Влияние метеорологических параметров на вегетативную регуляцию ритма сердца у жителей европейского севера: индивидуальный контроль

Введение. Хорошо известно, что человек подвержен существенному влиянию окружающей среды. Сердечно-сосудистая система организма особенно чувствительна к влиянию внешней среды (Зенченко, Варламова, 2015). Ее деятельность часто становится фактором, лимитирующим развитие приспособительных реакций организма в процессе адаптации (Евдокимов и др., 2007). Сердечнососудистая система, активно участвующая в процессах адаптации организма к условиям жизнедеятельности, подвергается существенному влиянию вегетативной нервной системы (ВНС). Литературные данные по влиянию метеорологических факторов на функциональное состояние человека часто противоречивы (Bortkiewicz et al., 2006; Lan et al., 2010 и др.). Возможно, это связано с тем, что в исследованиях часто не учитываются индивидуальные особенности организма. Адаптационные реакции индивидуальны и реализуются у разных лиц с различной степенью участия функциональных систем, которые обладают, в свою очередь, обратной связью, изменяющейся во времени и имеющей переменную функциональную организацию (Баевский, Берсенева, 2008). Поэтому целью работы явился индивидуальный контроль влияния наружных метеорологических условий на вегетативную регуляцию ритма сердца у жителей Европейского Севера при длительном мониторинге.

Методика. Еженедельный индивидуальный контроль проведен с сентября 2014 г. по октябрь 2015 г. у б офисных работников (3 мужчин и 3 женщин) в возрасте от 21 до 75 лет.

С помощью аппаратно-программного комплекса «Heart Wizard DELTA PW-ЮОО» (созданного в результате совместной работы компании «Biocom Technologies», США и ГНЦ РФ - Института медикобиологических проблем РАН), вычислялись такие параметры вариабельности сердечного ритма (ВСР), как: частота сердечных сокращений (ЧСС), стандартное отклонение полного массива кардиоинтервалов (SDNN), доля числа пар кардиоинтервалов с разностью более 50 мс (pNN50), стресс-индекс (SI), суммарная мощность спектра (ТР), относительные значения мощности спектра высокочастотного (НЕ, %), низкочастотного (ЕЕ, %), очень низкочастотного (VLF, %) компонентов ВСР, индекс централизации (IC), показатель активности регуляторных систем (ПАРС). Ритмограмму регистрировали фотоплстизмографичсским датчиком на мочке правого уха в течение 5 минут в положении сидя. Добровольцы перед началом исследования проходили период адаптации к окружающим условиям помещения в течение 5-10 минут.

Данные значений метеорологических параметров (температура и относительная влажность воздуха, атмосферное давление, скорость ветра) на открытом воздухе получены с сайта http://komimeteo.ru/ .

Исследование одобрено локальным комитетом по биоэтике при Институте физиологии Коми ИЦ УрО РАН.

Данные обработаны в программах «Microsoft Excel 2003» и «Statistica 6.0». Результаты представлены в виде минимума (min), максимума (max), медианы (Me) и 25-го и 75-го персентилей. Для выявления взаимосвязей между изучаемыми показателями вычисляли коэффициент ранговой корреляции Спирмена.

Результаты и обсуждение. Результаты индивидуального анализа ВСР у шести добровольцев представлены в таблицах 1 и 2.

К базовым метеорологическим параметрам принято относить температуру и влажность воздуха, атмосферное давление, скорость ветра (Зенченко и др., 2009). Корреляционный анализ показал существенные связи параметров ВСР с метеорологическими показателями у четырех добровольцев. У волонтера №1 выявлена значимая связь относительной влажностью воздуха с ЕЕ (rs=-0,316, р=0,021) (рис. 1); у волонтера № 2 - температуры воздуха с pNN50 (0,395; 0,009) (рис. 2), НЕ (0,382; 0,012) и IC (-0,382; 0,012), относительной влажности воздуха с pNN50 (-0,356; 0,019), НЕ (-0,377;

0,013) и IC (0,377; 0,013); у волонтера № 4 - температуры воздуха с LF (0,358; 0,035) и VLF (-0,423; 0,011) (рис. 3), относительной влажности воздуха с ТР (0,347; 0,041) и VLF (0,481; 0,003); у волонтера № 6 -скорости движение воздуха с ЧСС (-0,382; 0,009), VLF (0,307; 0,038) и ПАРС-ом (-0,396; 0,007). У двух добровольцев существенных связей параметров ВСР с метеорологическими показателями не выявлено.

