STUDY OF THE INFLUENCE OF SEASONAL FACTORS ON HEART RATE AND TР SEGMENT OF ECG IN ADOLESCENTS IN THE CONDITIONS OF THE EUROPEAN NORTH

Full Text

Введение

Влияние факторов окружающей среды на деятельность сердца – тема, привлекающая внимание исследователей с начала прошлого века. Уже в первые десятилетия XX столетия стало очевидным, что сердцебиение не изолировано от внешних условий, а находится в сложной взаимосвязи с меняющимися метеорологическими параметрами и сезонными колебаниями. Ранние исследования, часто опиравшиеся на клинические наблюдения и эпидемиологические данные, зафиксировали корреляцию между изменениями погодных условий и частотой сердечно-сосудистых событий. Однако, ограниченные методы исследования того времени не позволяли полноценно раскрыть механизмы этого влияния. Постепенное развитие кардиологии и физиологии, совершенствование методов регистрации и анализа сердечной деятельности, а также расширение понимания адаптационных механизмов организма позволили перейти к более глубокому изучению данной проблемы. В середине и второй половине XX века исследования сосредоточились на влиянии температуры и атмосферного давления на сердечный ритм, артериальное давление и другие гемодинамические параметры [1-3].

Современные исследования используют более совершенные методы, включая электрокардиографию, холтер-мониторинг, эхокардиографию и другие инструментальные методы, что позволяет получить более точную и детальную информацию о влиянии факторов окружающей среды на функциональное состояние сердца. На сегодняшний день существует обширный массив данных о зависимости частоты сердечных сокращений и других показателей сердечной деятельности от сезонных факторов. Однако, анализ научной литературы выявляет заметные противоречия: одни исследователи подтверждают наличие выраженной сезонной динамики, другие же не находят статистически значимых различий между сезонами. Эти противоречивые результаты могут быть объяснены несколькими факторами, причем одним из ключевых является методология исследования [4-7]. Многие работы опираются на средние популяционные показатели, что приводит к нивелированию индивидуальных особенностей реакции сердечно-сосудистой системы на сезонные изменения. В результате, выраженные сезонные колебания у одних индивидов могут компенсироваться отсутствием таких колебаний у других, приводя к получению неоднозначных результатов при анализе средних значений. Кроме того, различия в методах сбора и обработки данных, различная географическая принадлежность исследуемых групп, а также неучет сопутствующих факторов (возраст, пол, состояние здоровья, уровень физической активности) могут влиять на результаты исследований и приводить к противоречивым выводам. Поэтому для более адекватной оценки сезонной зависимости сердечной деятельности необходимо учитывать индивидуальные особенности реакции организма на изменения внешних условий.

Цель. Определение соотношений между частотно-временными показателями работы сердца в январе и мае у подростков 15-16 лет.

Материалы и Методы

Исследование проведено в январе и мае 2023 года в научно-исследовательской лаборатории «Проблемы гипоксии» государственного университета им. Питирима Сорокина (Сыктывкар, 61° с.ш., 50° в.д.) при температуре воздуха в помещении +22–24 °С, в первой половине дня. Обследованы одни и те же 22 подростка 15–16 лет, учащиеся лицея (8 мальчиков и 14 девочек), без сопутствующих хронических заболеваний и в отсутствии острого заболевания в период проведения исследования, которые родились и проживают в условиях Европейского Севера. Родители (законные представители) подписали информированное согласие на обследование, где были разъяснены цель, задачи и методы работы.

Проводили запись ЭКГ с применением аппарата «Нейрософт» (Россия) во II стандартном отведении в положении обследуемых стоя (контроль) и после функциональной пробы (ФП) парасимпатического характера, в качестве которой использовали клиностатику (КСП), то есть смену положения тела из ортостаза в клиноположение. На основе записей 20 кардиоциклов каждого обследованного (n=440) на плёнках ЭКГ вручную измеряли длительность интервалов РР и сегментов ТР, в миллиметрах с пересчетом в миллисекунды для определения их длительности (50 мм = 1000 мс). Сегмент ТР измерялся от окончания зубца Т до начала зубца Р. Окончание зубца Т определялось тангенциальным методом: окончание зубца Т – точка пересечения касательной, проведенной из вершины зубца Т, и изолинии [8]. ЧСС определяли по результатам записи ЭКГ (по интервалам РР).

