РЕГИОНАЛЬНАЯ СПЕЦИФИКА НЕЙРОВЕГЕТАТИВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ КАК ОТРАЖЕНИЕ КЛИМАТОГЕОГРАФИЧЕСКОЙ АДАПТАЦИИ (НА ПРИМЕРЕ СЕВЕРО-ВОСТОКА РОССИИ И СЕВЕРНОГО КАВКАЗА)

Полный текст

Введение. В настоящее время одним из самых популярных во всем мире методов исследования и оценки работы сердца, функционального состояния организма в целом и состояния различных отделов вегетативной нервной системы (ВНС) является анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) [1]. Феномен вариабельности сердечного ритма, представляющий собой изменение временных интервалов между последующими сердечными сокращениями [2] широко известен как эффективный и ценный инструмент для оценки вегетативной регуляции сердца [3, 4]. Классическая интерпретация ВСР включает анализ активности парасимпатического и симпатического отделов вегетативной нервной системы (ВНС), их баланс и соотношение, а также анализ ряда других связанных параметров [5]. ВСР можно использовать в качестве индекса здоровья и средства для оценки интеграции ВНС и центральной нервной системы (ЦНС) [6, 7]. Модель нейровисцеральной интеграции предполагает, что более высокий уровень вагусного контроля сердечной деятельности, связан с более эффективной саморегуляцией организма в целом и, в частности, с более крепким здоровьем [8]. Различные параметры ВСР служат для более детального описания взаимодействия симпатического и парасимпатического звеньев ВНС в регуляции и контроле сердечно-сосудистой системы. По выражению уровня регулирующих механизмов можно судить о функциональных резервах сердечно-сосудистой системы и возможностях адаптации всего организма. ВСР представляет собой высокочувствительный индикатор динамической перестройки вегетативного баланса в ответ на экзогенные воздействия, включая климатогеографические факторы [9].

Характеризуя климатогеографические особенности регионов нашего исследования необходимо отметить, что город Магадан (59°34′ с.ш., 150°47′ в.д.) расположен в умеренном климатическом поясе, в пределах приморской природно-климатической зоны, для которой характерно сочетание морского и муссонного влияния. Климат северной части северо-восточного региона, включая бóльшую часть Магаданской, считается самым суровым на Дальнем Востоке России [10]. Средние температурные показатели отражают выраженную сезонность: январь — −26,0 °C, июль — +13,4 °C. Владикавказ (43°02′ с.ш., 44°39′ в.д.) находится в зоне умеренного климата с орографическим смягчением за счет близости горных систем. Средняя температура января составляет −1,9 °C, июля — +20,7 °C. Помимо климатических особенностей, важно отметить, что город Владикавказ расположен в предгорной зоне Большого Кавказа, в Северо-Осетинской котловине, обрамлённой отрогами Сунженского и Терского хребтов. Рельеф местности характеризуется глубоким расчленением с абсолютными отметками от 600 до 1000 м, при средней высоте около 670 м над уровнем моря, что соответствует низкогорному типу рельефа по современной геоморфологической классификации. Город Магадан, расположенный в приморской природно-климатической зоне, отличается низменным рельефом с абсолютными высотами, не превышающими 100 м над уровнем моря. Такие гипсометрические условия формируют специфический комплекс факторов, влияющих на физиологические механизмы адаптации организма человека.

Исходя из чего, цель нашего исследования была направлена на изучение региональных особенностей, а также различий в вегетативном контроле системы кровообращения на основе показателей вариабельности сердечного ритма у лиц, проживающих в природно-климатических зонах таких как Северо-Восток (г. Магадан) и Северный Кавказ (г. Владикавказ), которые отличаются как по климатическим условиям, так и рельефом (низменности и низкогорья).

Материал и методы. Для поставленной цели в исследование были включены 89 юношей из которых 41 обследуемый – уроженец Северо-Восточного региона (г. Магадан) (средний возраст 19,8±0,5 лет, ИМТ) и 48 юношей – уроженцев Северного Кавказа (г. Владикавказ) средний возраст которых составил 20,8±0,8 лет.

Исследования проведены в весенний период (апрель, май) 2024 г. Критерии включения в исследование: мужской пол, юношеский период онтогенеза, отсутствие хронических заболеваний в стадии обострения и жалоб на состояние здоровья, наличие информированного согласия. Все лица, вошедшие в выборку, характеризовались сопоставимыми условиями жизни (студенты) и режимом двигательной активности (занятия физической культурой в рамках плана образовательного учреждения) и являлись постоянными жителями исследуемого региона.

