В работе по анализу вариабельности сердечного ритма изучены статистические показатели физиологического состояния системы кровообращения студенток. В исследовании принимали участие девушки, которые обучаются в НИУ «БелГУ», распределенные на четыре группы: первая группа (контрольная) – студентки, проживающие на территории Чернянского района Белгородской области с наименьшим загрязнением окружающей среды; вторая, третья и четвертая группы (опытные) – испытуемые, проживающие на загрязненных территориях Белгородского района, Шебекинского и Яковлевского городских округов Белгородской области, соответственно. В каждую из групп входило не менее 35 человек в возрасте от 18 до 20 лет. При проведении исследования нами использовалось программное обеспечение «Поли-Спектр-Ритм» (ООО «Нейрософт», г. Иваново). У девушек из третьей группы было отмечено снижение значений SDNN и RMSSD, по сравнению с первой и второй группами, соответственно, что определяет усиление симпатической регуляции вегетативной нервной системы. В отличие от обучающихся из первой и второй групп, наблюдается уменьшение величины pNN50 у студенток из третьей группы, свидетельствующее о понижении парасимпатического влияния вегетативной нервной системы на модуляцию сердечного ритма. Таким образом, согласно проведенному анализу вариабельности ритма сердца во временной области, у испытуемых, проживающих в Белгородском районе, Шебекинском и Яковлевском городских округах Белгородской области, выявлено снижение парасимпатического воздействия вегетативной нервной системы на сердечный ритм. Установлено, что на функционирование сердечно-сосудистой системы девушек оказывает влияние проживание в городах, а также в непосредственной близости от промышленных предприятий. У студенток, проживающих в районах с высокими показателями загрязнения окружающей среды, наблюдается преобладающее воздействие на регуляцию ритма сердца симпатического отдела вегетативной нервной системы.
вариабельность сердечного ритма, показатели сердечно-сосудистой системы, студенты, загрязнение окружающей среды
Введение. В настоящее время на здоровье человека оказывают воздействие различные неблагоприятные факторы. В зоне повышенного риска находятся люди, проживающие в крупных городах, а также в непосредственной близости от промышленных предприятий [1]. Организм человека является открытой системой, благодаря этому изменения в окружающей среде оказывают влияние на его работу в целом. Проведенные исследования доказали прямую зависимость роста как общей заболеваемости, так и отдельных органов, и систем организма от степени загрязненности окружающей среды [2]. Кроме того, это приводит к снижению адаптационных возможностей человека и его иммунитета. Практически 95% заболеваний сердечно-сосудистой системы обусловлены воздействием на организм человека токсичных химических веществ [3].
Особую категорию составляют лица юношеского возраста ввиду заканчивающегося процесса развития различных функциональных систем и, как следствие, более высокой подверженности действию загрязненной окружающей среды [4].
На основании данных, содержащихся в докладе «О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Белгородской области в 2023 году», отмечается рост уровня болезней системы кровообращения на 10%, по сравнению с предшествующим периодом [5].
Изучение особенностей, характеризующих центральные и автономные механизмы регуляции ритма сердца, является актуальным. Наиболее часто для оценки функционального состояния организма, а именно сердечно-сосудистой системы, определяют вариабельность сердечного ритма (ВСР). Это один из наиболее простых, информативных, неинвазивных методов исследования особенностей вегетативной регуляции ритма сердца [6, 7]. Изучая ВСР, можно выявить изменения в работе сердца по показателям и структурным особенностям мощностных характеристик суммарного спектра вариабельности сердечного ритма. Таким образом, это позволяет своевременно определить возникающие отклонения в деятельности нейрогуморальной системы [8]. Регуляция деятельности сердца осуществляется благодаря двойной автономной иннервации посредством симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы (ВНС) с соответствующими медиаторами – норадреналином и ацетилхолином [9]. Благодаря исследованию ВСР также возможно осуществлять оценку функционального взаимодействия сердечно-сосудистой, нервной и эндокринной систем, т.е. данный метод является комплексным показателем состояния организма человека [10, 11]. Вариабельность ритма сердца дает возможность установить степень и характер неспецифического ответа организма на влияние неблагоприятных факторов активацией системы гипофиз-надпочечники и реакцией симпатоадреналовой системы, величину показателей, отражающих соотношение между активностью симпатического и парасимпатического отделов ВНС, воздействие на работу сердечного ритма (СР) автономного и центрального контуров [12]. ВСР проявляется в изменениях интервалов между сокращениями предсердий и желудочков, которые возникают вследствие влияния на организм внешних и внутренних факторов [13, 14]. Для оценки параметров вариабельности ритма сердца в исследуемый интервал времени применяют методы статистического анализа. При этом кардиоинтервалограмма рассматривается в виде последовательности временных промежутков – интервалов RR (NN). Результаты статистических методов можно разделить на две группы: непосредственно полученные при измерении RR-интервалов и определяемые путем сравнения разных RR-интервалов [15, 16].
