Функциональное состояние и адаптационный потенциал у иностранных студентов с различным типом вегетативной регуляции в процессе обучения

Введение. Учебная деятельность студентов в вузе сопровождается существенными изменениями функционального состояния организма, значительным напряжением регуляторных систем и в первую очередь вегетативной [1-4]. При длительном либо чрезмерном действии стресса могут проявляться временное рассогласование функций, снижение адаптационных возможностей, возникать дисфункциональные расстройства, психосоматические заболевания [5, 6]. Еще в большей степени подвергаются стрессовым воздействиям иностранные студенты [7, 8]. Иноязычная среда, изменение образа жизни, взаимоотно- шения в коллективе, новые формы учебы, различного рода физические, интеллектуальные и психоэмоциональные нагрузки - все это может создавать угрозы для здоровья и влиять на появление патологических нарушений.

В связи с этим вопросы оценки и динамического контроля за функциональным состоянием студентов, в т.ч. иностранных, весьма актуальны и по-прежнему остаются в поле зрения ученых. Надежным и эффективным методом, позволяющим не только оценивать характер напряжения регуляторных систем, но и определять тип вегетативной регуляции, является анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР). Данный метод в сочетании с измерением адаптационного потенциала (АП) – одного из индикаторов донозологической диагностики – может стать действенным инструментом выявления состояний, предшествующих развитию патологии.

Цель исследования. Оценка адаптивных возможностей организма, анализ изменений показателей вариабельности сердечного ритма у студентов с различными типами вегетативной регуляции, выявление донозологических состояний и ранних признаков патологии.

Материалы и методы. В исследовании приняли участие 302 практически здоровых студента из Индии в возрасте 21,54±1,43 года, обучающихся на 1, 3 и 5 курсах в Международной высшей школе медицины. Исследование было одобрено этическим комитетом при МВШМ (протокол заседания № 4 от 09.11.2016) и соответствует принципам, обозначенным в Хельсинкской декларации. Перед проведением исследования получено информированное согласие всех участников.

Функциональное состояние организма студентов в период учебной деятельности изучали на основе анализа вариабельности сердечного ритма с использованием программноаппаратного комплекса УПФТ-1/30 – «Психофизиолог» («Медиком МТД», Россия). Регистрацию проводили в положении сидя в течение 5 мин в соответствии с международным стандартом [9]. Определяли временные и частотные параметры ритма сердца: SDNN, мс – среднеквадратичное отклонение динамического ряда R-R-интервалов; Mo, мс – наиболее часто встречающееся значение длительности кардиоинтервалов; АМо, % – амплитуда моды, число значений интервалов, равных Мо, в процентах к общему числу зарегистрированных кардиоциклов; МхDMn, мс – разница наибольшего и наименьшего значений динамического ряда R-R-интервалов, вариационный размах; SI, усл. ед. – индекс напряжения регуляторных систем (Stress Index); ТР, мс2 – суммарная мощность спектра с высокочастотными (HF, мс2), низкочастотными (LF, мс2) и очень низкочастотными (VLF, мс2) компонентами. При спектральном анализе вычисляли относительное значение в процентах от суммарной мощности во всех диапазонах (HF%, LF%, VLF%).

В соответствии с рекомендациями Н.И. Шлык [10] проводили разделение студентов на группы с различным типом вегетативной регуляции: I тип – умеренное преобладание центральной регуляции (SI>100 усл. ед., VLF>240 мс2); II тип – выраженное преобладание центральной регуляции (SI>100 усл. ед., VLF<240 мс2); III тип – умеренное преобладание автономной регуляции (SI от 30 до 100 усл. ед., VLF>240 мс2); IV тип – выраженное преобладание автономной регуляции (SI<30 усл. ед., VLF>240 мс2).

Функциональное состояние оценивали по индексу функциональных изменений, который рассчитывали по формуле

ИФИ (баллы)=0,011×ЧСС+0,014×САД+0,008× ×ДАД+0,014×возраст (годы)+0,009×вес (кг)– –0,009×рост (см) – 0,27, где ЧСС – частота сердечных сокращений, уд./мин; САД – систолическое артериальное давление, мм рт. ст.; ДАД – диастолическое артериальное давление, мм рт. ст. [11].

