AGE FEATURES OF CARDIOVASCULAR SYSTEM FUNCTIONAL PARAMETERS IN ADOLESCENTS LIVING IN DIFFERENT ARCTIC AREAS

Full Text

По совокупности климатических характеристик и с учётом общебиологического действия природных и антропогенных факторов, их сочетания и степени выраженности территории Арктики в целом могут быть отнесены к зоне дискомфортных районов с элементами выраженной экстремальности по ряду параметров [15]. Развитие детей и подростков, формирование их морфологических, функциональных и психологических особенностей определяются не только внутренней генетической программой, но и комплексом внешних условий, связанных с влиянием экологических факторов. Особые географические, жёсткие климатические и сложные социально-бы товые условия арктических территорий вызывают напряжение адаптационных механизмов [7, 11]. Известно, что комплексное воздействие этих неблагоприятных факторов в условиях высоких широт способствует увеличению функциональных нагрузок на организм и формированию у детей и подростков ряда достаточно устойчивых факторов риска сердечнососудистых заболеваний, которые можно обнаружить в целом у 86 % детского населения, а с возрастом распространённость факторов риска ещё больше увеличивается [14]. Среди наиболее распространённых форм сердечнососудистой патологии на Севере - нарушения вегета 27 Экологическая физиология Экология человека 2015.07 тивных функций и тесно связанные с ними расстройства сосудистого тонуса и регуляции кровообращения [7, 11]. Рядом исследований было показано, что возникновению артериальной гипертонии у детей и подростков предшествует длительный период вегетативной дистонии по гипертоническому типу [8, 10]. В работах по изучению вегетативной реактивности у подростков, проживающих в более южных районах Архангельской области (61-64° с. ш.), выявлено, что при увеличении географической широты и нарастании уровня дискомфортности природно-климатических условий Севера происходит усиление симпатической реактивности при функциональных нагрузках за счёт подкорковых механизмов вегетативной регуляции и барорефлекторных механизмов [11]. В то же время подобных сравнительных трансширотных исследований по изучению особенностей возрастного становления вегетативной регуляции сердечной деятельности и функционирования центральной гемодинамики у подростков 14-17 лет, проживающих на арктических территориях России, в приполярных и заполярных её районах, в доступной литературе не найдено, что и послужило целью нашей работы. Методы Проведено рандомизированное поперечное неконтролируемое исследование, в котором приняли участие 426 практически здоровых подростков обоих полов. В осенний период выполняли исследования в районах разных географических широт и климатоэкологических условий Европейского Севера России: к району приполярных широт относили север Архангельской области (Приморский район - 64°30’ с. ш.), к району заполярных широт - Ненецкий автономный округ (заполярный район - 67°40’ с. ш.). Испытуемых лиц выбирали на добровольной основе, критериями включения при первичном отборе являлись: возраст 14-17 лет, рождение и постоянное проживание в исследуемых северных районах; критерием исключения служило наличие в анамнезе хронических или недавно перенесённых острых заболеваний. В каждом районе проживания подростки были разделены на 4 возрастные группы от 14 до 17 лет, возрастное разделение осуществляли с учётом их статистического возраста [4]. Соотношение юношей и девушек в различных возрастных группах приполярного района составило: 14 лет - 29/23; 15 лет - 27/30; 16 лет - 33/47; 17 лет - 26/45; в группах заполярного района: 14 лет - 23/24; 15 лет - 27/24; 16 лет - 16/20; 17 лет - 17/15. Предварительный анализ выборок не выявил выраженных половых различий изучаемых показателей, что позволило объединить данные по лицам мужского и женского пола. Различий в социально-экономическом положении групп обследованных лиц не выявлено, все подростки являлись сельскими жителями. Исследования проводили с соблюдением этических норм, изложенных в Хельсинкской декларации и Директивах Европейского сообщества (8/609ЕС). От всех подростков и их родителей было получено письменное информированное согласие на участие в