Цель работы: используя метод анализа вариабельности сердечного ритма, изучить статистические показатели физиологического состояния системы кровообращения студенток.
Условия, материалы и методы. Эксперимент выполнен на кафедре биологии Института фармации, химии и биологии НИУ «БелГУ». В исследовании принимали участие девушки, распределенные на четыре группы: первая группа (контрольная) – обучающиеся, которые проживают на территории Чернянского района Белгородской области с наименьшим загрязнением окружающей среды; вторая, третья и четвертая группы (опытные) – испытуемые, проживающие на загрязненных территориях Белгородского района, Шебекинского и Яковлевского ГО Белгородской области, соответственно. В каждую из групп входило не менее 35 человек в возрасте от 18 до 20 лет.
Выполненный эксперимент соответствовал всем этическим нормам и стандартам, предъявляемым национальным комитетом по исследовательской этике и Хельсинской декларации 1964 года, включая ее последующие изменения. Обследование проводилось при условии получения от каждого испытуемого информированного добровольного согласия, а также при отсутствии жалоб на состояние здоровья и признаков заболеваний. Предварительно каждому участнику объяснялись цели и задачи исследования.
Применялось программное обеспечение «Поли-Спектр-Ритм» (ООО «Нейрософт», г. Иваново), при помощи которого во втором стандартном биполярном отведении осуществлялась запись временных показателей кривых электрокардиограммы в течение 5 минут. Во время эксперимента студентки находились в горизонтальном положении, были устранены факторы, приводящие к эмоциональному возбуждению (посторонний шум) и физические влияния (прием пищи за 1 час до обследования, курение, занятие спортом, глубокие вдохи или задержка дыхания, произвольные движения). Температура в помещении составляла от +18 до +20°С. В результате исследования изучены следующие показатели: R-R min, R-R max, RRNN, SDNN, RMSSD и pNN50.
При помощи компьютерной программы IBM SPSS Statistics 20 нами обработаны полученные в ходе исследования результаты, которые представлены в виде среднего значения и стандартной ошибки среднего (М±m). По параметрическому t-критерию Стьюдента для независимых выборок определена достоверность различий (p<0,05).
Результаты и обсуждение. В таблице 1 представлены величины сдвигов временных показателей ВСР у студенток, которые участвовали в исследованиях.
Таблица 1 – Сдвиги показателей временного анализа вариабельности ритма сердца у студенток
|
Группы |
Показатели, усл. ед. |
|
|
R-R min, мс |
R-R max, мс |
|
|
Первая (контрольная) |
626,0 ± 38,80 |
1031,67 ± 28,40 |
|
Вторая (опытная) |
645,13 ± 19,40 |
1072,91 ± 39,10 |
|
Третья (опытная) |
643,27 ± 30,80 |
972,73 ± 29,10# |
|
Четвертая (опытная) |
633,20 ± 30,30 |
1043,80 ± 25,30 |
Примечание: достоверность различий: # – в сравнении со второй группой по параметрическому t-критерию Стьюдента для независимых выборок (p<0,05).
По сравнению с девушками из второй группы, R-R max у обучающихся из третьей группы было ниже на 9,34% (p<0,05), что указывает на снижение парасимпатического воздействия ВНС на СР [17].