Таблица 1

Параметры ВСР у обследованных мужчин

Показатели	Статистика	Добровольцы
		№ 1 (n=53)	№ 2 (n=49)	№ 3 (n=54)
HR, уд/мин	min-max	65,00-97,00	53,00-79,00	53,00-78,00
	Me (25-75)	80,00 (75,00; 85,00)	64,00 (61,00; 66,00)	62,00 (58,00; 65,00)
SI, уел. ед.	min-max	36,27-337,00	32,50-147,51	32,76-428,09
	Me (25-75)	78,20 (59,80; 109,88)	63,41 (54,11; 91,18)	105,46 (76,97; 196,95)
pNN50, %	min-max	0,00-38,26	0,68-46,88	0,00-46,29
	Me (25-75)	13,58 (6,62; 18,47)	6,40 (3,65; 12,10)	5,92 (2,13; 12,97)
ТР, мс2	min-max	473,29-10056,75	955,11-7203,53	220,09-5276,14
	Me (25-75)	2893,67 (2081,38; 3633,66)	2983,8 (2244,44; 3428,09)	1477,12 (764,39; 2386,42)
HF, %	min-max	7,96-42,31	2,47-55,41	3,27-73,73
	Me (25-75)	17,79 (12,75; 25,95)	15,61 (9,97; 20,54)	26,32 (16,51; 34,31)
LF, %	min-max	21,35-70,52	10,70-87,42	10,83-81,87
	Me (25-75)	42,54 (35,97; 50,44)	53,61 (46,00; 62,47)	53,47 (34,70; 65,15)
VLF, %	min-max	12,57-68,22	4,09-82,43	1,62-74,93
	Me (25-75)	33,58 (25,21; 46,20)	26,76 (14,44; 39,26)	14,64 (7,21; 31,61)
IC, уел. ед.	min-max	1,36-11,57	0,81-39,57	0,36-29,63
	Me (25-75)	4,62 (2,85; 6,85)	5,41 (3,87; 9,03)	2,80 (1,91; 5,06)
ПАРС, баллы	min-max	2,00-8,00	2,00-8,00	1,00-8,00
	Me (25-75)	5,00 (4,00; 6,00)	5,00 (4,00; 6,00)	5,00 (3,00; 6,00)

Многие авторы считают, что показатели ВСР зависят от температуры воздуха (Kinugasa, Hirayanagi, 1999; Liu et al., 2008; Lan et al., 2010; Xiong et al., 2016 и др.). В ряде работ показано, что температура окружающей среды связана с ВСР в теплый период года, но не в холодный (Ren et al., 2011; Wu et al., 2013). Люди, проживающие в местности с теплым климатом, как правило, лучше адаптируются к теплой погоде, но более уязвимы для холодной погоды (Zanobetti, Schwartz, 2008). Bortkiewicz A. et al. (2006) установили, что показатели ВСР (SDNN, HF, LF, VLF) не различаются между группами лиц, работающих при разных температурах окружающей среды (от -26 °C до 20 °C).                         ......

Таблица 2

Параметры В СР у обследованных женщин

Показатели	Статистика	Добровольцы
		№ 4 (n=35)	№5 (n=54)	№ 6 (n=46)
HR, уд/мин	min-max	68,00-94,00	47,00-73,00	67,00-93,00
	Me (25-75)	78 (75,50; 81,00)	60,00 (55,25; 63,75)	78,00 (74,25; 82,00)
SI, уел. ед.	min-max	64,65-296,79	28,68-341,76	53,94-336,65
	Me (25-75)	166,07 (142,82; 208,43)	110,67 (75,13; 153,53)	155,23 (132,75; 210,41)
pNN50, %	min-max	0,00-31,55	0,68-50,45	0,00-39,74
	Me (25-75)	3,69 (2,12; 11,20)	14,01 (6,12; 21,55)	5,34 (2,34; 9,43)
ТР, мс2	min-max	706,51-3599,58	309,32-7285,52	3 45,84-4607,09
	Me (25-75)	1203,52 (854,85; 1412,69)	1477,04 (1123,29; 2294,30)	1393,40 (1065,29; 1825,27)
HF, %	min-max	6,26-54,98	5,51-74,98	11,83-63,48
	Me (25-75)	14,92 (11,41; 24,57)	34,78 (20,09; 46,47)	27,12 (18,68; 31,52)
LF, %	min-max	23,66-63,10	11,13-55,80	14,06-67,15
	Me (25-75)	36,10 (32,65; 43,11)	23,27 (18,21; 32,91)	32,78 (25,26; 40,23)
VLF, %	min-max	10,98-63,69	4,97-79,83	10,77-65,52
	Me (25-75)	42,58 (35,41; 52,36)	33,34 (23,29; 55,68)	40,32 (27,09; 47,25)
IC, уел. ед.	min-max	0,82-14,99	0,33-17,14	0,58-7,45
	Me (25-75)	5,70 (3,07; 7,77)	1,88 (1,15; 3,98)	2,69 (2,17; 4,36)
ПАРС, баллы	min-max	1,00-7,00	1,00-8,00	1,00-7,00
	Me (25-75)	4,00 (3,00; 5,00)	4,00 (3,00; 4,00)	3,00 (2,00; 4,75)