исследовании, одобренном учёным советом Института физиологии природных адаптаций УрО РАН, выполняющим функции биоэтического комитета. Все исследования проводили в комфортной, привычной для испытуемых обстановке в период с 9 до 14 часов. В качестве методик оценки состояния вегетативной нервной системы использовали фоновую регистрацию вариабельности сердечного ритма (ВСР) при помощи кардиоинтервалографического исследования с применением аппаратно-программного комплекса «Варикард» («Рамена», г. Рязань) сидя в течении 5 мин. Система предусматривала автоматическую обработку замеров длительности RR-интервалов электрокардиограммы во втором стандартном отведении с расчётом показателей ВСР, оценивали индекс напряжения регуляторных систем (Stress Index - SI, усл. ед.) и общую мощность спектра (Total Power - ТР, мс2). Фиксацию артериального давления (АД, мм рт. ст.) и частоты сердечных сокращений (ЧСС, уд./мин) производили трёхкратно с последующим усреднением показателей при помощи метрологически аттестованного автоматического измерителя АД (тонометра) «A&D Medical» (модель UA-668, Япония). Уровень АД определяли по центильным таблицам, рекомендованным Ассоциацией детских кардиологов России в соответствии с возрастом, полом и длиной тела (Москва, 2009) [3, 4]. Констатация систолического (САД) или диастолического (ДАД) артериального давления на уровнях, превышающих границу 90 центиля для данного возраста, пола и длины тела, расценивалась как пограничная артериальная гипертензия. Оценивали ЧСС по центильным таблицам, ориентируясь на статистические нормативные данные [4]. Обрабатывали полученные результаты при помощи компьютерного пакета прикладных программ Statistica v. 6.0 (StatSoft Inc., США). В связи с тем, что в большинстве случаев распределение признаков в выборках не подчинялось закону нормального распределения (оценка по критерию Shapiro-Wilk, n < 50), статистическую обработку проводили непараметрическими методами, учитывали медиану (Ме), нижний и верхний квартили (25-75 перцентили). Для проверки статистической гипотезы разности значений использовали критерии Mann-Whitney и х2 (сравнение процентных долей) для двух независимых групп, а также Kruskal-Wallis для нескольких независимых групп. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез принимали за p < 0,05. Результаты У обследованных подростков в обоих рассматриваемых районах выявлено возрастное повышение АД от 14 к 17 годам (табл. 1). Наиболее отчётливо отмечается повышение ДАД в выборке 16-летних подростков приполярного района (р = 0,004), а также повышение САД и ДАД в выборках 15 и 17-летних подростков заполярного района (р = 0,034-0,001). 28 Экология человека 2015.07 Экологическая физиология При этом у 15-летних подростков заполярного района САД значимо выше (р = 0,008), чем у их сверстников из приполярного. Таблица 1 Показатели центральной гемодинамики и вариабельности сердечного ритма в различных возрастных группах подростков приполярного (ПР) и заполярного (ЗР) северных районов Ме (25-75 перцентили) Показа тель Район 14 лет 15 лет 16 лет 17 лет САД, ПР 110,5 (108,0 118,8) 109,0 (106,0 116,0) 112,0 (108,8 121,0) 117,0 (109,5 122,0) мм рт. ст. ЗР 111,0 (106,0 117,5) 117,5***, # # (111,8127,3) 114,0 (110,0 122,0) 119,0* (112,0 128,0) ДАД, ПР 74,5 (69,3 78,0) 75,0 (70,0 79,0) 78,0** (73,0 84,0) 80,0 (74,0 84,0) мм рт. ст. ЗР 74,0 (69,5 80,5) 78,0** (75,0 82,0) 77,0 (72,8 81,3) 81,0 (76,0 86,0) ЧСС, ПР 78,5 (73,8 87,5) 73,0* (67,0 81,0) 76,0 (69,0 87,0) 76,0 (69,0 83,0) уд. / мин ЗР 76,0 (71,5 83,0) 78,0 # (73,083,5) 71,0**’ # (66,580,0) 76,0 (68,5 81,0) SI, ПР 125,0 (72,3 169,0) 89,5 (51,0 147,3) 91,0 (53,0 123,0) 91,0 (55,0 148,0) усл. ед. ЗР 130,0 (68,0 192,5) 121,0 # (72,0210,8) 104,0 (55,8 172,3) 112,0 (58,0 156,5) TP, мс2 ПР 2059 (1444 3317) 2783 (2008 4628) 2493 (1466 4144) 2514 (1358 3688) ЗР 1991 (1296 2975) 2072 # (14733170) 1913 (1375 3485) 2093 (1333 3716) Примечание для табл. 1 и 2. Статистически значимое отличие между возрастными группами (в сравнении с предыдущей) в одном районе проживания: * - p < 0,05; ** - p < 0,01; *** - p < 0,001; отличие между выборками приполярного и заполярного районов соответствующей возрастной группы: # - p < 0,05; # # - p < 