Изменчивость маркеров сердечного ритма и их взаимосвязей в молодежной выборке

Ali Vasif Arbab1, , Ya.V. Bulgakova2, , А.L. Pokhachevsky2,3, , M.M. Lapkin3, ,

V.A. Zhadnov3, , 1 Branch Campus in Baku of I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Baku, Republic of Azerbaijan

Особенности автономной и внутриорган-ной иннервации сердца отражаются на его хроно-, ино-, батмо- и дромотропной функциях. Первая из них опосредована длительностью кардиоинтервалов (КИ) и определяет сердечный ритм (СР). При этом иннервация узлов проводящей системы блуждающим нервом и его асимметрия – правый – вытормаживает пейсмекера, левый – атриовентрикулярный узел; диффузная иннервация преимущественно миокарда желудочков постганглионарными симпатическими нейронами; связь механорецепторов чувствительных клеток Догеля с интрамуральными парасимпатическими ганглиями; медиаторные особенности постганглионарных парасимпатических нейронов; отрицательная обратная связь между гемодинамическими закономерностями работы сердца и внутриорганной метасимпатической регуляцией – оказывают такое влияние на все функции сердца, которое нельзя исключительно приписывать ни к одной из перечисленных особенностей. В свою очередь, активность симпатической и парасимпатической нервной системы через гипоталамические ядра, а в большей степени через ядро одиночного пути опосредуется многими афферентами: барорецепторами сосудов, механорецептора- ми бронхов, эргорецепторами поперечнополосатой мускулатуры, волюморецепторами сосудов, центральными, периферическими и почечными хеморецепторами. При этом исследование ВСР, вскрывающее всю совокупность нейрогуморальных влияний, широкодоступно, неинвазивно и безболезненно [1–4, 6, 7]. Вопрос, каким образом эти многообразные регуляционные механизмы влияют на длительность КИ, до настоящего времени остается открытым. Не до конца понятно и влияние физических нагрузок на ВСР и чувствительность кардиовагального барорефлекса [5].

Цель исследования: выяснить взаимосвязи длительности КИ со спектральными и pNNx показателями СР.

Материалы и методы. Исследована смешанная по уровню физической активности молодежная (18–23 лет) выборка (СВ) 54 человека. Для обнаружения и количественной оценки близких по частоте периодических составляющих в колебаниях длительности КИ применялся частотный анализ СР. В клиноположении определялись: ТР – Total Power, диапазон 0,003–0,40 Гц, единицы – мс²/Гц) – суммарная активность нейрогуморальных влияний на СР; HF – High Frequency, 0,15–0,4 Гц, LF – Low Frequency, 0,04–0,15 Гц и VLF – Very Low Frequency, 0,003–0,04 Гц; показатель pNNх – процент пар КИ с разностью Х мc и более к общему числу КИ в массиве, в диапазонах pNN10, 20 и т. д. до 100 мс.

Из анализа исключались экстрасистолы, эктопические ритмы, возрастающие, убывающие тренды. Статистическая обработка: Statis-tica 10.0, MS Excel 2021; данные представлялись в виде квартильного ряда (Q1, 2, 3); груп- повые различия – критерий Манна – Уитни; корреляционный анализ – Spearman; статистическая существенность – p < 0,05. Формирование групп по спектральным характеристикам СР – кластерный анализ (метод К-средних).

Результаты. Обнаруженная полимодальность распределения частотных характеристик сердечного ритма указала на неоднородность первичной выборки (табл. 1). Кластерным анализом из нее выделено 2 группы, различающиеся по физической активности: 1-я – 36 человек – не имеющие систематических физических нагрузок (Нсп); 18 – человек, действующие спортсмены циклических видов, систематически тренирующиеся 5 и более раз в неделю (СП).

Спектральные показатели СР спортивной группы существенно превосходят таковые группы сравнения. При этом максимум превосходства остается за парасимпатической активностью (в 3,4 раза), общая мощность – в 2,8 раза, симпатическая активность – в 2 раза. В свою очередь, показатель симпатической реактивности (LF/HF) остается за группой неспортивной молодежи (в 1,4 раза). Группа неспортивной молодежи также доминирует по относительному вкладу гуморально-метаболического (на 25 %) и симпатического (на 20 %) компонентов, в то же время %HF – за спортивной группой (40 %). Выявленные маркеры изменчивости СР вскрывают в спортивной группе не только максимум адаптационного потенциала, но и его принципиальное отличие – доминирование быстрой приспособительной активности за счет HF. В свою очередь, симпатическая реактивность (LF/HF) подтверждает доминирование быстрой регуляции (HF).

