Структурно-функциональные адаптации артериального давления и частоты сердечных сокращений в суточных профилях у гипертоников и «нормотоников»

Одним из важных направлений исследования проблем адаптации биосистем является разработка критериев, позволяющих количественно оценить степень адаптации, степень напряжения механизмов регуляции и пределы ее адаптации биосистем [6, 17].

Главной чертой каждой функциональной системы является ее динамичность, а принцип самоорганизации и адекватности системы вытекает из межсистемного взаимодействия. Межсистемное динамическое уравновешивание достигается путем затраты адекватного воздействию вещества и энергии [1, 4].

При адаптации систем к внешним воздействиям в них происходит постепенное изменение показателей накопительной вариабельности, после чего системы приобретают новые жизненно необходимые качественные свойства [14]. Напротив, при быстром изменении состояния динамические функции проявляют «компенсаторный» характер. Этот ответ системы представляет собой защитную реакцию, кото- рая может сопровождаться десинхронозом и развитием патологических состояний [3, 10].

Системам организма присуще неустойчивое равновесие, в норме система постоянно выполняет работу против равновесия. В случае необходимости этот фактор способствует развитию ответных реакций на внешние воздействия [4].

Механизм подстраивания ритмов в иерархической структуре управления представляют особый тип морфофункциональной регуляции, в котором долевые соотношения рационалистических взаимодействий возникают между специализированной частью воздействующих «определителей» и реагирующими «системными регуляторами» [7]. Рассогласование между ними регулирующих способностей связано с ухудшением состояния внутрисистемных связей. В организме проявляются признаки десинхроноза, в регуляторных системах наблюдается снижение вариабельности [16].

А)                                Б)

Рис. 1. Типичные суточные профили АД и ЧСС для «нормотоников» (А) и пациентов с

умеренной (Б) формами ГБ [8]

Пример анализа межсистемных регуляций в сложной многоканальной организации регуляции может быть проведен непосредственно на тенденциях динамики профилей (рис. 1) суточного мониторирования артериального давления (АД) и частоты сердечных сокращений (ЧСС) [8].

Однако, сам профиль временного ряда представляет в регуляции АД и ЧСС иерархию тенденций и колеблемости

(рис. 2). Функциональные изменения АД и ЧСС характеризуются временной неоднородностью в системной регуляции, которая имеет разные временные постоянные (медленные, быстрые, сверхбыстрые). Все три способа управления действуют взаимосвязано, а информационно-управляющие влияние симпатической и парасимпатической нервной системы нивелируют эту временную разницу [1, 2].

Рис. 2. Иерархия тенденций и колеблемости в динамике временного ряда (на примере регуляции АД) [18]

В любой сложной системе иерархические уровни представляют параллельные и этажные структуры (Н.М. Амосов, 1974)

регуляции, которые взаимосвязаны и оказывают влияние один на другой [1].

Изменение показателей АД и ЧСС в течение суток представляет динамику нату- ральных величин (рис. 1), а вариабельность этих показателей представляет 1-й уровень в иерархии системной регуляций, где фрагменты влияний трех разных вре менных постоянных обобщены [10].

• а) «нормотоники»                   б) гипертоники

Рис. 3. Синхронизация (а) и десинхронизация (б) в регуляции САД:

ряд положительных (--+); и ряд межинтервальных амплитуд (— ОР).

Синхронизация и десинхронизация на всех иерархических уровнях отражает процесс совмещения ритмов, которые могут совпадать или не совпадать. На примере регуляции АД (рис. 3, а) и б)) мы видим, что влияние основных системных регуляторов у «нормотоников», в отличие от гипертоников, сопровождается более высокой разностью (Δу = х1 – х2) в вариативной динамике внутрисистемных регуляторов. Следовательно, десинхроноз может быть или результатом несовпадения ритмов, или результатом уменьшения ва- риабельности в динамике регуляторов [17].

В иерархической структуре управления в ответ на воздействие внешних или внутренних «определителей» система отвечает разностным потенциалом, который в динамике временного ряда представляет фрагменты из возрастающих (+) и убывающих (–) амплитуд. В результате, итоговые (Σ±) показатели рядов, состоящих из выборочных амплитуд (рис. 4, а) и б)), будут характеризовать тенденции взаимодействий между системными регуляторами [13].

