

9,47)

7,24

(6,98;

10,16)

6,17

(4,90;

7,69)

1-2-0,012

Mo, мс

632,36

(611,58;

710,94)

709,56 (568,25;

807,32)

701,36 (636,09;

710,40)

661,72

(618,54;

725,69)

667,86

(650,16;

701,83)

 

AMo50, %/50 мс

55,96

(44,85;

72,62)

39,70 (34,62;

57,70)

38,58

(32,55;

58,74)

57,21 (46,69;

65,18)

51,77

(44,52;

62,81)

 

SI

175,90

(132,26;

326,41)

108,83 (81,02;

267,97)

88,33

(60,61;

228,56)

235,69

(131,16;

312,89)

164,52

(118,91;

268,92)

3-4-0,049

 

В группе II типа в исходном состоянии HR была выше нормативных значений, затем, после проведения дыхательных проб, снизилась на уровне тенденции, тем не менее, оставаясь на верхней границе нормы. По всем остальным параметрам наблюдалась волнообразная динамика, аналогичная группе I типа. Количество статистически значимых отличий параметров между пробами представлено в табл.3. Кроме того, следует обратить внимание на более высокий SI по сравнению с группой I типа (р=0,046) в исходном состоянии, его снижение во время пробы с задержкой дыхания на вдохе и статистически значимое повышение (р=0,049) во время пробы с задержкой дыхания на выдохе.

 

Таблица 4

Параметры спектрального анализа и интегральные параметры вариабельности сердечного ритма в зависимости от типа регуляции

по Шлык Н.Н. (Me [Q1; Q3]) – II тип (N=7)

 

Исх. сост.

ЗД вдох

Покой 1

ЗД выдох

Покой 2

р

1

2

3

4

5

TP, мс2

1331,65

(666,19;

2021,41)

2091,17

(1621,49;

2890,1)

2453,25

(1216,36;

4322,62)

1730,68

(913,75;

2796,68)

1546,27

(981,37;

2306,40)

 

HF, %

47,54

(29,74;

60,54)

14,38

(8,78;

19,26)

50,73

(24,79;

62,74)

16,12

(11,83;

23,37)

34,28

(21,71;

58,78)

1-2-0,017

2-3-0,012

3-4-0,035

4-5-0,017

LF, %

40,39

(30,64;

61,36)

55,98

(39,36;

64,46)

34,68

(27,75;

45,23)

76,82

(57,24;

83,23)

43,51

(32,48;

61,50)

2-3-0,012

3-4-0,025

VLF, %

9,97

(7,49;

12,32)

25,55

(21,44;

35,69)

15,43

(6,33;

24,54)

5,32

(2,63;

16,34)

13,19

(7,73;

19,26)

1-2-0,013

LF/HF

0,85

(0,51;

2,39)

4,11

(2,77;

8,58)

0,65

(0,46;

2,43)

4,43

(2,23;

7,03)

1,35

(0,56;

3,05)

1-2-0,036

3-4-0,049

4-5-0,049

VLF/HF

0,20

(0,15;

0,39)

1,74

(1,19;

2,85)

0,35

(0,11;

1,72)

0,45

(0,17;

0,75)

0,57

(0,16;

0,85)

1-2-0,012

IC

1,10

(0,66;

2,74)

6,47

(4,20;

10,56)

0,98

(0,59;

4,21)

5,24

(3,48;

7,63)

1,92

(0,72;

3,95)

1-2-0,011

 

Оценка волновой структуры группы II типа в исходном состоянии принципиально отличалась от группы I типа. Вклад волн HF и LF был практически равным (47,54% и 40,39%), в то время как в группе I типа доминировали LF волны (51,72% против 25,62% HF). Динамика показателей спектрального анализа не имела принципиальных отличий от группы I типа, различаясь лишь большим количеством статистически значимых отличий между пробами (табл.4). Особенности паттерна волновой структуры ВРС продемонстрировал значительное увеличение вклада LF во время задержки дыхания, как после вдоха, так и после выдоха.

 

Таблица 5

Статистические и временные параметры вариабельности сердечного ритма в зависимости от типа регуляции по Шлык Н.Н. (Me [Q1; Q3]) – III тип (N=6)

 

Покой 1

ЗД вдох

Покой 2

ЗД выдох

Покой 3

Р

 

1

2

3

4

5

Mean, мс

791,82

(720,64;

844,41)

717,44

(700,62;

832,06)

781,86 (726,27;

847,54)

749,11

(647,65;

773,83)

795,54

(763,98;

826,40)

 

HR, уд./мин.