Параметры, характеризующие суммарный эффект регуляции ритма сердца у обследуемых, приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Суммарный эффект регуляции сердечного ритма у студенток по показателям RRNN, SDNN, RMSSD и pNN50
|
Группы |
Показатели, усл. ед. |
|||
|
RRNN, мс |
SDNN, мс |
RMSSD, мс |
pNN50, % |
|
|
Первая (контрольная) |
789,67 ± 22,80 |
97,0 ± 30,29 |
97,67 ± 42,26 |
37,73 ± 4,61 |
|
Вторая (опытная) |
854,50 ± 18,60* |
66,29 ± 5,86 |
72,61 ± 7,96 |
40,53 ± 5,31 |
|
Третья (опытная) |
809,55 ± 24,40 |
45,90 ± 4,06# |
42,30 ± 4,93# |
25,09 ± 4,07*# |
|
Четвертая (опытная) |
882,0 ± 17,10*@ |
58,20 ± 8,27 |
65,40 ± 14,08 |
34,65 ± 4,85 |
Примечание: достоверность различий: * – в сравнении с первой группой, # – в сравнении со второй группой, @ – в сравнении с третьей группой по параметрическому t-критерию Стьюдента для независимых выборок (p<0,05).
Значение RRNN у испытуемых из второй и четвертой групп было выше на 8,21% (p<0,05) и 11,69% (p<0,05), соответственно, чем у студенток из первой группы. У девушек из четвертой группы данная величина также повысилась на 8,95% (p<0,05), в отличие от обучающихся из третьей группы. Увеличение RRNN наблюдается при возросшем влиянии парасимпатического отдела ВНС на ритм сердца [18].
На рисунке 1 показано распределение испытуемых по индивидуальным показателям RRNN. В норме средняя длительность кардиоинтервалов R-R, отражающая уравновешенную активность симпатического и парасимпатического отделов ВНС в регуляции синусового ритма сердца – 817,0 ± 103,0 мс [19, 20]. Баланс между двумя отделами ВНС выявлен среди студенток из первой группы. У второй и третьей групп девушек СР находился под контролем симпатической активности. Наибольший процент обучающихся с проявлением парасимпатикотонии был отмечен во второй группе – 29,0%.
Рисунок 1 – Распределение студенток (%) по индивидуальным параметрам RRNN
У испытуемых из третьей группы значение SDNN было ниже на 30,76% (p<0,05), по сравнению со студентками из второй группы, что определяет усиление симпатической регуляции ВНС [21].
На рисунке 2 показано распределение девушек, участвующих в исследованиях, по индивидуальным показателям SDNN.
Рисунок 2 – Распределение студенток (%) по индивидуальным параметрам SDNN
Величина SDNN, характеризующая вариабельность ритма сердца в целом и зависящая от действия на СА-узел проводящей системы сердца симпатического и парасимпатического отделов ВНС, в норме равна 61,0±29,0 мс [22]. Выраженность СР, определяющаяся симпатической активностью, наблюдалась у второй, третьей и четвертой групп обучающихся. Большинство лиц с уравновешенным влиянием на вазомоторный центр продолговатого мозга обоих отделов ВНС выявлено в третьей и четвертой группах – 90,0% и 80,0%, соответственно. Парасимпатикотония отмечалась у испытуемых из первой и второй групп.
Результат RMSSD у студенток из третьей группы был ниже на 41,74% (p<0,05), чем у девушек из второй группы, указывая на увеличение активности симпатического звена ВНС регуляции СР [23, 24].
На рисунке 3 показано распределение обследуемых обучающихся по индивидуальным показателям RMSSD.
Рисунок 3 – Распределение студенток (%) по индивидуальным параметрам RMSSD
Значение квадратного корня, полученного в результате сложения квадратов разности величин последовательных пар интервалов NN – RMSSD – в норме составляет 40,0±20,0 мс [25]. Наибольший процент испытуемых с данными RMSSD, отражающими равновесие в деятельности отделов ВНС, наблюдался в третьей группе – 90,0%. У 9,0% лиц второй группы выявлено проявление симпатикотонии. Согласно значениям данного показателя, ВНС у всех групп студенток оказывает парасимпатическое воздействие на ритм сердца.