Для регистрации показателей вариабельности сердечного ритма использовали комплекс «Варикард» (Россия) и программное обеспечение VARICARD-KARDi. У обследуемых регистрировали показатели вариабельности сердечного ритма во временной и частотной областях: MxDMn, мс – разность между максимальным и минимальным значениями кардиоинтервалов, или вариационный размах; RMSSD, мс – квадратный корень из суммы разностей последовательного ряда кардиоинтервалов; SDNN, мс – стандартное отклонение полного массива кардиоинтервалов; SI, усл. ед. – стресс-индекс (индекс напряжения регуляторных систем); TP, мс² – суммарная мощность спектра временных значений R-R интервалов сердечного ритма, HF, мс² – мощность спектра высокочастотного компонента вариабельности сердечного ритма в диапазоне 0,4–0,15 Гц (дыхательные волны); LF, мс² – мощность спектра низкочастотного компонента вариабельности сердечного ритма в диапазоне 0,15–0,04 Гц (сосудистые волны); VLF, мс² – мощность спектра очень низкочастотного компонента вариабельности ритма сердца в диапазоне 0,04–0,015 Гц. Также анализировался индекс централизации (IC, усл. ед.); ПАРС, усл. ед. – показатель активности регуляторных систем [11].

Статистический анализ результатов исследования проводили стандартными методами математической статистики в программе «Statistica 7.0». Для проверки нормальности полученных количественных данных использовали тесты Шапиро – Уилка и Колмогорова – Смирнова. Анализируемые переменные представлены в виде медианы (Me) и межквартильного диапазона [Q25%; Q75%]. Уровень значимости различий анализируемых переменных был определён с помощью U-критерия Манна–Уитни. Статистически значимым считалось значение p = 0.05; 0.01; 0.001.

Результаты. В рамках проведенного исследования осуществлен комплексный анализ показателей вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы на основе оценки временных и частотных параметров ВСР в группах юношей различных регионов проживания (Северо-Восток России (г. Магадан), Северный Кавказ (г. Владикавказ). В таблицах 1 и 2 представлены основные характеристики вариабельности сердечного ритма, а таже межгрупповые уровни значимости различий в выборках юношей, проживающих в различных климатогеографических зонах Российской Федерации. Полученные данные указывают на то, что из 15 проанализированных характеристик вариабельности сердечного цикла значимые межгрупповые отличия были зафиксированы по 7 показателям, что достаточного наглядно представлено на рисунке 1.

Из представленных данных видно, что в группе юношей Северо-Востока России сравнительно с выборкой молодых жителей Северного Кавказа отмечены значимо более высокие значения RMSSD (p=0,043), pNN50 (p=0,020), Mo (p=0,001), наблюдаемые на фоне низких величин SI (p=0,053) и ЧСС (p=0,001).

Анализ частотных характеристик ВСР между исследуемыми группами выявил, что мощность спектра (TP), отражающая суммарный уровень активности регуляторных систем организма, на значимую величину была ниже в группе юношей Северного Кавказа, что обусловлено снижением вклада НF-составляющей спектра (p=0,050).

 Таблица 1. Основные показатели вариабельности сердечного ритма у юношей в зависимости от климатогеографических условий проживания

Параметры ВСР	N	Ме	Q25%	Q75%
Магаданская область (1 гр.)
HR, уд./мин	41	74,72	65,21	84,38
MxDMn, мс	41	255,00	203,00	366,00
RMSSD, мс	41	40,58	29,73	64,11
pNN50, %	41	13,58	7,09	35,63
SDNN, мс	41	49,20	38,70	70,92
Mo, мс	41	808,0	707,0	905,0
AMo50, мс	41	43,23	26,02	52,66
SI, усл. ед.	41	112,21	38,77	165,33
TP, мс2	41	2481,76	1510,57	4874,63
HF, мс2	41	730,25	401,88	1348,17
LF, мс2	41	1151,12	729,14	2112,35
VLF, мс2	41	411,46	255,11	926,64
LF/HF, усл. ед.	41	1,68	1,15	2,61
IC, усл. ед.	41	2,44	1,72	3,50
ПАРС, усл. ед.	41	4,0	3,0	6,0
РСО-Алания (2 гр.)
HR, уд./мин	48	85,20	76,34	93,48
MxDMn, мс	48	231,00	182,00	301,00
RMSSD, мс	48	34,17	23,36	49,69
pNN50, %	48	8,35	2,63	19,47
SDNN, мс	48	51,33	41,12	65,50
Mo, мс	48	688,00	635,00	747,00
AMo50, мс	48	49,57	34,60	58,95
SI, усл. ед.	48	139,70	70,46	232,35
TP, мс2	48	2107,1	987,7	3075,4
HF, мс2	48	526,47	253,84	844,77
LF, мс2	48	1007,59	582,80	1656,63
VLF, мс2	48	336,36	149,52	625,37
LF/HF, усл. ед.	48	1,94	1,19	3,02
IC, усл. ед.	48	2,82	1,61	4,02
ПАРС, усл.ед.	48	5,0	4,0	7,0