Статистическую обработку материала провели с помощью пакета программы Excel. Данные представлены в виде средних значений (М) и стандартного отклонения (SD). Для оценки разницы между показателями до и после ФП, а также между сезонами года, применяли уровень достоверности р<0,05.

Тема работы одобрена комитетом по этике Института физиологии Коми научного центра УРО РАН 16.02.2020 г.

Результаты

Полученные в результате исследования данные о ЧСС и длительностях сегментов ТР до и после КСП в разные сезоны года приведены в табл. 1 и 2.

Изменчивость ЧСС и длительности сегмента ТР характеризуют лимиты (min, max). ЧСС в положение стоя варьируется в январе в пределах 57 уд/мин (разница – 70% между крайними значениями), в мае находится в пределах 46 уд/мин (разница – 63% между крайними значениями). Результаты ЧСС в контроле составляют в январе и в мае в 6 случаях менее 90 уд/мин, в остальных 90 и выше. Средние значения ЧСС статистически одинаковы (табл. 1).

Таблица 1. Показатели ЧСС (уд/мин) у подростков 14-15 лет в зависимости от сезонов года

Table 1. Heart rate (beats/min) in adolescents aged 14-15 years depending on the seasons of the year

Анализ индивидуальных показателей длительности сегмента ТР в положении стоя выявил следующие индивидуальные различия: диапазон изменчивости ТР в январе составил 0,25 с (разница – примерно в 5 раз между крайними значениями), в мае – 0,24 с (разница – примерно в 3 раза между крайними значениями). Длительность сегмента ТР (от 0,05 до 0,30 с) в январе и (от 0,10 до 0,34 с) в мае означает в среднем практически одинаковую величину в январе и в мае (табл. 2).

Таблица 2. Показатели длительности ТР (с) у подростков 14-15 лет в зависимости от сезонов года

Table 2. Indicators of TР duration (s) in adolescents aged 14-15 years depending on the seasons of the year

Таким образом соотношения между ЧСС (102 и 98 уд/мин) и длительностью сегмента ТР (0,17 и 0,19 с) в январе и мае в среднем одинаковы.

Отсутствие явно выраженных различий в средних данных ЧСС и длительности сегмента ТР в январе и мае не исключает наличия таких изменений в ответ на применение КСП. ЧСС под влиянием КСП (табл. 1) снижается в среднем в одинаковой степени (16 и 17% в январе и мае соответственно). В то же время, судя по данным табл. 2, длительность сегмента ТР под действием КСП увеличивается на 53% в январе и 59% в мае. Однако более глубокий анализ индивидуальных данных позволяет выявить статистически значимые сезонные колебания ЧСС и длительности сегмента ТР, не заметные на уровне средних показателей (табл. 1, 2). В январе наблюдались более выраженные сдвиги ЧСС в ответ на КСП, достигающие 39% по сравнению с маем (максимальный сдвиг 23-35%). Январь также характеризовался и более выраженными индивидуальными изменениями длительности сегмента ТР: у некоторых участников исследования отклонения от исходных значений достигали 2,5-кратного увеличения. Максимальные отклонения в мае составляли примерно двукратное увеличение по сравнению с исходными показателями.

Частотные и временные показатели работы сердца проявляют обратно пропорциональную зависимость до и после применения функциональных проб [2]. Полученные в настоящей работе результаты свидетельствуют об изменении соотношений между частотными и временными показателями работы сердца.