0,01; # # # - p < 0,001. Возрастная динамика ЧСС характеризовалась большей вариабельностью, так, отмечено значимое снижение данного показателя у 15-летних подростков приполярного района (р = 0,025) и у 16-летних подростков заполярного (р = 0,006). При этом у 15-летних подростков заполярного района ЧСС была значимо выше (р = 0,032), а у 16-летних ниже (р = 0,044), чем у сверстников из приполярного. В возрастной динамике изучаемых показателей ВСР не было отмечено статистически значимых изменений. Так, значения SI имели тенденцию к снижению от 14 к 16 годам у подростков обоих северных районов, а у 15-летних подростков заполярного района SI был значимо выше (р = 0,028), чем у сверстников из приполярного. При этом процесс активации симпатического звена вегетативной регуляции обычно сопровождается снижением ТР ВСР, соответственно значения ТР, характеризующей суммарный уровень активности регуляторных систем организма, были наименьшими также у 15-летних подростков заполярного района (р = 0,035). Оценка распределения по центильным точкам нормативов АД у обследованных подростков обоих северных районов показала отчётливое возрастное увеличение процентных долей лиц с уровнем АД, превышающим границу 90 центиля (табл. 2), что в целом соотносится с динамикой возрастного повышения значений медиан данного показателя. Таблица 2 Распределение долей лиц по центильным точкам нормативов артериального давления и частоты сердечных сокращений в различных возрастных группах подростков, проживающих в приполярном (ПР) и заполярном (ЗР) северных районах Пока затель Район Воз раст, лет n Центили 10 25-75 90 > 90 САД, % ПР 14 52 - 91,0 9,0 - 15 57 5,8 76,6 17,6 - 16 80 4,2 73,9 12,7 9,2 17 71 2,0 68,7 10,1 19,2 ЗР 14 47 2,0 74,6 14,9 8,5 # 15 51 - 60,7 14,3 25,0 # # # 16 36 - 66,5 11,0 22,5 # 17 32 - 44,5 14,8 40,7 # ДАД, % ПР 14 52 - 41,0 36,3 22,7 15 57 - 47,0 23,5 29,5 16 80 - 26,9 24,4 48,7 17 71 - 15,2 22,2 62,6 ЗР 14 47 - 40,4 25,6 34,0 15 51 - 19,6 28,6 51,8 # 16 36 - 22,1 30,6 47,3 17 32 - 18,5 18,5 63,0 ЧСС, % ПР 14 52 9,0 59,0 13,8 18,2 15 57 35,3 64,7 - - 16 80 4,2 68,9 12,6 14,3 17 71 8,0 73,7 7,0 11,3 ЗР 14 47 12,8 72,3 8,5 6,4 15 51 - 76,8 8,9 14,3 # # 16 36 11,0 64,0 16,7 8,3 17 32 7,4 88,9 3,7 - Наибольшая доля лиц с превышением границы 90 центиля отмечена у подростков из обоих районов для ДАД - от 22,7-34 % в 14-летнем возрасте до 63 % к 17 годам, при этом превышение САД у 17-летних подростков достигало 19,2-40,7 %. Доля лиц с превышением САД была значимо выше во всех возрастных группах заполярного района (р = 0,024 0,001), особенно в группе 15-летних подростков, где также выявлена значимо более высокая доля лиц с превышением ДАД (р = 0,037). Распределение по центильным точкам статистических нормативных данных ЧСС показало, что в целом значения этого показателя у обследованных попадают в область средних величин. Превышение границы 90 центиля достигало от 6,4 до 18,2 % у 29 Экологическая физиология Экология человека 2015.07 подростков 14 лет. Значимо более высокая доля лиц с превышением ЧСС отмечена вновь у 15-летних подростков заполярного района (р = 0,005), при этом стоит отметить, что при распределении их сверстников из приполярного района в область 10-го центиля попало 35,3 % лиц (при норме до 15 %). Обсуждение результатов Результаты нашей работы показывают, что наибольшие адренергические влияния на сердечно-сосудистую систему наблюдаются у 15-летних подростков заполярного района, когда за счёт активации положительных хронотропных механизмов сердечной регуляции отмечены более высокие, в сравнении со сверстниками из приполярного района, значения САД, ЧСС и SI, а также более низкие значения ТР. Статистически значимое увеличение величины данных показателей может свидетельствовать об усилении симпатических влияний в период нейрогормональной перестройки организма. Доказано, что роль симпатической регуляции сердечно-сосудистой системы повышается в период бурного роста организма, в период формирования симпатоадреналовой системы [11]. Учитывая значимость показателей ВСР для оценки не только регуляторных механизмов состояния организма в покое, но и при адаптации к экстремальным условиям окружающей среды и функциональным нагрузкам, ряд