В данной работе мы выявили связь ВСР и температуры воздуха у двух добровольцев. У добровольца №2 повышение температуры воздуха приводит к улучшению функционального состояния организма. Схожая зависимость была отмечена у подростков-европеоидов, проживающих в прибрежной зоне Магаданской области: положительную связь с температурой воздуха имели показатели временного (SDNN, RMSSD, pNN50) и спектрального (TP, HF, VLF) анализа ВСР (Максимов, Лоскутова, 2011). Однако в ряде работ отмечена обратная закономерность: повышение температуры воздуха приводит к усилению активности симпатического звена ВНС (Shin, 2016), что мы и выявили у волонтера №4. Низкие значения температуры в помещении (Makinen et al., 2014), температуры наружного воздуха и атмосферного давления (Okada, Kakehashi, 2014) приводят к увеличению доминирования парасимпатической нервной системы.

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52

Рис. 1. Динамика относительной влажности воздуха (RH) и LF у добровольца № 1

Рис. 2 . Динамика температуры воздуха (Т) и pNN50 у добровольца № 2

Существенное влияние относительной влажности воздуха выявлено у половины обследованных лиц, однако воздействие ее на ВСР разнонаправленное. У добровольца №2 увеличение относительной влажности воздуха приводит к снижению активности парасимпатической нервной системы и усилению - симпатической. У добровольца №4 при увеличении значений данного метеорологического параметра происходил рост влияния нейрогуморального и метаболического уровней регуляции на регуляцию ритма сердца. Таким образом, у этих людей отмечается напряжение регуляторных систем и мобилизация функциональных резервов. Повышенная относительная влажность при высокой температуре воздуха способствует перегреванию, при низкой -переохлаждению организма человека. У волонтера №1, наоборот, рост относительной влажности воздуха приводит к снижению активности симпатического звена вегетативной нервной системы.

Атмосферное давление воздуха не оказывало существенного влияния на вегетативную регуляцию ритма сердца у всех добровольцев. Влияния скорости движения воздуха на волонтеров также практически не выявлено. Максимов и Лоскутова (2011) у уроженцев-европеоидов также не выявили значимой связи показателей ВСР с атмосферным давлением. Поскотинова и Григорьева (2008) показали, что у большинства обследуемых жителей Крыма увеличение атмосферного давления и скорости ветра приводит к повышению симпатической реактивности.

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35

Рис. 3 . Динамика температуры воздуха (Т) и VLF у добровольца № 4

ЧСС отражает конечный результат деятельности многочисленных регуляторных влияний на ритм сердца. Нами не выявлены существенные связи между данным показателем и метеорологическими параметрами у всех обследованных лиц. В мировой литературе авторами показаны как влияния метеорологических параметров на ЧСС (Заславская и др., 2010; No, Kwan, 2016), так и отсутствие этих влияний (Sunwoo et al., 2006; Morabito et al., 2008; Makinen et al., 2014). Из-за многофакторности воздействий на ЧСС, установленные у ряда обследованных лиц влияния метеорологических факторов на ВСР не привели к сдвигам в ЧСС.

К сожалению, в мировой литературе имеется небольшое количество работ, посвященных изучению влияния относительной влажности воздуха, атмосферного давления воздуха и скорости движения воздуха на вариабельность сердечного ритма. Поэтому необходимы дальнейшие углубленные исследования для выявления возможных закономерностей.

Заключение. Нами показано, что некоторые из обследованных лиц метеозависимы, тогда как у других такой зависимости не выявлено. У метеозависимых добровольцев наибольшее воздействие на вариабельность сердечного ритма оказали наружная температура и относительная влажность воздуха. Индивидуальный контроль, представляющий собой динамическое наблюдение за функциональным состоянием организма, и его корреляция с метеорологическими параметрами позволяют выявить особенности реагирования организма на данные параметры.

INFLUENCE OF METEOROLOGICAL PARAMETERS ON

VEGETATIVE REGULATION OF CARDIAC RHYTHM IN RESIDENTS OF EUROPEAN NORTH: INDIVIDUAL CONTROL

A.L. Markov, lu.G. Solonin, E.R. Boiko

Марков А.Л. Влияние метеорологических параметров на вегетативную регуляцию ритма сердца у жителей Европейского Севера: индивидуальный уонтроль / А.Л. Марков, Ю.Г. Сологин, Е.Р. Бойко // Вести. ТвГУ. Сер. Биология и экология. 2018. № ЕС. 21-29.