75,776

(71,06;

83,26)

83,64

(72,11;

85,64)

76,74

(70,79;

82,61)

80,11

(77,54;

92,64)

75,42

(72,60;

78,54)

 

RMSSD, мс

52,275

(38,57;

73,18)

30,77

(28,27;

57,87)

70,30

(44,78;

81,97)

43,93

(22,58;

59,54)

60,99

(44,06;

66,90)

2-3-0,041

3-4-0,028

pNN50, %

32,27

(17,41;

47,71)

9,68

(3,57;

14,00)

35,28

(22,45;

49,75)

13,46

(5,79;

18,18)

32,42

(22,99;

40,64)

1-2-0,041

2-3-0,041

SDNN, мс

80,79

(67,72;

98,21)

70,93

(57,18;

164,79)

89,51

(64,08;

103,84)

94,45

(67,49;

139,28)

85,00

(61,00;

92,08)

 

CV, %

9,45

(8,02;

13,63)

10,65

(7,41;

20,24)

11,22

(7,97;

14,30)

12,74

(10,22;

15,39)

10,04

(7,65;

11,61)

 

Mo, мс

791,61

(691,48;

866,59)

716,30

(553,23;

855,78)

800,25 (694,60;

840,99)

742,72

(660,69;

793,93)

781,46 (725,08;

803,44)

 

AMo50, %/50 мс

26,19

(22,11;

31,14)

37,64

(22,57;

42,58)

28,25

(20,35;

32,35)

38,56

(26,04;

39,34)

26,10

(24,12;

29,81)

 

SI

47,71

(32,81;

53,21)

86,18

(40,61;

110,16)

41,45

(29,53;

64,11)

96,48

(28,21;

119,63)

41,38

(32,17;

54,80)

 

 

В группе III типа HR в исходном состоянии и во всех пробах была на порядок ниже по сравнению с группой II типа (на уровне тенденции). Кроме того, в данной группе SI статистически значимо (р=0,002) был ниже, чем в группе II типа и на уровне тенденции по сравнению с группой I типа. Напротив, CV в исходном состоянии был статистически значимо (р=008) выше по сравнению с группами II и III типов, в состоянии покоя после задержки дыхания на выдохе (р=0,023) по сравнению с группой II типа. Динамика изменения показателей между пробами носила характер, аналогичный группам I и II типов.

Таблица 6

Параметры спектрального анализа и интегральные параметры вариабельности сердечного ритма в зависимости от типа регуляции

по Шлык Н.Н. (Me [Q1; Q3]) – III тип (N=6)

 

Покой 1

ЗД вдох

Покой 2

ЗД выдох

Покой 3

р

1

2

3

4

5

TP, мс2

3881,79

(3429,27;

5897,59)

2903,19

(2032,30;

10935,78)

5726,99

(3226,22;

10485)

1840,21

(965,20;

3524,57)

4728,37

(3436,93;

6705,96)

 

HF, %

48,09

(30,82;

64,90)

15,17

(8,44;

19,08)

47,41

(32,15;

61,15)

33,03

(19,99;

43,59)

49,19

(30,06;

57,01)

 

LF, %

33,74

(25,97;

48,98)

63,67

(44,44;

73,77)

40,14

(25,87;

46,82)

53,65

(39,67;

70,75)

38,06

(20,69;

52,45)

 

VLF, %

11,29

(9,13;

13,53)

17,95

(15,79;

24,07)

14,44

(9,01;

18,21)

7,86

(1,69;

19,76)

18,58

(12,25;

22,30)

 

LF/HF

0,91

(0,40;

1,40)

4,58

(2,35;

8,74)

0,86

(0,42;

1,54)

1,64

(0,96;

3,92)

0,77

(0,36;

1,92)

 

VLF/HF

0,28

(0,14;

0,36)

1,73

(1,26;

1,93)

0,27

(0,20;

0,57)

0,32

(0,07;

0,75)

0,37

(0,33;

0,41)

2-3-0,041

IC

1,19

(0,54;

2,24)

6,03

(4,24;

10,84)

1,12

(0,64;

2,11)

2,16

(1,29;

4,00)

1,04

(0,75;

2,37)

 

 

Спектральный анализ в группе III типа (табл.6) выявил отличительную особенность вклада HF% и LF% составляющих в исходном состоянии: доминирование HF% в 1,4 раза. Во время задержки дыхания на вдохе данное соотношение изменилось диаметрально противоположно. В трех последующих пробах соотношение менялось, но не так кардинально. В состоянии покоя после задержки дыхания на выдохе вклад HF% и LF% приближался к исходному состоянию.