исследователей [7, 11] показали, что у подростков выявляется чётко выраженная зависимость адаптационных изменений в организме от исходного характера вегетативной регуляции. Следует отметить сохранение повышенного симпатического тонуса у обследованных подростков заполярного района во всех рассматриваемых возрастных периодах. Результаты некоторых работ, проведенных в Якутии и на севере Тюменской области [9, 13], также показали высокую распространённость числа подростков с фоновой симпатикотонией по данным показателей ВСР. Этот факт авторы объясняют воздействием экстремальных экологических факторов Крайнего Севера - холодом, резкими колебаниями атмосферного давления, повышенной влажностью, высокой активностью гелиокосмических факторов, возрастающей к северу напряжённостью и изменчивостью магнитного поля Земли, резкой контрастностью продолжительности светового дня в течение года. Известно, что сердечный ритм можно рассматривать как чувствительный индикатор адаптационных реакций организма в процессе его приспособлений к условиям окружающей среды [5]. По мнению некоторых исследователей [1], величина SI отражает не столько увеличение активности одной симпатической нервной системы, сколько общий сдвиг вегетативного гомеостаза в сторону преобладания симпатической нервной системы над парасимпатической. Процессы адаптации к более суровым природноклиматическим условиям заполярного Севера характеризуются гетерохронностью нейрогормонального формирования организма подростков, способной вызывать избыточную активацию симпатоадреналовой системы и различные нарушения сосудистого тонуса. По мнению ряда авторов [1, 13], преобладание тонуса симпатической нервной системы над тонусом парасимпатической играет существенную роль в обеспечении биоэнергетических процессов субстратами, особенно в трофическом обеспечении мышечной деятельности. Исходя из теоретической концепции стресса, согласно которой форма и динамика его зависят от особенностей вегетативной нервной системы, естественно предположить, что для прогнозирования адаптации к стресс-факторам Севера первостепенное значение имеет баланс вегетативного реагирования. Можно полагать, что наиболее успешную адаптацию к стрессу обеспечивает преобладание симпатических влияний над парасимпатическими [5], а индивидуальная переносимость разных видов стресса, вероятно, определяется индивидуальными особенностями баланса центральных и вегетативных центров. У обследованных подростков в обоих районах исследования выявлено отчётливое возрастное повышение АД. Артериальная гипертензия является одним из наиболее распространённых неинфекционных заболеваний, а её манифестация часто происходит в подростковом возрасте [2, 12]. При оценке уровня АД принято руководствоваться Национальными рекомендациями по диагностике, лечению и профилактике артериальной гипертензии у детей и подростков [3], которые предлагают использовать термин «высокое нормальное АД» (или «пограничная артериальная гипертензия») для величин АД между 90-м и 95-м центилями. Дети и подростки с таким АД составляют группу риска и нуждаются в диспансерном наблюдении, им рекомендуется немедикаментозное лечение. Соответственно доля детей и подростков в условнонормальной популяции, попадающих в диапазон выше 90-го центиля, должна составлять не более 10 %. В зарубежных скрининговых исследованиях в последнее время выявлено возрастание данного показателя в подростковой популяции до 20-25 % [18, 20], а в отечественных - до 30-50 %, при этом доля подростков с гипертензией достигает 3-7 % во всех возрастных группах [10]. Опыт отечественных и зарубежных исследователей показывает, что факторами риска для развития артериальной гипертензии, в т. ч. юношеской, считаются высокие информационные нагрузки, характеризующие процесс обучения на современном этапе, особенно в сочетании с гиподинамией [2, 12, 17, 19]. Данные факты позволяют предположить, что 15-летний возраст является наиболее сенситивным, когда уровень АД у подростков заполярного района наиболее тесно связан с уровнем симпатической активности, определяемой по спектральным показателям ВСР. Дальнейшее повышение АД к 16-17 годам, сопровождаемое снижением ЧСС и некоторым снижением симпатической