Таблица 1

Table 1

Частотные характеристики СР в группах

Spectral-domain HRV parameters by group

Группа Group	Спектральные характеристики СР / Spectral HR parameters
	TP	VLF	LF	HF	LF/HF	%VLF	%LF	%HF
СВ Mixed sample	1948,0	520,3	482,5	515,0	0,6	25,8	20,8	22,2
	2754,0	870,5	822,5	748,5	0,9	34,3	30,2	30,0
	4122,8	1648,5	1339,5	1486,0	1,6	47,1	39,7	41,1
1	1885,0	476,0	432,0	468,0	0,7	26,9	23,1	21,9
	2379,0	782,0	777,0	635,0	1,0	35,8	32,2	27,3
	3499,0	1367,0	877,0	1019,0	1,6	47,1	39,8	40,0
2	5683,0	1193,0	1409,0	1527,0	0,4	22,9	15,4	28,6
	6728,0	1961,0	1573,0	2150,0	0,7	28,8	27,5	37,4
	7557,0	2346,0	2101,0	4287,0	1,1	43,9	29,1	59,5

Таблица 2

Table 2

Групповые показатели pNNx pNNx parameters by group

Группа Group	pNNx
	10	20	30	40	50	60	70	80	90
СВ Mixed sample	70,59	40,59	22,03	9,61	3,71	1,81	0,78	0,39	0,00
	77,50	55,71	37,33	22,74	13,85	7,31	4,00	2,65	0,97
	82,76	66,99	54,19	42,81	32,11	25,23	17,36	12,06	9,36
1	69,42	39,18	17,90	8,17	2,65	1,18	0,33	0,00	0,00
	75,46	50,93	31,87	17,95	9,16	3,98	1,20	0,79	0,70
	80,20	59,39	42,64	31,08	23,77	13,96	8,30	4,91	3,40
2	79,15	65,67	53,69	41,04	29,48	25,90	20,98	14,73	12,50
	86,18	70,09	57,14	45,54	36,61	29,10	23,11	17,62	13,55
	89,18	79,22	68,40	56,28	44,59	37,23	31,17	25,54	16,45

Таблица 3

Table 3

Групповые корреляционные связи длительности КИ с pNNx

Correlations between NN interval duration (Q1–Q3) and pNNx

Q	Группа Group	pNNx
		10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Q1	СВ (MS)	0,58	0,55	0,59	0,55	0,55	0,55	0,52	0,50	0,44	0,40
	2	0,40	0,40
	1	0,54	0,53	0,54	0,49	0,50	0,51	0,45	0,42
Q2	СВ (MS)	0,65	0,64	0,68	0,66	0,66	0,65	0,62	0,60	0,55	0,51
	2		0,42		0,42	0,42	0,43		0,40
	1	0,58	0,55	0,58	0,54	0,56	0,55	0,51	0,48	0,37
Q3	СВ (MS)	0,71	0,72	0,76	0,74	0,74	0,73	0,70	0,68	0,64	0,60
	2				0,42	0,42	0,45		0,40
	1	0,67	0,66	0,69	0,66	0,67	0,66	0,61	0,58	0,47	0,41

Примечание. Показатели, не достигшие статистической существенности (р > 0,05), не приводятся.

Note. Values that did not reach statistical significance (p > 0.05) are not shown.

Показатели pNNх клиностаза постепенно теряют интенсивность в ряду pNN10–90 в обеих группах. Однако скорость этого процесса различна (табл. 2). При этом, если pNN10 преобладает во 2-й группе на 9 % (75 против 86), то pNN50 – на 27,5 % (9 против 36), а pNN80 – 16,8 % (0,8 против 17,6).

Все показатели pNNх в спортивной группе статистически существенно превосходят таковые группы сравнения. При этом выраженность этих различий неоднозначна. На отрезке pNN10–30 – возрастает, далее до pNN60 – стабилизируется, затем снижается (pNN10–80 на 9–19–25–27–27–25–22–17 % соответственно). В свою очередь кратность различий – возрастает прогрессивно (pNN10–80: в 1,15– 1,4–1,8–2,5–4–7–19–22 раза соответственно).

Таким образом, характерной отличительной pNN-чертой спортивной группы является и доминирование длительных pNNх, и возрастание этих различий в последовательном ряду pNN10–100.

В сводной группе длительность КИ – на уровне Q1 (характеризуется прогредиентно снижающимися положительными умеренными связями со всем диапазоном pNN10–100 (0,59–0,4) (табл. 3). При этом максимум связи приходится на pNN30 (0,59). Диапазон pNNx, значение связи которых равен или превышает 0,55, – pNN10–60. Та же тенденция, но с большей интенсивностью связей проявляется для медианного (Q2) значения длительности КИ: pNN10–100 (0,65–0,51), пик связи приходится на pNN30 (0,68), диапазон, превышающий значение 0,55, – pNN10–90. Настоящие закономерности сохраняются и для КИ на уровне Q3: pNN10–100 (0,71–0,6) с максимумом pNN30 (0,76), диапазон, превышающий 0,55, – pNN10–100.