В отличие от девушек из первой и второй групп, значение pNN50 у обучающихся из третьей группы было ниже на 33,50% (p<0,05) и 38,10% (p<0,05), соответственно. Понижение показателей отмечается при уменьшении парасимпатического влияния ВНС на модуляцию СР [26].
На рисунке 4 показано распределение испытуемых по индивидуальным показателям pNN50.
Рисунок 4 – Распределение студенток (%) по индивидуальным параметрам pNN50
В норме доля соседних «нормальных» интервалов R-R находится в пределах 18,30±17,30% [27, 28]. Воздействие симпатического отдела ВНС на ритм сердца наблюдалось у студенток второй группы – 8,0%. Большинство лиц с проявлением уравновешенного влияния на СР отделов ВНС выявлено в третьей группе – 82,0%. У всех групп девушек отмечается парасимпатикотония.
Согласно проведенному анализу ВСР во временной области, у испытуемых, проживающих в Белгородском районе, Шебекинском и Яковлевском ГО Белгородской области, наблюдается снижение парасимпатического воздействия ВНС на СР. Известно, что основными медиаторными системами парасимпатического отдела ВНС являются ацетилхолин, а также ферменты, относящиеся к группе холинестераз, в том числе ацетил-, бутирил- и бензоил-холинестеразы. Для ацетилхолина характерно нахождение в структуре аксоплазмы и пресинаптических везикул терминальных участков. Из них он, выделяясь в пространство между пресинаптической и постсинаптической мембранами, связывается с мускаринчувствительными рецепторами и приводит к появлению возбуждающих постсинаптических потенциалов. В результате происходит активация калиевых каналов и выходящего калиевого тока в пейсмекерах синусового узла проводящей системы сердца. Это способствует гиперполяризации в пейсмекерах, увеличению фазы деполяризации в медленных потенциалах автоматически возбудимых клеток и, как следствие, понижает частоту пейсмекерных импульсов и сокращений миокарда [29].
Выводы. Установлено, что на функционирование сердечно-сосудистой системы девушек оказывает влияние проживание в городах, а также в непосредственной близости от промышленных предприятий. У студенток, проживающих в районах с высокими показателями загрязнения окружающей среды, наблюдается преобладающее воздействие неблагоприятных факторов на регуляцию ритма сердца симпатического отдела ВНС.
1. Катульская О. Ю., Ефимова Н. В., Прохоренко Е. А. Динамическая оценка функциональных возможностей студентов ВУЗов, проживающих в промышленных центрах Восточной Сибири // Acta Biomedica Scientifica. 2011. № 3-2. С. 97-101. EDN: https://elibrary.ru/ONWJYH.
2. Мешков Н. А. Этнические и гендерные особенности адаптофенотипа сердечно-сосудистой системы у лиц, проживающих в разных природно-климатических условиях // Гигиена и санитария. 2017. Т. 96, № 11. С. 1029-1037. https://doi.org/https://doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-11-1029-1037. EDN: https://elibrary.ru/YOBWTQ
3. Чаулин А. М., Дупляков Д. В. Факторы окружающей среды и сердечно-сосудистые заболевания // Гигиена и санитария. 2021. Т. 100, № 3. С. 223-228. https://doi.org/https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-3-223-228. EDN: https://elibrary.ru/NWPETZ
4. Золотникова Г. П. Влияние экологических особенностей и уровня антропогенной нагрузки районов проживания на состояние здоровья учащихся профессиональных образовательных организаций // Проблемы региональной экологии. 2021. № 1. С. 66-70. https://doi.org/https://doi.org/10.24412/1728-323X-2021-1-66-70. EDN: https://elibrary.ru/KRWVHQ
5. Государственный доклад «О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения Белгородской области в 2023 г». Белгород, 2024. 200 с.