 

Обсуждение

            ЧСС – безусловно, интересный и популярный показатель в медицинской практике и научных исследованиях. Его простота измерения и наглядность делают ЧСС доступным инструментом для оценки работы сердца. Однако, необходимо помнить, что ЧСС – это лишь производная от более глубинных электрических процессов, происходящих в миокарде. Поэтому оценка одной только ЧСС может быть недостаточной для полного понимания функционального состояния сердца и его реакции на различные внутренние и внешние факторы. В этом контексте представляется целесообразным рассматривать сегмент ТР электрокардиограммы как более информативный показатель. Сегмент ТР, отражающий фазу электрической диастолы (период относительной рефрактерности), является наиболее вариативным из всех интервалов и сегментов ЭКГ. Именно в этот период миокард наиболее чувствителен к различным влияниям, и изменения в потенциале покоя кардиомиоцитов, вызванные теми или иными факторами, наиболее наглядно отражаются в длительности сегмента ТР.

Показатели длительности сегмента TP демонстрируют явное совпадение с показателями ЧСС как в средних групповых данных, так и на индивидуальном уровне. Это наблюдается как в положении стоя, так и при функциональной пробе. Совпадение динамики ЧСС и длительности сегмента ТР в средних данных может быть объяснено тем, что оба показателя отражают общие тенденции в работе сердца. Однако, более тонкие изменения электрофизиологических свойств миокарда могли бы быть выявлены при анализе индивидуальных данных и более глубоком статистическом анализе изменений сегмента ТР. Анализ данных показал тесную взаимосвязь между ЧСС и длительностью сегмента ТР. При выполнении КСП, сопровождающейся снижением ЧСС, наблюдается увеличение длительности сегмента ТР. Примечательно, что при этом соотношение между изменениями ЧСС и длительности сегмента ТР остается постоянным. Это свидетельствует о существовании стабильной корреляции между этими двумя показателями, отражающими как механическую (ЧСС), так и электрическую (сегмент ТР) активность сердца. Динамика изменений длительности сегмента ТР полностью соответствует динамике изменений ЧСС, подтверждая их тесную взаимосвязь.

Необходимо также учесть возможные взаимосвязи между длительностью сегмента ТР, ЧСС и другими показателями сердечной деятельности, а также влияние сопутствующих факторов.

Заключение

            Индивидуальные колебания в секундах (длительности сегмента ТР) и минутах (ЧСС) у лицеистов демонстрируют значительную вариабельность, что подчеркивает сложность реакции сердечно-сосудистой системы на внешние факторы. Несмотря на это, наблюдается выраженная синхронизация колебаний сегментов ТР и показателей ЧСС как в зимний, так и в весенний периоды. Это указывает на тесную взаимосвязь между электрической активностью миокарда, отражаемой длительностью ТР, и механической работой сердца, отражаемой ЧСС. Важно подчеркнуть, что индивидуальная реакция на разные сезоны весьма разнообразна.

Тем не менее, синхронизированность колебаний ЧСС и сегмента ТР, наблюдаемая как зимой, так и весной, указывает на достаточную чувствительность этих показателей для отражения влияния факторов среды в контрастные месяцы года. Более того, индивидуальная вариабельность подчеркивает информативность этих параметров. Рекомендуется использовать их в комплексе в качестве индикаторов индивидуальной чувствительности к факторам среды в течение года у подростков 15-16 лет.

About the authors

Nadezhda Russkikh

Сыктывкарский государственный университет имени Питирима Сорокина

Author for correspondence.
Email: rung76@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4413-8258
SPIN-code: 1240-4336

кандидат биологических наук, доцент кафедры безопасности жизнедеятельности и физической культуры

Russian Federation

Elena Mikhailovna Oskolkova

Email: v.oskolkova@mail.ru

Lev Isakovich Irzhak

Pitirim Sorokin Syktyvkar State University

Email: irzhak31@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3459-7848
SPIN-code: 1156-8956

Chief research associate

Russian Federation, 55 Oktyabrsky ave, Syktyvkar, 167001, Komi Republic

References

Supplementary files