Результаты исследования подвергали статистической обработке с использованием программы SPSS 16 for Windows. Проверку количественных данных на соответствие нормальному закону распределения при выборке n > 100 выполняли при помощи критерия Колмогорова–Смирнова, при выборке n<100 – критерия Шапиро–Уилка. При сравнении переменных с нормальным распределением использовали однофакторный дисперсионный анализ ANOVA с Posthoc-тестом Scheffe. Данные представлены как среднее и стандартное отклонение (М±SD). Переменные с отличным от нормального распределением сравнивали при помощи критерия Краскела–Уоллиса. В этом случае данные представлены в виде медианы (Ме), первого (Q 1 ) и третьего (Q 3 ) квартилей: Me (Q 1 ; Q 3 ). Статистически значимым принимали уровень различий при p≤0,001. При проведении множественных попарных сравнений выборок достигнутый в исследовании уровень значимости скорректирован с учетом поправки Бонферрони.

Результаты и обсуждение. В табл. 1 представлены значения временных и спектральных показателей у студентов с различным типом вегетативной регуляции.

Таблица 1

Table 1

Временные и спектральные показатели ВСР у студентов с различным типом вегетативной регуляции

Temporal and spectral indicators of HRV in students with various types of vegetative regulation

Показатели Parameters	I тип Type 1 (n=159)	II тип Type 2 (n=15)	III тип Type 3 (n=107)	IV тип Type 4 (n=21)	р
SDNN, мс SDNN, ms	37,4±9,1	22,9±8,1	63,8±13,0	94,9±22,8	0,000
Мо, мс Мо, ms	675 (625; 725)	575 (525; 625)	775 (675; 825)	860 (775; 950)	0,000
					I/II: 0,002
					III/IV: 0,003
АMo, %	47 (41; 53)	63 (54; 74)	31 (26; 34)	20 (15; 23)	0,000
МхDMn, мс МхDMn, ms	189,4±47,0	108,5±38,7	314,3±71,5	506,5±154,2	0,000
SI, усл. ед. SI, c. u.	177 (134; 261)	579 (311; 720)	66 (47; 83)	22 (19; 30)	0,000
TP, мс2 TP, ms2	2367±1100	841±600	7311±3345	16392±8643	0,000
					I/II: 0,420
VLF, мс2 VLF, ms2	734 (447; 1094)	190 (151; 223)	2363 (1620; 3188)	5054 (2943; 8341)	0,000
LF, мс2 LF, ms2	865 (532; 1280)	291 (156; 474)	2264 (1393; 3088)	3780 (2625; 6110)	0,000
HF, мс2 HF, ms2	482 (304; 767)	139 (84; 367)	1750 (1168; 2559)	6082 (2746; 7791)	0,000
VLF, %	36,4±12,9	26,9±12,0	36,8±14,0	36,7±15,4	0,060
LF, %	39,8±12,0	46,1±12,9	34,7±11,3	28,6±8,6	0,000
					I/II: 0,286
					III/IV: 0,171
HF, %	23,7±10,8	27,0±12,2	28,5±12,3	34,9±12,2	I/III: 0,000
					I/IV: 0,000

Студентов с умеренным преобладанием центрального контура (I тип) было 53 %, с выраженным (II тип) – 5 %, с умеренным преобладанием автономного контура (III тип) - 35 %, с выраженным (IV тип) – 7 %.