Таким образом, в сводной группе увеличение длительности КИ приводит к возрастанию интенсивности корреляционной связи и расширению диапазона ее умеренных значений, при сохранении общей тенденции к постепенному снижению на отрезке pNN10–100.

В группе неспортивной молодежи короткие КИ (Q1), демонстрируя максимальные положительные связи (0,54) с малыми pNN10–30 мс, постепенно растрачивают их до конца ряда pNN90–100 (0,33–0,27), при этом диапазон pNNх, превышающий или равный интенсивности связи 0,5, – 10–60 мс. Та же закономерность, но с большей интенсивностью связей повторяется для КИ на уровне медианы (Q2), диапазон pNNх при r > 0,5 – pNN10–70. Выявленная закономерность с еще большей интенсивностью связи сохраняется и для длинных КИ (Q3), диапазон r > 0,5 – pNN10–80. Иными словами, так же, как и в сводной группе, длина КИ определяет как силу взаимоотношений с pNNx, так и диапазон максимальных значений связи, при этом само распределение характеризуется снижением взаимосвязи длительности КИ с pNNx от начала до конца ряда.

В спортивной группе короткие КИ имеют связи исключительно с малыми КИ (Q1), при этом уровень этой связи на границе статистической существенности – pNN10–20 (0,4). Медианный уровень КИ (Q2) характеризуется связями малой интенсивности с pNN40–60 (0,42–0,43); длительные КИ (Q3) имеют фактически те же связи: pNN40–60 (0,42–0,45). Иными словами, с увеличением выносливости уменьшается зависимость pNNx от длительности КИ (0,42–0,45), а кроме того, стабилизируется и четко локализуется влияние на распределение pNNx: фактически равные прямые положительные связи исключительно с pNN40–60.

В сводной группе короткие КИ (Q1) характеризуются минимальной умеренной положительной связью с общей мощностью спектра, чуть более выраженной для низко- и высокочастотного спектра, без ясного доминирования между ними (табл. 4). Увеличение длительности КИ до уровня Q2 проявляется усилением тех же положительных связей (TP,

LF, HF) при намечающемся преобладании высокочастотного компонента, а также появлением пограничной по статистической существенности прямой связи с VLF. Максимальное увеличение длительности КИ (Q3) обнаруживает существенное усиление связи со всеми спектральными составляющими и формирование выраженного доминирования парасимпатической активности. Последнее обстоятельство приводит и к формированию обратной, но пограничной по статистической существенности связи с симпатической реактивностью.

Таблица 4

Table 4 Групповые корреляционные связи длительности КИ со спектральными характеристиками СР

Correlations between NN interval duration and spectral HRV parameters

Q NN intervals	Спектр Spectrum	Группа (Group)
		СВ (MS)	2	1
Q1	TP	0,30
	VLF		–0,38
	LF	0,33
	HF	0,32
Q2	TP	0,45		0,25
	VLF	0,24	–0,40
	LF	0,44		0,27
	HF	0,46	0,25	0,27
Q3	TP	0,53		0,34
	VLF	0,31	–0,35	0,25
	LF	0,46		0,27
	HF	0,55	0,35	0,39
	LF/HF	–0,27	–0,30

Примечание. Показатели, не достигшие статистической существенности (р > 0,05), не приводятся.

Note. Values that did not reach statistical significance (p > 0.05) are not shown.

В группе неспортивной молодежи минимальные КИ (25 Пц) не имеют существенных связей ни с одной составляющей спектра, рост длительности КИ до уровня Q2 сопровождается формированием фактически равных погранично (по статистической существенности) минимальных положительных связей с общей мощностью спектра, низко- и высокочастотным компонентом; максимальное увеличение длительности КИ (Q3) характеризуется положительными связями со всеми компонентами спектра: умеренной интенсивности с общей мощностью и высокочастотной составляющей, погранично умеренной – с гумо- рально-метаболическим и симпатическим компонентом.

В спортивной группе короткие КИ (Q1) характеризуются умеренной обратной связью с гуморально-метаболическим компонентом и погранично минимальной положительной – с LF; увеличение длительности КИ до уровня медианы фактически не изменяет умеренной обратной связи с гуморально-метаболическим компонентом, но трансформирует минимальную «низкочастотную» связь в «высокочастотную»; максимальное возрастание длительности КИ (Q3), фактически не изменяя отношения с гуморально-метаболическим компонентом, усиливает положительное взаимодействие с HF и дополнительно проявляет умеренную обратную связь с симпатической реактивностью.