Обсуждение результатов. Литература, посвященная вариабельности ритма сердца (ВРС), указывает на то, что повседневные проблемы, которые увеличивают стресс и снижают ВРС, оказывают негативное влияние на физическое и психологическое благополучие, ухудшая здоровье сердечно-сосудистой системы и снижая качество жизни [17]. Следует сразу оговориться, что, оценивая вариабельность ритма сердца, мы можем говорить только о вегетативной регуляции сердца, не экстраполируя на весь организм [18]. Высокая ВСР является признаком хорошей адаптивности сердечно-сосудистой системы, что позволяет человеку приспосабливаться к внутренним и внешним изменениям, напротив, снижение ВСР указывает на ухудшение приспособительных механизмов [19, 20, 21]. В нашем исследовании, с учетом ранжирования групп на основе оценки функционального состояния регуляторных систем организма у здоровых людей по данным вариабельности сердечного ритма в исходном состоянии, получены данные, указывающие на однонаправленность реагирования регуляторных механизмов на пробы с задержкой дыхания во всех трех типах групп. В период задержки дыхания ВРС снижалась, в состоянии покоя повышалась. Однако следует заметить, что паттерны регуляции ритма сердца отличались. В группе I типа (с умеренным преобладанием симпатической и центральной регуляции сердечного ритма) пробы с задержкой дыхания, в конечном итоге, к периоду покоя привели к эутонии по данным спектрального анализа (HF = LF). Данные статистического и временного анализа в этой группе также демонстрировали повышение вклада парасимпатической составляющей в ВРС (RMSSD, pNN50, SDNN, CV), что создавало предпосылки для усиления вариабельности ритма сердца.

В группе II типа (с выраженным преобладанием симпатической регуляции сердечного ритма, даже с признаками вегетативной дисфункции по Н.И. Шлык (2009) после проведения проб с задержкой дыхания наблюдалось некоторое снижение симпатической активности. В то же время, обращает на себя внимание, напряженный паттерн вегетативной регуляции во время проведения пробы с задержкой дыхания на выдохе, что может указывать на сниженное функциональное состояние регуляторных систем.

Для группы III типа (с умеренным преобладанием парасимпатической активности) было характерно резкое повышение симпатической активации в пробе с задержкой дыхания на вдохе (LF% 63,67 против 15,17 HF %) с последующей мягкой коррекцией (LF% 53,65 против 33,03HF %) во время задержки дыхания на выдохе, что можно расценивать как адекватную реакцию организма на нагрузку. В состоянии покоя после проведенной пробы с задержкой дыхания на выдохе вегетативный паттерн регуляции вернулся к исходному с умеренным преобладанием парасимпатической активности и, соответственно, с более благоприятным для организма уровнем вариабельности ритма сердца. Преобладание HF-компонента в структуре ВСР, согласуется с представлениями об адаптационно-трофическом защитном действии блуждающих нервов на сердце и является показателем индивидуальной устойчивости здорового организма к физическим нагрузкам и другим стресс-факторам [15].

Заключение. Проведенное исследование подтвердило, что вегетативная регуляция ритма сердца реагирует на стрессорное воздействие - пробы с произвольной задержкой дыхания, вызывающие гипоксию и гиперкапнию. Адаптивные реакции ВРС проявляются повышением симпатической активации, которая, в последующем, при обычном дыхании, сменяются компенсаторным включением парасимпатического отдела ВНС. Несмотря на однонаправленный характер, выраженность реакций различается в зависимости от группы принятого нами ранжирования. В группе II типа наблюдался напряженный паттерн вегетативной регуляции во время проведения пробы с задержкой дыхания на выдохе, что может указывать на сниженное функциональное состояние регуляторных систем. В группах I и II типа адаптивные реакции целесообразны, что указывает на имеющиеся функциональные резервы кардиореспираторной системы. Несмотря на то, что дыхательная система функционирует в основном автоматически, не требуя сознательного контроля со стороны человека, она также может быть поставлена под волевой контроль [22]. Техники медленного дыхания способствуют вегетативным изменениям, увеличивая вариабельность сердечного ритма, что, вероятно более приемлемо для группы II типа [23]. Полученные данные указывают на необходимость применения дифференцированных дыхательных практик в зависимости от типа регуляции вариабельности ритма сердца.