При анализе временных характеристик выявлено, что у студентов с преобладанием центральной регуляции (I и II типы) по сравнению типами III и IV достоверно меньше (в 1,6 и 2,6 раза соответственно) среднее квадратичное отклонение (SDNN). В этих же группах ниже, чем у лиц с III и IV типами, величина Мо, а также разброс кардиоинтервалов (MxDMn). Интегральный показатель степени напряжения регуляторных механизмов у студентов с I типом регуляции составляет 177 усл. ед. (в норме его величина равна 80–150 усл. ед.) [12]. У лиц II типа он составляет 579 усл. ед. и превышает нормативный показатель в 4 раза, что указывает на усиленную активность симпатического канала регуляции. Со стороны спектральных параметров отмечается уменьшение общей мощности спектра, отражающей суммарный эффект воздействия на сердечный ритм всех уровней регуляции. Особенно заметны изменения в группе со II типом регуляции – его величина снизилась в 4 раза, составив 841 мс2 (в норме 3466 мс2), что может косвенно указывать на снижение адаптационных возможностей сердечно-сосудистой системы и низкую стрессо-устойчивость организма [12]. Снижение ТР влечет за собой сдвиги в волновой структуре ВСР: значения соответствующих параметров значительно ниже, чем в группах с III и IV типами регуляции. Вклад LF-колебаний в суммарную мощность спектра составил 46 %. Для лиц с III типом характерно умеренное преобладание парасимпатических влияний на сердце (умеренно высокие абсолютные значения SDNN, MxDMn, ТР при малых показателях SI), что указывает на достаточно высокие функциональные возможности организма и является признаком устойчивой адаптации к воздействиям учебных и психоэмоциональных нагрузок [13]. При этом умеренное преобладание дыхательных волн в структуре спектра согласуется с представлениями об адаптационно-трофическом защитном действии блуждающих нервов на сердце [14]. В группе обследуемых с IV типом явно доминирует парасимпатическая направленность, о чем свидетельствуют достоверно более высокие значения SDNN и MxDMn, общей мощности спектра (16392 мс2), а также сниженная, по сравнению с нормой, величина SI.

В процессе исследований у студентов определялся ИФИ, позволяющий оценивать и классифицировать адаптационный потенциал организма [15, 16]. Значения показателей, необходимых для вычисления ИФИ, даны в табл. 2.

Таблица 2

Table 2

Показатели гемодинамики, массы тела и роста у студентов с различным типом вегетативной регуляции

Indicators of hemodynamics, body weight and height in students with various types of vegetative regulation

Показатели Parameters	I тип Type 1 (n=159)	II тип Type 2 (n=15)	III тип Type 3 (n=107)	IV тип Type 4 (n=21)	р
ЧСС, уд./мин HR, b.p.m.	87,7±10,5	102,5±13,0	77,6±8,8	68,3±6,2	0,000
Масса тела, кг Body weight, kg	67,7±12,4	65,3±12,0	65,1±12,0	67,7±9,7	0,338
Рост, см Height, sm	172,3±6,9	172,5±6,0	172,6±7,0	171,5±6,2	0,937
САД, мм рт. ст. SBP, mm Hg	120 (110; 120)	120 (110; 125)	115 (110; 120)	110 (105; 120)	0,285
ДАД, мм рт. ст. DBP, mm Hg	80 (70; 84)	80 (70; 85)	80 (70; 80)	75 (70; 80)	0,025

Из табл. 2 видно, что достоверные отличия есть только при сравнении ЧСС. Так, например, если у студентов I типа этот показатель соответствовал верхней границе нормы и составлял 87,7 уд./мин, то у лиц со II типом наблюдалась тенденция к тахикардии: ЧСС до 102,5 уд./мин. Величина ЧСС у обучающихся с III и IV типами была достоверно ниже (77,6 и 68,3 уд./мин) и соответствовала средневозрастной норме.

На рис. 1 представлены результаты оценки и классификации функциональных состояний по уровню адаптационного потенциала у групп лиц с различным типом саморегуляции (рис. 1А): физиологическая норма (удовлетво- рительная адаптация), напряжение механизмов адаптации, перенапряжение механизмов адаптации (неудовлетворительная адаптация) и истощение (срыв адаптации) – и их соответствие уровню функционального состояния (рис. 1Б).

А

Б

• □    Удовлетворительная адаптация / Satisfactory adaptation ( < 2,59 баллов/points)

^ Напряжение механизмов адаптации /Tension of adaptation mechanisms (2,60 -3,09 баллов/points)

• ■    Неудовлетворительная адаптация /Unsatisfactory adaptation (3,10 -3,49 баллов/points)

• ■    Срыв адаптации / Failure adaptation (> 3,50 баллов/points)

Рис. 1. Процентное распределение по индексу функциональных изменений (А) и шкала функциональных состояний по Р.М. Баевскому (Б)

Fig. 1. Percentage distribution according to the index of functional changes (A) and R.M. Baevsky’s scale of functional states (B)

Установлено, что у группы студентов с умеренным преобладанием центральной регуляции (I тип) величина ИФИ составила 2,32±0,30 балла, тогда как в группе лиц со II типом – 2,45±0,30 балла. Используя шкалу функционального состояния [17], делаем вывод, что удовлетворительная адаптация свойственна 82 % обследуемых I типа и 53 % II типа. У студентов с умеренным (III тип) и выраженным (IV тип) преобладанием автономной регуляции средние значения ИФИ соответственно равны 2,12±0,30 и 2,04±0,20 балла, лица с удовлетворительной адаптацией среди них составляют 94 и 95 %.