Примечание: HR– частота сердечных сокращений; MxDMn – разность между максимальным и минимальным значениями кардиоинтервалов, или вариационный размах; RMSSD – квадратный корень из суммы разностей последовательного ряда кардиоинтервалов; pNN50 – число пар кардиоинтервалов с разницей более 50 мс в % у общему числу кардиоинтервалов; SDNN – стандартное отклонение полного массива кардиоинтервалов; Mo – мода; AMo – амплитуда моды; SI – стресс-индекс (индекс напряжения регуляторных систем); TP – суммарная мощность спектра временных значений R-R интервалов сердечного ритма; HF – мощность спектра высокочастотного компонента вариабельности сердечного ритма в диапазоне 0,4–0,15 Гц (дыхательные волны); LF – мощность спектра низкочастотного компонента вариабельности сердечного ритма в диапазоне 0,15–0,04 Гц (сосудистые волны); VLF – мощность спектра очень низкочастотного компонента вариабельности ритма сердца в диапазоне 0,04–0,015 Гц;. LF/HF – показатель симпатовагального баланса; IC – индекс централизации, ПАРС – показатель активности регуляторных систем.

 

Таблица 2. Уровень значимости различий показателей вариабельности сердечного ритма у юношей, проживающих в различных климатогеографических условиях

 

Анализируемые показатели	Сум.ранг 1Группа (Магаданская область)	Сум.ранг 2 Группа (РСО-Алания)	U	Z	p-уров.	Z - скорр.	p-уров.	2-х стор - точное p
HR, уд./мин	1461,0	2634,0	600,0	-3,3	0,0	-3,3	0,0	0,001
MxDMn, мс	2060,5	2034,5	809,5	1,6	0,1	1,6	0,1	0,114
RMSSD, мс	2115,0	1980,0	755,0	2,0	0,0	2,0	0,0	0,043
pNN50, %	2152,0	1943,0	718,0	2,3	0,0	2,3	0,0	0,020
SDNN, мс	1873,0	2222,0	997,0	0,1	1,0	0,1	1,0	0,955
Mo, мс	2283,5	1811,5	586,5	3,4	0,0	3,4	0,0	0,001
AMo50, мс	1651,0	2444,0	790,0	-1,7	0,1	-1,7	0,1	0,083
SI, усл. ед.	1626,0	2469,0	765,0	-1,9	0,1	-1,9	0,1	0,053
TP, мс2	2084,0	2100,0	786,0	1,9	0,1	1,0	0,3	0,050
HF, мс2	2091,0	2004,0	779,0	1,9	0,1	1,8	0,1	0,050
LF, мс2	2024,0	2071,0	846,0	1,3	0,2	1,3	0,2	0,202
VLF, мс2	2066,0	2029,0	804,0	1,6	0,1	1,6	0,1	0,105
LF/HF, усл. ед.	1767,0	2328,0	906,0	-0,8	0,4	-0,8	0,4	0,429
IC, усл. ед.	1786,0	2309,0	925,0	-0,6	0,5	-0,6	0,5	0,524
ПАРС, усл. ед.	715,5	1912,5	439,5	-1,5	0,1	-1,5	0,1	0,135

 

Рис. 1. Межгрупповые различия в показателях вариабельности сердечного ритма у юношей Северного Кавказа ­ и Северо-Восточного региона России

Примечание: * - обозначены статистически значимые межгрупповые различия. Синяя цветовая гамма – значение выше у представителей северо-восточного региона, красная цветовая гамма – значения выше у представителей Северного Кавказа.

 Обсуждение результатов. Анализ полученных данных выявил наличие статистически значимых различий в ряде ключевых параметров ВСР между обеими группами. Полученные данные свидетельствуют о более выраженном парасимпатическом влиянии на сердечную деятельность у представителей северо-восточной популяции по сравнению с жителями северо-кавказского региона. Так, у обследуемых – представителей северо-восточного региона отмечена тенденция к большей вариабельности кардиоритма, выражающаяся в величинах общего спектра, обусловленных вкладом низкочастотной составляющей кардиоритма (относительная доля LF-составляющей составила 50,3±2,1%) при возрастании медианных значений RMSSD и pNN50, в совокупности, указывающие на преобладание парасимпатической активности вегетативной нервной системы. Известно, что в состоянии физиологического покоя оптимальная экономизация функций организма и биоэнергетических процессов обеспечивается преобладанием парасимпатических влияний. Обратная зависимость наблюдается при исходной симпатикотонии: повышенный тонус симпатического отдела вегетативной нервной системы коррелирует с функциональным напряжением физиологических систем и снижением резервов адаптации, что ограничивает диапазон возможных компенсаторных реакций при воздействии возмущающих факторов [12].