а)                                             б)

Рис. 4. Долевые тенденций гармоник (а) и тенденции (б) после удаления (––– ОР инт).

---(+) - блок регуляции сопротивления периферических сосудов (СПС); ∙∙∙∙∙∙∙ (-)

• - блок регуляции сердечного выброса (СВ);---(ОР инт ) - совмещенная регуляция.

После удаления ряда гармоники (рис. 4 а), ОРинт), взаимодействие между системными регуляторами будет отражать антагонизм и доминирование одного из регуляторов (рис. 4 б)).

Эти свойства вариационных тенденций способствуют выбору регуляторных структур, которые формируют соответствующие типы морфофункциональных моделей в организме на факторы внешних или внутренних влияний [14, 15].

Результат селекции со сменой «регистра» адаптивных регуляций, возможно, происходит при переходе состояния организма от нормы к патологии. В данной работе сделана попытка выявить различия в системных регуляциях АД и ЧСС у «нормотоников» и гипертоников.

Методы исследования. Методом долевых тенденций (ДТ) проводились исследо- вания системных регуляций АД и ЧСС у «нормотоников» и гипертоников.

В динамике суточного профиля САД и ЧСС (см. рис. 1, а) и б) и рис. 5, а) и б)) у “нормотоников” и пациентов с умеренной формой ГБ [8], иерархия вариабельности была выявлена (рис. 2) применением холистического подхода [18].

а)                                        б)

Рис. 5. Суточные профили САД и ЧСС у «нормотоников»

Вариации ряда натуральных величин САД и ЧСС, представляют 1-й иерархический уровень (рис. 5), а гармоники, выделенные из этих величин, представляют 2-й иерархический уровень (рис. 4 а), ОР инт ). Дальнейшее выделение из гармоники ( ОР инт ) в отдельные ряды амплитуд, содержащих «фрагмент» возрастающей (+) и убывающей (–) тенденции, позволяет получить дополнительные ряды 3-го иерархического уровня (рис. 4 б)).

Методом долевых тенденций (ДТ) в динамике иерархических уровней выявляет- ся типы вариационных тенденций, а так же формы взаимодействия между системными регуляторами.

Четырехмерная измерительная модель (Рис.6) позволяет выделить доминантные антагонистические взаимозависимости активных (Р+) и пассивных (Р–) накопительных форм между возрастающими и убывающими тенденциями, которые образуются при их переходе из одной зоны в другую [15].

Рис. 6. Четырехмерная пространственно-временная модель

На данной мерной модели активная (+,+...+) и пассивная (-,-_-) плоскости разделены изолинией (0,0), а графики, которые попадают в эти зоны будут или активными, или пассивными [15].

Для анализа структурных форм графиков предлагается многомерная измери- тельная модель (табл. 1) двухкомпонентной зависимости между тенденцией формы и типом итогового накопления [12, 15].

Таблица 1. Определение форм антагонистических взаимодействий

Структурные формы	Тенденция формы		Итог накопления
	активная	пассивная	возрастающий	убывающий
Активно-возрастающая	+		+
Пассивно-возрастающая		-	+
Активно-убывающая	+			-
Пассивно-убывающая		-		-

Показатели долевых тенденций (ДТ) представлены схемой вычислений.

Схема последовательных вычислений в программе Excel [11]:

∆± = Ci+1 – Ci. Выделение амплитуд(1)

Bi = (pi + pi+1) + n /Arc cos^a.   Доля прироста(2)

By= Bi — hst.     Выбор стандарта(3)

ДУУц = Ву + Ву+1.   Доля условного участия(4)

ДУАij = ДУУij / n – 1 Доля условной активности(5)

КЕ-1,2 = ДУУ * ДУА. Кумулятивная емкость гармоник(6)

РДС = 1/ [√ Σ(ДУУ i – ДУУ j )²/n – 1]. Резерв динам. сопряжения (7)

Вх = ^ (В± — ОРинт)2.  Выбор тенденции гармоники(8)

НВх= Вх + Вх+1.   Накопительная вариабельность(9)

