Сравнительная характеристика вариабельности сердечного ритма у студентов ДВФУ с различным уровнем физического состояния

D.A. Butsko, , A.Yu. Gorkavaya, , Far Eastern Federal University, Vladivostok, Russian Federation

Введение. Вопросы, посвященные точной и своевременной оценке уровня функционирования основных систем организма, адаптационных возможностей и функциональных резервов у различных групп населения, относящихся к категории практически здоровых лиц, в том числе студенческой молодежи, обсуждаются на протяжении многих лет как в отечественной, так и в зарубежной литературе [7, 11, 13]. Предложены многочисленные подходы и методики, позволяющие получать информацию для определения уровня здоровья, основанную прежде всего на антропометрических, кардиогемодинамических и психофизиологических характеристиках указанных групп [10, 12]. Одним из наиболее востребованных методов, позволяющих давать комплексную оценку состояния сердечнососудистой системы (ССС) и организма в целом, является исследование вариабельности сердечного ритма (ВСР) [2].

Понятие «физическое состояние», включающее в себя физическое развитие, функциональное состояние и физическую подготовленность, используется для изучения совокупности признаков, обеспечивающих взаимодействие организма с окружающей средой как отдельного индивидуума, так и населения в целом. В нашей стране благодаря своей простоте и универсальности получила широкое применение экспресс-методика оценки физического состояния по Е.А. Пироговой и Л.Я. Иващенко, позволяющая учитывать пол, возраст, основные антропометрические и гемодинамические параметры человека [5]. В результате использования данной методики происходит распределение практически здоровых людей на 5 уровней физического состояния (УФС): низкий, ниже среднего, средний, выше среднего и высокий.

Большинство студентов имеют средний УФС, следовательно, справляются с обычными нагрузками, но могут с трудом приспосабливаться к повышенным, так как средний УФС предполагает снижение функциональных резервов организма на 10–25 % от оптимальных величин. Категория лиц с УФС выше среднего имеет близкие к должным, а с высоким УФС соответствующие должным или даже превышающие их величины, что подразумевает высокую степень адаптационных резервов и работоспособности у людей этих групп. Руководствуясь данными фактами, в нашем исследовании мы объединили студентов с УФС выше среднего и высоким УФС в одну группу, для сравнения с которой подобрали испытуемых со средним УФС.

Цель работы: охарактеризовать особенности симпато-парасимпатических влияний на работу сердца у обучающихся с разным УФС с помощью ВСР-методики, а также выявить лиц с напряжением регуляторных систем организма среди описываемых групп здоровой студенческой молодежи.

Материалы и методы. В исследовании участвовали студенты ДВФУ мужского пола в возрасте от 19 до 24 лет. Все они были признаны практически здоровыми лицами и отнесены в основную группу для занятий физической культурой. На отборочном этапе были измерены основные антропометрические показатели, рассчитаны индекс массы тела (ИМТ) и УФС по Е.А. Пироговой и Л.Я. Иващенко. На основании критериев УФС испытуемые были разделены: 1-я группа, состоящая из 30 мужчин с УФС выше средних значений, и 2-я группа, состоящая из 16 мужчин со средним УФС. Студенты с низким и ниже среднего УФС в исследовании участие не принимали. Кроме того, в группах была произведена рандомизация по показателям роста, веса и ИМТ, так как известно, что масса тела оказывает несомненное влияние на параметры ВСР.

Исследование ВСР проводилось в межсессионный период при помощи прибора «ВНС-Спектр» («НейроСофт», г. Иваново, Россия). Регистрацию показателей осуществляли как в состоянии покоя, так и при выполнении активной ортостатической пробы. Продолжительность записи в положении лежа составляла 5 минут, в положении стоя – 6 минут. Оценивались основные параметры временной области и показатели математического анализа ВСР с использованием программы «ПолиСпектр» («НейроСофт», г. Иваново, Россия) с соблюдением международных стандартов [14].

Статистическая обработка производилась в программе Statistica 10. Вычисляли медиану, 25-й и 75-й квартили изучаемых признаков в группах. Сравнение между группами выполняли с помощью непараметрического U-критерия Манна – Уитни для двух независимых групп, позволяющего сравнивать между собой выборки разного объема. Статистическая достоверность изменений параметров ВСР при выполнении активной ортостатической пробы определялась по непараметрическому критерию Вилкоксона для двух зависимых групп.

Легитимность проведения исследования подтверждена решением комитета по биомедицинской этике ДВФУ (выписка из протокола № 4 от 16.04.2021).

Результаты и обсуждение. Испытуемые обеих групп с разным УФС не имеют статистически значимых различий по параметрам роста, массы тела и ИМТ, так как группы были рандомизированы по этим показателям. Величина ИМТ соответствует нормальным значениям, что является необходимым условием для корректной оценки ВСР.

При анализе показателей временной области ВСР исследуемых групп обнаружены статистически значимые различия между такими показателями, как SDNN, RMSSD и pNN50 (см. таблицу). Показатель SDNN, отражающий суммарное влияние всех уровней ВНС на систему кровообращения, в обеих группах находится в пределах возрастных норм, однако у студентов с УФС выше средних значений он статистически значимо выше (р ≤ 0,05), что демонстрирует усиление автономной регуляции работы сердца у этой группы мужчин по сравнению со сверстниками со средним уров- нем УФС. RMSSD у студентов 1-й группы несколько выше нормативных стандартов, и, хотя в литературе наблюдается большой разброс границ для разностных параметров ВСР, это свидетельствует о преобладании активности парасимпатического звена и автономного контура регуляции сердечного ритма. Разница со 2-й группой достоверна (р ≤ 0,01) и подтверждает усиление указанных влияний у мужчин с УФС выше средних значений. Кроме того, на высокий уровень быстрых парасимпатических влияний у студентов 1-й группы указывает то, что показатель pNN50, считающийся маркером активности парасимпатического влияния ВНС [6], у них значительно выше, чем у обучающихся 2-й группы (р ≤ 0,01).