Показано, что у молодых лиц, уроженцев РСО-Алания отмечается существенное увеличение частоты сердечных сокращений (HR), индекса централизации (IC), стресс индекса (SI), а также показателя активности регуляторных систем (ПАРС) относительно нормативных показателей. Полученные данные демонстрируют формирование выраженной вагусной доминанты на фоне снижения симпатической модуляции, наблюдаемые на фоне повышения общей вариабельности кардиоритма у юношей Северо-Востока России. Данные изменения можно интерпретировать как адаптивную перестройку вегетативного баланса в ответ на хроническое воздействие экстремальных климатических факторов северных территорий, проявляющееся в активации парасимпатических механизмов регуляции сердечной деятельности. Полученные результаты согласуются с данными, где в исследованиях о влиянии низких температур на вариабельность сердечного ритма наблюдалось снижение симпатической активности и, следовательно, повышение вариабельности сердечного ритма [13], а также согласуются с нашими ранними результатами, в которых выявленная парасимпатическая активация ВНС направлена на оптимизацию газообмена на фоне напряжения в деятельности сердечно-сосудистой системы в условиях Севера и может свидетельствовать о повышенной холодостойкости [14, 15].

Интерпретация числовых величин индекса ПАРС свидетельствует о том, что для юношей северо-восточного региона характерно состояние умеренного напряжения регуляторных систем, тогда как выборке Северного Кавказа было свойственно состояние выраженного напряжения регуляторных систем, обусловленного активной мобилизацией симпатико-адреналовой системы и системы гипофиз-надпочечники [11].

Заключение. В исследовании проведен комплексный анализ временных и спектральных показателей вариабельности сердечного ритма у двух групп молодых мужчин, постоянно проживающих в контрастных климатогеографических регионах Российской Федерации. Полученные в настоящем исследовании данные существенно расширяют современные представления о стратегиях нейровегетативной адаптации к различным экстремальным факторам окружающей среды. Результаты демонстрируют принципиально различные паттерны вегетативного контроля в ответ на комбинированные горно-климатические воздействия, проявляющиеся формированием устойчивой симпатикотонической доминанты на фоне снижения активации парасимпатического активации в нейровегетативной регуляции. В условиях Северо-Востока России противоположная адаптационная стратегия проявлялась увеличением обшей вариабельности и активацией парасимпатического звена в вегетативной регуляции системы кровообращения. Выявленные различия в вегетативных паттернах регуляции сердечно-сосудистой системы с учетом климатогеографических параметров отражают специфичность вегетативного ответа.

Полученные данные подтверждают диагностическую ценность ВСР для мониторинга физиологических механизмов акклиматизации и выявления индивидуальных особенностей вегетативной регуляции в различных экологических условиях. Эти наблюдения подтверждают гипотезу о том, что климатогеографические факторы играют важную роль в формировании индивидуальных особенностей вегетативной регуляции сердечной деятельности. Полученные результаты требуют дальнейшего изучения для уточнения механизмов взаимодействия внешних факторов и внутренних регуляторных процессов организма, а также для разработки методов оптимизации здоровья населения в различных климатических условиях.

Об авторах

Виктория Александровна Беляева

Институт биомедицинских исследований – филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального научного центра «Владикавказский научный центр Российской академии наук», 362025, Владикавказ

Автор, ответственный за переписку.
Email: pursh@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-8126-5275
SPIN-код: 8202-1922
Scopus Author ID: 57204095500

кандидат биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории хронопатофизиологии и фитофармакологии ИБМИ ВНЦ РАН

Россия, 363110, РСО-А, с. Михайловское, ул. Вильямса, д. 1

Инесса Владиславовна Аверьянова

Научно-исследовательский центр «Арктика» Дальневосточного отделения Российской академии наук

Email: inessa1382@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4511-6782
SPIN-код: 9402-0363

доктор биологических наук, профессор ДВО РАН

Россия, 685000, г. Магадан, ул. Карла Маркса 24, Россия

Список литературы

Дополнительные файлы