КЕ-3 = ДУУвх * ДУАвх   Кумулятивная емкость 3-го уровня (±)(10)

ДСА=[(НВi + НВj)/НВj]–[(НВi + НВj)/НВi].  Диапазон(11)

Р = lim m/n. Вероятность исхода(12)

Результаты исследований и их обсуждение. Вариационная способность (рис. 7 а) и б)) в динамическом профиле САД и ЧСС раскрывает подступы к механизму регулирующих взаимодействий и запускающему механизму десинхроноза при патологии. Нарушение суточного режима синхронизации проявляется в динамическом сопряжении между показателями. Десинхронизация между рядом гармо- ники (2-й уровень, ОР) и рядом выбранных из нее положительных амплитуд (3-й уровень, +) является более точным показателем десинхроноза (рис. 7, б)), чем сопоставление среднеарифметических и среднеинтегральных значений, а также индексы нагрузки давлением, вычисленные по натуральным показателям в профилях САД и ЧСС [Рогоза стр. 9,10].

Рис. 7. Междууровневая синхронизация по показателю РДС: положительных (--+); межинтервальных амплитуд (— ОР).

По показателю резерва динамического сопряжения (РДС,формула-7) определяется вариационная способность к адаптации. Более низкая величина РДС у «нормотоников», рис. 7, а); САД-0,294 и ЧСС-0,943 характеризует более высокую вариационную активность. У гипертоников эта активность снижена, и мы наблюдаем (САД-1,704 и ЧСС-1,444) сближение графиков (Рис.7, б)).

Из таблицы 2 мы видим, что на 3-м уровне иерархии у «нормотоников» вариационной способности к адаптации значительно выше (САД – 0,294), чем у гипертоников (САД – 1,704). Также у «нормотоников» регулируемая междууровневая синхронизации САД (0,294) преобладает над синхронизацией ЧСС (0,943). У гипертоников синхронизация в ЧСС (1,444) преобладает над синхронизацией САД (1,704).

Таблица 2. Динамическое сопряжение между АД и ЧСС на 3-м уровне иерархии

Динамическое сопряжение между уровнями (РДС)	«Нормотоники»		Гипертоники
	САД	ЧСС	САД	ЧСС
НАТ и ОР	0,118	0,277	0,333	0,068
(+) и (-)	0,209	0,506	0,362	0,686
ОР и (+)	0,294	0,943	1,704	1,441
ОР и (-)	0,664	0,616	0,439	0,662

Примечание: НАТ- натуральные величины, ОР - общий гармонический ряд, (+) - ряд из возрастающих амплитуд, (-) - ряд из убывающих амплитуд.

Наблюдаемое развитие десинхроноза у гипертоников привело к перегруппировке вариационных регуляций, где «нагрузку» о сохранении гомеостатического равновесия взяли регуляторы ЧСС (показатели РДС в ячейках серого цвета). Таким образом, в таблице 2 мы наблюдаем запускающий механизм переустройства взаимодействий, где регуляторы ЧСС с большими вариационными потерями пытаются выправить ритмические осложнения в регуляции САД у гипертоников.

Признаки синхронизации и десинхронизации показаны на примере вариационных изменений ЧСС на 3-м иерархическом уровне (Рис.8). Динамические ряды, состоящие из возрастающих (+) амплитудных тенденций, характеризуют антагони- стические взаимодействия автономного контура (АК) с блоком регуляции убывающих (-) амплитуд центрального контура (ЦК) [2].

Взаимодействия антагонистического характера проявляют свойства асимметрии [15]. Циклические проявления в активной зоне (рис. 6, Р+) для ряда, состоящего из (+) амплитуд будут активно-возрастающими (табл. 1), а в пассивной зоне (Р-) - пассивно-возрастающими. Если асимметрия преобладает в одной из зон, то это означает доминирование показателя на данном временном этапе. Выявление доминирующего регулятора, в суточном профиле, определяется (формула 10,9,12) в показателях ДТ.

а) «нормотоники»              б) гипертоники

Рис. 8. Взаимодействия системных регуляторов ЧСС на 3-м уровне.