6. Михайлова Л. А., Мальцева Е. А. Гемодинамические показатели здоровых лиц юношеского возраста с различным типом вегетативной реактивности // Сибирское медицинское обозрение. 2012. № 1. С. 46-50. EDN: https://elibrary.ru/PABCWT.
7. Буй М. З., Таратухин Е. О. Возможности методики вариабельности сердечного ритма // Российский кардиологический журнал. 2011. № 6. С. 69-75. EDN: https://elibrary.ru/OKKSYN.
8. Вариабельность сердечного ритма у здоровых людей / В. И. Прекина, И. Ю. Чернова, О. Н. Ефремова, М. В. Есина // Российский кардиологический журнал. 2020. № S2. С. 12-13. EDN: https://elibrary.ru/XSWUVQ.
9. Чухнин Е. В., Амиров Н. Б. Вариабельность сердечного ритма. Метод и клиническое применение // Вестник современной клинической медицины. 2008. № 1. С. 72-78. EDN: https://elibrary.ru/NQXKJX. DOI: https://doi.org/10.20969/VSKM.2008.1(1).72-78
10. Аль-шаммари М. Я. И., Погребняк Т. А., Чернявских С. Д. Особенности функционального статуса студентов-первокурсников с разным типом вегетативной регуляции сердечного ритма // Ученые записки КГАВМ им. Н.Э. Баумана. 2019. № 1. С. 14-21. https://doi.org/https://doi.org/10.31588/2413-4201-1883-237-1-14-21. EDN: https://elibrary.ru/VVKXPY
11. Зависимость вариабельности сердечного ритма от частоты сердечных сокращений в юношеском возрасте / В. Ф. Бондаренко, А. К. Исмаилова, Ю. А. Курбаналиева, И. А. Тетерина // Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. Серия: Естественные и медицинские науки. 2018. № 3. С. 94-102. EDN: https://elibrary.ru/YAREFN.
12. Функциональное состояние студентов медицинского вуза по данным анализа вариабельности сердечного ритма и центральной гемодинамики / А. П. Спицин, Е. В. Колодкина, Т. А. Першина, И. С. Бяков // Здоровье населения и среда обитания. 2020. № 1 (322). С. 24-29. https://doi.org/https://doi.org/10.35627/2219-5238/2020-322-1-24-29. EDN: https://elibrary.ru/LYGCUI
13. Никулина М. В., Антонец В. А. Опыт оценки вариабельности сердечного ритма по сглаженным кардиоинтервалограммам // Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика. 2022. № 2. С. 176-188. https://doi.org/https://doi.org/10.18500/0869-6632-2022-30-2-176-188. EDN: https://elibrary.ru/MQSOUU
14. Веневцева Ю. Л., Нестерова С. А., Мельников А. Х. Индивидуальная динамика вариабельности сердечного ритма у здоровых лиц // Российский кардиологический журнал. 2023. № S6. С. 12. EDN: https://elibrary.ru/RIMFFM.
15. Показатели функционального состояния центральной нервной системы и вегетативной регуляции сердечного ритма студентов с разным уровнем личностного адаптационного потенциала / А. Э. Щербакова, М. А. Попова, Е. В. Хабибуллин, А. С. Лакомкина, В. В. Чистова // Современные вопросы биомедицины. 2024. № 2. С. 1-9. https://doi.org/https://doi.org/10.24412/2588-0500-2024_08_02_22. EDN: https://elibrary.ru/EOKMRN
16. Мыльникова И. В., Катульская О. Ю. Адаптационные возможности городских и сельских подростков Иркутской области (по данным вариабельности ритма сердца) // Acta Biomedica Scientifica. 2010. № 1. С. 22-26. EDN: https://elibrary.ru/OOPWUJ.
17. Михайлова Л. А., Мальцева Е. А. Показатели электрокардиограммы у здоровых лиц юношеского возраста, обучающихся в вузе // Человек. Спорт. Медицина. 2013. № 1. С. 48-51. EDN: https://elibrary.ru/PYACCB.