Таким образом, в сводной группе с увеличением длительности КИ выявляется существенное усиление (от слабых до умеренных значений) прямых связей со всеми спектральными составляющими СР, включающими общую мощность спектра, парасимпатические, симпатические и гуморально-метаболические влияния. При этом минимальный КИ связан с равным вегетативным балансом (равные минимальные связи с симпатическим и парасимпатическим спектром), медианный КИ – с усиливающимся, по-прежнему фактически равным вегетативным балансом, но уже с тенденцией к парасимпатическому доминированию, максимальный КИ – с выраженным парасимпатическим доминированием. Динамика связи с гуморально-метаболическим компонентом – положительная, однако уровень его связи (в каждом квартиле) всегда существенно меньше, чем у вегетативных составляющих.

Похожие закономерности, но с существенно меньшей интенсивностью связей демонстрируются в группе неспортивной молодежи. При этом минимальные статистически значимые отношения со спектральными составляющими возникают только на медианном уровне длительности КИ. Иными словами, существует такая критическая длительность КИ в состоянии относительного физиологического покоя, при снижении которой сердце не реагирует на внешние вегетативные регуляционные влияния. Эта длительность КИ, вероятно, является критическим маркером, может быть четко определена и для данной группы составляет 664 мс. В свою очередь, только на медианном уровне (Q2) длительности КИ сердечный ритм начинает реагировать на вегетативные влияния, что и проявляется в данной группе равными минимальными прямыми связи с общей мощностью спектра и обеими вегетативными ветвями. При достижении максимальных значений длительности КИ возрастают и возможности вегетативного регулирования, что проявляется заметным ростом прямых связей с общей мощностью спектра и его быстрой – парасимпатической составляющей. При этом симпатические влияния остаются на прежнем (что и на уровне медианы) минимальном уровне, а гуморально-метаболические – лишь достигают минимального статистически существенного уровня детекции.

Группа спортсменов демонстрирует наличие принципиально иных закономерностей: устойчивую умеренную обратную связь (вне зависимости от длительности КИ) с VLF компонентом; рост умеренной прямой связи (с возрастанием длительности КИ от Q2 до Q3) с HF компонентом и возникновение умеренной отрицательной связи (Q3) с LF/HF. Выявленные закономерности в спортивной группе обнаруживают важность перераспределения адаптационных резервов внутри неизменной общей мощности спектра (достигшей вероятностного предела-максимума), которое проявляется в направленном распределении составляющих спектров от полного презрения медленным гуморально-метаболическим регулированием в сторону более быстрых вегетативных компонентов, а среди последних – к самому быстрому – парасимпатическому. При этом возникающая только при максимальном значении КИ (определяется и в сводной группе) и достигающая статистической существенности только в этой группе обратная связь с симпатической реактивностью также свидетельствует о существенном преобладании парасимпатической регуляционной активности.

Выводы. Таким образом, длительность КИ влияет на вариабельность СР в зависимости от уровня нейрогуморальной регуляции, физической выносливости, активности. При этом рост длительности КИ приводит:

• 1)    в группе неспортивной молодежи – к увеличению интенсивности прямой взаимосвязи с pNNх и расширению диапазона (Х) существенных значений связи, при этом само распределение значений характеризуется снижением интенсивности взаимосвязи от начала до конца ряда pNN10–100;

• 2)    в спортивной группе вне зависимости от длины КИ – к стабильным умеренным положительным (0,42–0,45), четко локализованным (pNN40–60) значениям взаимосвязи. При этом статистически существенное падение интенсивности настоящей взаимосвязи относительно группы сравнения свидетельствует о снижении влияния длительности КИ на pNNх при формировании выносливости;

• 3)    в группе неспортивной молодежи существует такая длительность КИ, при уменьшении которой сердце не реагирует на внешние регуляционные влияния. Эта длительность, вероятно, является критическим маркером и составляет 664 мс. Реакция СР на вегетативные влияния возникает только на медианном уровне длительности КИ, что проявляется

равными минимальными прямыми связями с общей мощностью спектра и обеими вегетативными ветвями. При достижении максимальных значений длительности КИ возрастают и возможности вегетативного регулирования, что проявляется заметным ростом прямых связей с общей мощностью спектра и парасимпатической составляющей;

• 4)    в спортивной группе выявленные закономерности обнаруживают необходимость направленного перераспределения адаптационных резервов при неизменной общей мощности спектра: от полного презрения гуморальнометаболическим регулированием в сторону более быстрых вегетативных компонентов, а среди последних к самому быстрому – парасимпатическому.