активности, может отражать как закономерное возрастное изменение активности инотропных и хронотропных механизмов 30 Экология человека 2015.07 Экологическая физиология сердечно-сосудистой регуляции, так и нарушения барорефлекторных механизмов, формирующих состояние предгипертензии у подростков [10]. Выявленное в нашем исследовании возрастное повышение АД может также в значительной мере объясняться наличием так называемого трекинга, т. е. сохранения повышенного уровня АД в последующие годы. Большинство авторов признают его наличие, но отмечают снижение стабильности уровня АД с увеличением срока наблюдения. Нельзя не согласиться с тем, что для молодого возраста стабильная артериальная гипертензия не характерна, но у детей и подростков с АД выше среднего уровня с возрастом сохраняется тенденция к повышению его уровней [2, 12]. Мультифакторный характер артериальной гипертензии общепризнан, но продолжается поиск её маркеров. Среди причин повышения АД выделяют как средовые, так и генетические факторы, связанные с особенностями метаболизма, но эти причины составляют менее 50 % вариаций [2]. Показано, что хроническое психоэмоциональное напряжение, вызванное проблемами в семье, в школе или иными причинами, часто приводит к развитию гипертензии [10]. В таких условиях, даже при отсутствии клинических проявлений соматических заболеваний, часто регистрируется повышение уровня АД до верхней границы нормы, при этом анализ ВСР позволяет обнаружить усиление симпатической активности [18]. При генетической предрасположенности к гипертензии (наличие хотя бы одного родителя с данным заболеванием) состояние вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы подростка характеризуется такими же изменениями спектральных показателей ВСР по сравнению с потомством здоровых родителей [16]. Фоновым состоянием, при котором формируется артериальная гипертензия, является снижение резервов вагусной регуляции сердечной деятельности, которое можно диагностировать при снижении общей ВСР и её дыхательной составляющей. Одним из перспективных методов немедикаментозной коррекции сосудистой дистонии является метод биоуправления параметрами ВСР, при котором происходит усиление вагусных влияний на ритм сердца и снижение явлений симпатикотонии. Ранее нами была показана положительная роль подобных кардиотренингов у лиц с преобладанием симпатических влияний [6]. Отмечена стабилизация АД, ЧСС, характеристик ВСР, а также оптимизация функциональной активности головного мозга, повышение устойчивости подкорковых структур регуляции к сенсорным сигналам и снижение частоты встречаемости пароксизмальных форм активности. Таким образом, выявлена специфика возрастного формирования вегетативной регуляции сердечной деятельности у подростков 14-17 лет, проживающих в условиях арктических территорий. У обследованных подростков в обоих районах исследования выявлено отчётливое возрастное повышение АД. Доля лиц с пограничной артериальной гипертензией также увеличивается с возрастом и достигает 63 % к 17 годам. По данным показателей ВСР и центральной гемодинамики среди подростков заполярного Севера отмечено значимое увеличение доли лиц с преобладанием симпатических влияний на активность сердечной деятельности, по сравнению со сверстниками из приполярного района. Наибольшие адренергические влияния на сердечно-сосудистую систему выявлены у 15-летних подростков заполярного района, когда за счёт активации положительных хронотропных механизмов сердечной регуляции отмечены более высокие, в сравнении со сверстниками из приполярного района, значения систолического артериального давления, частоты сердечных сокращений и индекса напряжения регуляторных систем, а также более низкие значения общей мощности спектра ВСР.

About the authors

D B Demin

The Institute of Environmental Physiology, Russian Acad. Sci., Ural Branch

Email: denisdemin@mail.ru
Arkhangelsk, Russia

L V Poskotinova

The Institute of Environmental Physiology, Russian Acad. Sci., Ural Branch, Northern (Arctic) Federal University named after M. V. Lomonosov

Arkhangelsk, Russia

E V Krivonogova

The Institute of Environmental Physiology, Russian Acad. Sci., Ural Branch

Arkhangelsk, Russia

References

Supplementary files