18. Путилин Л. В., Прохоров П. Ю. Гендерные особенности электрокардиограммы студентов 4 курса медицинского института: есть ли связь с состоянием вегетативной нервной системы? // Российский кардиологический журнал. 2021. № S5. С. 12-13. EDN: https://elibrary.ru/NZTSLU.
19. Анализ и прогнозирование резервных возможностей организма студентов по параметрам вариабельности сердечного ритма / И. Г. Кретова, О. А. Ведясова, М. В. Комарова, О. И. Ширяева // Гигиена и санитария. 2017. № 6. С. 556-561. https://doi.org/https://doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-6-556-561. EDN: https://elibrary.ru/ZAPEEB
20. Особенности показателей корреляционной ритмограммы и вариационной пульсометрии у людей в возрасте 18-27 лет с различными типами модуляции сердечного ритма / С. И. Еремеев, О. В. Еремеева, В. С. Кормилец, А. Ю. Кормилец // Человек. Спорт. Медицина. 2013. № 1. С. 79-83. EDN: https://elibrary.ru/PYACEJ.
21. Анфилатов И. Ю., Туманова Н. С. Вариабельность сердечного ритма студентов вуза разной физической подготовленности // Человек. Спорт. Медицина. 2023. № 1. С. 37-43. https://doi.org/https://doi.org/10.14529/hsm230105. EDN: https://elibrary.ru/XXUMSC
22. Касымбекова К. Б., Кыздарбекова А. С., Дутбайева Д. М. Исследование вариабельности кардиосигналов // Проблемы Науки. 2017. № 6 (88). С. 73-76. EDN: https://elibrary.ru/XXMKJH.
23. Скорозвон М. С., Чернявских С. Д. Сравнительная оценка показателей сердечно-сосудистой системы студентов в зависимости от условий проживания / Наука и образование: отечественный и зарубежный опыт: пятьдесят третья международная научно-практическая конференция: сборник трудов конференции. Белгород: Издательство ООО «ГиК», 2022. С. 495-498. EDN: https://elibrary.ru/HRPIHU.
24. Красильникова В. А., Айзман Р. И. Морфофункциональные показатели первокурсников тувинского государственного университета из городской и сельской местности // Вестник НГПУ. 2017. № 5. С. 178-192. https://doi.org/https://doi.org/10.15293/2226-3365.1705.12. EDN: https://elibrary.ru/ZQXRVR
25. Иванов С. А. Невзорова Е. В., Гулин А. В. Количественная оценка функциональных возможностей сердечно-сосудистой системы // Вестник российских университетов. Математика. 2017. № 6-2. С. 1535-1540. https://doi.org/https://doi.org/10.20310/1810-0198-2017-22-6-1535-1540. EDN: https://elibrary.ru/YRNTTB
26. Кононец И. Е., Калыкеева А. А. Вариабельность ритма сердца и вегетативная регуляция у учащихся колледжа различных специализаций // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2018. № 12-1. С. 42-46. EDN: https://elibrary.ru/YUJKNV.
27. Князева Е. С., Лялякин С. В., Мищенко Н. В. Оценка функционального состояния организма студентов с использованием параметров вариабельности сердечного ритма // Международный научно-исследовательский журнал. 2023. № 1 (127). С. 1-8. https://doi.org/https://doi.org/10.23670/IRJ.2023.127.8. EDN: https://elibrary.ru/AOVNXJ
28. Кретова И. Г., Ведясова О. А., Комарова М. В. Анализ и прогнозирование резервных возможностей организма студентов по параметрам вариабельности сердечного ритма // Гигиена и санитария. 2017. № 96 (6). С. 556-561. https://doi.org/https://doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-6-556-561. EDN: https://elibrary.ru/ZAPEEB
29. Вегетативная регуляция сердечного ритма (обзор) / Т. Ф. Миронова, В. А. Миронов, Т. Ю. Обухова, О. Г. Шмонина и др. // Кардиология. 2018. № 10 (165). С. 90-105. https://doi.org/10.25694/URMJ.2018.10.28. EDN: https://elibrary.ru/YPHPVZ