Исходя из полученных результатов, классификации состояний организма и ее интерпретации [11, 15] можно говорить о том, что подавляющее большинство иностранных студентов находится в состоянии физиологической нормы, адаптивные возможности организма сохраняются на достаточном уровне, гомеостаз поддерживается при минимальном напряжении регуляторных систем. В то же время часть студентов с умеренным (18 % – условно подгруппа Ia) и выраженным преобладанием центрального контура регуляции (47 % – условно подгруппа IIa) находится в состоянии донозологии. Для организма студентов подгруппы Iа характерна умеренная степень напряжения адаптационных механизмов: величина стресс-индекса превышает нормативные значения в 1,6 раза, отмечаются низкие значения SDNN (34,7 мс) и ТР (2041 мс2). Их функциональные возможности в состоя- нии относительного покоя не снижены, но способность к нагрузкам уменьшена. У лиц подгруппы IIа выявлено состояние резко выраженного напряжения, функциональные возможности организма ограничены, на что указывают максимально высокий уровень индекса напряжения (819 усл. ед.), низкие величины среднего квадратичного отклонения (18,1 мс) и общей мощности спектра (540 мс2), достоверно повышенное значение индекса функциональных изменений (2,74±0,05 балла). В суммарной мощности спектра превалирует доля низкочастотных волн, которая вкупе с низкой амплитудой вазомоторных и очень низкочастотных волн свидетельствует о существенном напряжении надсегментарных отделов мозга [18].

Считается, что такие изменения со стороны регуляторных систем организма студентов оказывают негативное влияние на физиологические процессы, изменяют компенсаторно-приспособительные реакции организма и снижают адаптационный потенциал [10]. Более того, у таких лиц существует высокий риск возникновения электрической нестабильности миокарда в случаях чрезмерных интеллектуальных и психоэмоциональных нагрузок [14]. Всё вышеуказанное позволяет характеризовать состояние подгруппы IIа как преморбидное. Студенты с IIIа типом регуляции (6 %), судя по параметрам ВСР (SDNN -61,7 мс; SI - 71 усл. ед.; ТР - 6869 мс2), обладают достаточными функциональными возможностями для обеспечения вегетативного гомеостаза. Однако индекс функциональных изменений (2,72 балла) свидетельствует об определенном напряжении механизмов адаптации. У лиц подгруппы IVа (5 %) наблюдаются сверхмалые значения SI (12 усл. ед.) и чрезмерно высокие величины общей мощности спектра (43193 мс2), значения ИФИ колеб- лются в пределах от 2,62 до 2,77 балла. Но при этом вариационный размах – разница между наибольшим и наименьшим значением динамического ряда R-R-интервалов – варьирует от 644 до 784 мс. По утверждению Н.И. Шлык, разброс данного показателя за пределами 530 мс при IV типе регуляции присущ патологическому характеру протекающих в организме процессов. И это обусловлено не только выраженным включением автономной регуляции, но и смещением водителя ритма или развитием СА-блокады I степени. Такие сдвиги с большой долей вероятности можно трактовать как несовершенство или дисфункцию в состоянии регуляторных механизмов, которая приводит к развитию патологических состояний.

Заключение. Обобщая полученные результаты, можно прийти к заключению, что для большинства обследованных студентов с центральным (I и II) и автономным (III и IV) типами регуляции характерно состояние нормы и удовлетворительной адаптации. У них основательный адаптационный потенциал, степень напряжения минимальна, они достаточно устойчивы к учебной и повседневной деятельности. Состояние другой части студентов с I (18 %) и II (47 %) типами вегетативной регуляции по характеру вариабельности сердечного ритма и адаптационного потенциала соотносится с донозологическим, при этом у первых выявлено умеренное напряжение механизмов адаптации, у вторых – резко выраженное напряжение регуляторных систем. Часть обследуемых (5 %) группы с IV типом вегетативной регуляции характеризуется дисфункциональными и дизрегуляци-онными нарушениями в системе кровообращения, и потому у этих студентов имеется предрасположенность к патологическим отклонениям и возникновению патологических состояний.