При изучении параметров вариационной пульсометрии у студентов, разделенных на группы по УФС, установлено, что существуют различия, подтвержденные статистически (см. таблицу). Mo – наиболее часто встречающееся значение R-R – у студентов 1-й группы несколько больше нормативных величин, что говорит о смещении доминирующей ЧСС у мужчин с УФС выше средних значений в сторону брадикардии. Значения Amo находится в пределах возрастных норм в обеих группах, а вариационный размах MxDMn, характеризующий в основном влияние парасимпатического отдела ВНС, немного превышает стандартные величины у студентов 1-й группы. При сравнении обнаружено, что значения Mo статистически значимо выше, а Amo ниже у студентов 1-й группы (р ≤ 0,01), что свидетельствует о меньшем влиянии симпатического отдела ВНС и центральных подкорковых структур управления ритма сердца у мужчин с УФС выше средних значений по сравнению со сверстниками со средним УФС. Считается, что SI (индекс напряжения регуляторных систем по Р.М. Баевскому) возрастает при усилении симпатического тонуса и централизации управления сердечным ритмом, что может указывать на неоптимальное регулирование системы кровообращения и высокую цену адаптации [3]. Ни в одной из исследуемых групп повышение стресс-индекса не наблюдается, напротив, у студентов с УФС выше средних значений он имеет малую величину и значительно снижен по сравнению с показателем 2-й группы (р ≤ 0,01). Общепризнано, что чем Sl ниже, тем выше активность парасимпатической системы и автономного контура регуляции [1].

Показатели временной области и математического анализа ВСР у студентов с разным УФС в покое и при выполнении активной ортостатической пробы HRV indicators in terms of time-domain and frequency-domain analyses between the two groups at rest and during orthostasis

Примечание. Статистическая достоверность между группами по U-критерию Манна – Уитни: * – p ≤ 0,05; ** – р ≤ 0,01. Статистическая достоверность при выполнении активной ортостатической пробы (положения «лежа» и «стоя») по критерию Вилкоксона: ▲ – p < 0,05.

Note. Statistical significance between groups (Mann – Whitney U-test): * p – ≤ 0.05; ** – р ≤ 0.01. Statistical significance during active orthostasis (Wilcoxon test): ▲ – p < 0.05.

Активная ортостатическая проба позволяет изучить не только функциональное состояние ССС, но и реактивность вегетативной регуляции [8]. Зафиксированные изменения всех изучаемых параметров ВСР при смене горизонтального положения тела на вертикальное статистически достоверны у студентов с разным уровнем УФС: это снижение общей вариабельности сердечного ритма (уменьшение SDNN), угнетение парасимпатического отдела ВНС (снижение RMSSD, pNN50, MxDMn), усиление симпатического звена регуляции (увеличение Amo, Sl). Следовательно, в обеих группах наблюдается умеренное напряжение в состоянии регуляции сердечным ритмом, что является нормальной реакцией на орто пробу. Однако при анализе переходного периода с определением коэффициента 30:15, который не зависит от скорости вставания и возраста человека, при отсутствии статистически значимых различий между группами отмечается некоторое снижение реактивности парасимпатического отдела ВНС. При этом если в 1-й группе значения К30:15 соответствуют условной норме (К30:15 равен 1,20 (1,11; 1,25)), то в группе мужчин со средним УФС отмечается недостаточность реактивности парасимпатического отдела ВНС (К30:15 уменьшен до 1,19 (1,11; 1,30)), что может служить ранним признаком развития утомления и переутомления у данных обучающихся [4, 9].

Заключение. Несмотря на то, что большинство исследуемых показателей у студентов находятся в пределах возрастных норм, выявлена функциональная неоднородность в механизмах регуляции сердечного ритма у лиц с разным уровнем УФС. Обнаружено, что деятельность сердечно-сосудистой системы у мужчин 1-й группы сопровождается более высокой экономизацией функций, чем у их сверстников со средним УФС. Анализ параметров ВСР в покое у этих лиц указывает на смещение ЧСС в сторону брадикардии, преобладание парасимпатической активности и автономизацию работы сердца. Важная информация о состоянии вегетативной регуляции сердечного ритма получена в результате выполнения активной ортостатической пробы. В целом, наблюдается нормальная реакция на смену положения в пространстве, заключающаяся в усилении стабилизирующего симпатического влияния и подключении центральных структур управления. Но сниже- ние коэффициента 30:15, характеризующего реактивность парасимпатического отдела ВНС, указывает на наличие ранних признаков утомления в группе студентов со средним УФС.

Как уже было отмечено, все исследуемые относятся к основной группе здоровья и посещают занятия физической культурой в обязательном порядке на протяжении первых 3 курсов в рамках учебной программы вуза. При этом с помощью анкетного опроса установлено, что 60 % студентов с УФС выше средних значений регулярно занимаются спортом помимо этого, а в группе со средним УФС эта цифра составляет только 44 %. Анализ взаимосвязей многочисленных факторов, определяющих уровень функциональных резервов обучающихся, позволит скорректировать условия, поддающиеся оптимизации, такие, например, как образ жизни, и спрогнозировать состояние здоровья студенческой молодежи в долгосрочной перспективе.