×

About the authors

Larisa Evgenyevna Deryagina

Federal State Treasury Educational Institution of Higher Education “Moscow University of the Ministry of Internal Affairs of the Russian Federation named after V.Ya. Kikotya"

Author for correspondence.
Email: lderyagina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5522-5950
SPIN-code: 6606-6628
Scopus Author ID: 6506233281
ResearcherId: N-5766-2015

Professor, Doctor of Medical Sciences, Professor of the Department of Psychology

Russian Federation, 12 Akademika Volgina St., Moscow, 117997.

Sergey Vladislavovich Bulatetsky

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlova" of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: dr_bsv@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6023-7523
SPIN-code: 2756-9179
ResearcherId: S-1631-2016

Associate Professor, Doctor of Medical Sciences, Professor of the Department of Pathophysiology

Russian Federation, 390026 Ryazan, st. High-voltage, 9

References

  1. Zenchenko T.A. Sinkhronizatsii serdechnogo ritma cheloveka s geomagnitnymi pul'satsiyami RS5 na raznykh shirotakh / Zenchenko T.A., Iordanova M., Poskotinova L.V., Medvedeva A.A., Alenikova A.E., Khorseva N.I. // Biofizika, 2014, No. 6, str. 1186-1194.
  2. Serdechno-dykhatel'nyi sinkhronizm: new metodologicheskie i metodicheskie vozmozhnosti otsenki urovnya adaptatsii / V. M. Pokrovskii, S. V. Polishchuk, R. V. Gorbunov, E. V. Gurskaya // Fiziologicheskie problemy adaptatsii: Sb. nauch. st. - Stavropol', 2008. - S. 141-143.
  3. Odegov A.K., Bulatetskii S.V., Prisakaru M.N Upravlyaemoe dykhanie kak sposob korrektsii funktsional'nogo sostoyaniya organizma cheloveka posredstvom upravleniya variabel'nost'yu serdechnogo ritma //V sbornike: Fiziologiya - aktual'nye problemy fundamental'nykh i pr ikladnykh issledovanii. materialy Vserossiiskoi s mezhdunarodnym uchastiem nauchno-prakticheskoi konferentsii, posvyashchennoi 125-letiyu so dnya rozhdeniya akademika Petra Kuz'micha Anokhina. Volgogradskii gosudarstvennyi meditsinskii universitet. Volgograd, 2023. S. 268-271.
  4. Shlyk N.I. Serdechnyi ritm i tip regulyatsii u detei, podrostkov i sportsmenov. - Izhevsk: Izd-vo "Udmurtskii universitet", 2009. - 259 s.
  5. Gridin L. A. Sovremennye predstavleniya o fiziologicheskikh i lechebno-profilakticheskikh effektakh deistviya gipoksii i giperkapnii //Meditsina, 2016, No. 3. S.45-68.
  6. Tabarov M.S. Special reaktsii organnykh arterii i ven na gumoral'nye stimuly pri sochetannom deistvii na organizm gipoksii i gipotermii: Avtoref. dis…. Dr. med. nauk. SPb., 2003. 45 s.
  7. Chizhov A.Ya., Potievskaya V.I. Normalizuyushchii effekt normobaricheskoi gipoksicheskoi gipoksii // Fiziologiya cheloveka. 1997. T.23, No. 1. S.108-112.
  8. Chub I.S., Mil'kova A.V., Eliseeva N.S. Sostoyanie kardiorespiratornoi sistemy u studentov s razlichnoi stepen'yu ustoichivosti k gipoksii //Byulleten' fiziologii i patologii dykhaniya. 2014. No. 52. S. 8-11.
  9. Agadzhanyan N.A., Polunin I.N., Stepanov V.K., Polyakov V.N. Chelovek v usloviyakh gipokapnii i giperkapnii. Astrakhan' Moskva.: Izd. AGMA, 2001. 340 s.
  10. Ustoichivost' k gipoksii i vestibulyarnaya ustoichivost' vospitannikov i vospitannits 6-14 let sotsial'no-reabilitatsionnogo tsentra / A.V.Nenasheva [i dr.] // Vestnik YuUrGU. Seriya: Obrazovanie, zdravookhr., fiz. kul'tura. 2007. No. 2(74). S.120–124.