---(+) - блок регуляции автономного контура (АК);

(-) - блок регуляции центрального контура (ЦК).

В таблице 3 мы видим, что у гипертоников перераспределение активности регуляторов САД и ЧСС имеет зеркальное отображение. Так, у «нормотоников» в регуляции САД доминируют накопительная вариабельность (формула 9) возраста- ющих (+) тенденций (1,81), а в регуляции ЧСС убывающих (–) тенденций (1,83), у гипертоников, наоборот, позиции антагонистов в САД и ЧСС регуляторов поменялись местами: (1,95 и 1,96, ячейки серого цвета).

Таблица 3. Взаимозависимости антагонистических форм и тенденций в регуляции АД и

ЧСС у «нормотоников» и гипертоников в гармониках 3-го иерархического уровня

Системные блоки регуляции	Показатели ДТ	«Нормотоники»		Гипертоники
		САД	ЧСС	САД	ЧСС
Возраст. (+)	КЕ-2	0,26	0,01	0,001	0,05
Убывающ. (–)	КЕ-2	-0,01	0,09	-0,12	-0,02
Возраст. (+)	НВ	1,81	2,20	2,05	1,96
Убывающ. (-)	НВ	2,24	1,83	1,95	2,05
Возраст.( +)	Р НВ	0,55	0,45	0,49	0,51
Убывающ. (–)	Р НВ	0,45	0,55	0,51	0,49
( НВ ) + ( НВ )	Σ НВ	12,99	12,56	10,92	11,14
(НВ Б ) – (НВ М )	ДСА	0,43	0,37	0,10	0,09

Примечание: ДТ - долевая тенденция; (+) - ряд из возрастающих амплитуд; (-) - ряд из убывающих амплитуд; ДТ - долевая тенденция; КЕ-3 - кумулятивная емкость;

НВ - накопительная вариабельность; ДСА - диапазон системных антагонистов;

(НВ Б ) - большая; (НВ м ) - меньшая.

Здесь важно отметить изменение антагонистических форм взаимодействий (Таблица 1): у «нормотоников» активно-возрастающее доминирование (САД, 1,81)

сменилась у гипертоников на пассивно-возрастающую позицию (САД, 2,05), а пассивно-убывающая позиция (САД, 2,24) сменилась у гипертоников на активно-убывающую (1,95).

Изменение антагонистических форм взаимодействий, безусловно, предполагает и селективный отбор адаптивных реакций. В результате происходит формирование морфофункциональной модели адаптации в данном временном периоде.

Диапазон системных антагонистов (ДСА,формула-11) между показателями накопительной вариабельности (НВ) у «нормотоников» оказался выше (ДСА 0,43 и 0,37), чем у гипертоников (ДСА 0,10 и 0,09), что подтверждает появление признака десинхроноза в динамике регуляции САД и ЧСС у гипертоников.

Как мы видим из таблицы 3 перегруппировка показателей ДТ за период суточного обследования у «нормотоников» и гипертоников, носит ассиметричный характер со смещением активности САД (1,81) и ЧСС (1,83) в сторону «нормотоников».

Выводы. Разностный вариационный показатель между переменными динамических показателей образует двойственное число, которое отражает внутреннюю пространственно-временную связь. Через разностные положительные, или отрицательные, амплитуды перехода в вариационных рядах отражаются внутрисистемные тенденции. Внутрисистемные взаимодействия между регуляторами АД и ЧСС, в свою очередь, образуют взаимозависимые антагонистические формы активности и тенденций. Активные и пассивные формы, возрастающие и убывающие тенденции, также образуют двойственную пространственно-временную связь.

Соотношения взаимозависимых изменений между этими формами могут иметь различный вид функциональной связи: совмещенный, сопряженный, комбинированный и комплексный.

Влияние факторов внешней среды на формы взаимодействий будет способствовать формированию соответствующих адаптивных морфофункциональных моделей для «нормотоников» и гипертоников.

Сравнение соотношений показателей динамики АД и ЧСС в норме и при патологии представляет определенный интерес с точки зрения лечебной стратегии. После определенного временного периода повторное измерение показателей позволяет установить правильность выбора лечебных средств и возможность коррекции дальнейшего плана лечения.