  11. Divert V.E., Krivoshchekov S.G., Vodyanitskii S.N. Individual'no-tipologicheskaya otsenka reaktsii kardiorespiratornoi sistemy na gipoksiyu i giperkapniyu u zdorovykh molodykh muzhchin //Fiziologiya cheloveka. 2015. T. 41. No. 2. S. 64-73.
  12. Agadzhanyan N.A., Dvoenosov V.G. Fiziologicheskie osobennosti sochetannogo vliyaniya na organizm ostroi gipoksii i giperkapnii //Vestnik vosstanovitel'noi medititsiny. 2008. No. 1 (23). S. 4-8.
  13. Divert V. E. Kardiorespiratornye reaktsii na gipoksiyu i giperkapniyu u plovtsov / V. E. Divert, T. G. Komlyagina, N. V. Krasnikova, A. B. Martynov, S. I. Timofeev, S. G. Krivoshchekov // Vestnik Novosibirskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta 2017, volume 7, no. 5, S.207-224 .
  14. Mikhailova A.V. Osobennosti pokazatelei variabel'nosti ritma serdtsa u sportsmenov s perenapryazheniem serdechno-sosudistoi sistemy //Rossiiskii kardiologicheskii zhurnal. 2020. T. 25. No. S2. S. 34.
  15. Shakhanova A.V., Koblev Ya.K., Grechishkina S.S. Osobennosti adaptatsii serdechno-sosudistoi sistemy sportsmenov raznykh vidov sporta po dannym variabel'nosti ritma serdtsa //Vestnik Adygeiskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya 4: Estestvenno-matematicheskie i tekhnicheskie nauki. 2010. No. 1. S. 105-111.
  16. Shlyk N.I. Upravlenie trenirovochnym protsessom sportsmenov s uchetom individual'nykh kharakteristik variabel'nosti ritma serdtsa // Fiziologiya cheloveka. 2016. T. 42. No. 6. S. 81-91.
  17. Davila M.I., Lewis G.F., Porges S.W. PhysioCam: a new non-contact sensor for measuring heart rate variability in clinical and field settings.Public Health Front. 2017 Nov 22;5:300. doi: 10.3389/fpubh.2017.00300.
  18. Hayano J, Yuda E. Pitfalls of assessing autonomic function using heart rate variability. J Physiol Anthropol. March 13, 2019; 38(1):3. doi: 10.1186/s40101-019-0193-2. PMID: 30867063; PMCID: PMC6416928.
  19. Bykov E.V. Osobennosti miokardial'no-gemodinamicheskogo i vegetativnogo gomeostaza u sportsmenov tsiklicheskikh vidov sporta s raznoi kvalifikatsiei /Bykov E.V., Balberova O.V., Sabir'yanova E.S., Chipyshev A.V. //Chelovek. Sport. Meditsina. 2019. T. 19. No. 3. S. 36-45.
  20. Schneider, M, Schwerdtfeger, A. Autonomic dysfunction in posttraumatic stress disorder indexed by heart rate variability: a meta-analysis. Psychol Med. 2020 September; 50(12):1937-1948. doi: 10.1017/S003329172000207X.
  21. McCraty, R., and Schaffer, F. Heart rate variability: new insights into physiological mechanisms, assessment of self-regulatory capacity, and health risk. Global Advances in Health and Medicine, 2015, 4(1), 46–61. DOI: 10.7453.
  22. Zaccaro A, Piarulli A, Laurino M, Garbella E, Menicucci D, Neri B, Gemignani A. How Breath-Control Can Change Your Life: A Systematic Review on Psycho-Physiological Correlates of Slow Breathing. Front Hum Neurosci. 2018 Sep 7;12:353. doi: 10.3389/fnhum.2018.00353.
  23. Malhotra V., Bharshankar R., Ravi N., Bhagat O.L. Acute effects on heart rate variability during slow deep breathing. Mymensingh Med J. 2021 Jan; 30(1):208-213. PMID: 33397876.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 78166 от 20.03.2020.


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies