CC BY
48
УДК 612.178+612.821.7
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ИНТЕНСИВНОГО СВЕТОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СИСТЕМНУЮ ГЕМОДИНАМИКУ В УСЛОВИЯХ ОДНОКРАТНОЙ 24-ЧАСОВОЙ ДЕПРИВАЦИИ СНА1
© И.А. Кириллова, И.В. Козачук
Ключевые слова: интенсивное световое воздействие, гемодинамика, депривация сна.
Показано, что 24-часовая депривация сна приводит к сокращению функциональных резервов системного кровообращения. Интенсивное световое сенсорное воздействие нивелирует негативные изменения центральной и периферической гемодинамики, вызванные 24-часовой депривацией сна, и производит гомеостатический эффект.
Ограничение времени сна, обусловленное современным ритмом жизни, является растущей проблемой и затрагивает значительную часть общества [1]. Депривация сна (ДС) негативно влияет на кардиоваскулярную систему и увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний [2, 3]. Устранение функциональных нарушений, вызванных ДС, с помощью фармакологических методов часто недоступно из-за наличия противопоказаний и побочных эффектов. В связи с этим проблема расширения резервных возможностей организма человека немедикаментозными методами весьма актуальна. Применение специально подобранных сенсорных воздействий, выступающих в роли дополнительного звена саморегуляции систем гомеостатического уровня [4], является значительной альтернативой фармакологической коррекции функций. Среди разных видов адекватных афферентных воздействий возможно использование интенсивного светового воздействия, опосредованно изменяющего функциональное состояние нейро-гуморальных систем организма [5, 6].
Цель настоящего исследования заключалась в выявлении закономерностей изменений центральной и периферической гемодинамики под влиянием интенсивного света в условиях однократной 24-часовой ДС.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
В исследование включено 10 практически здоровых девушек в возрасте 20-21 года. Для реализации поставленной цели осуществляли интегральную реографию тела с помощью мониторного комплекса кардиореспира-торной системы и гидратации тканей КМ-АР-01 «Диамант» (ЗАО «Диамант», Санкт-Петербург) утром до и после 24-часовой ДС и после 30-минутного сенсорного воздействия интенсивным смешанным светом с преобла-
1 Работа выполнена на базе научно-учебной лаборатории немедикаментозной оптимизации состояния человека Тамбовского государственного университета имени Г.Р. Державина и поддержана в рамках национального проекта «Образование» среди образовательных учреждений высшего профессионального образования, внедряющих инновационные образовательные программы в 2007-2008 гг.
данием голубого диапазона спектра. Активацию зрительной сенсорной системы производили с использованием лампы «Golite» (Apollo Health, Inc, США).
Для исследования центральной гемодинамики анализировались следующие показатели: частота сердечных сокращений (ЧСС, уд.-мин.-1), ударный (систолический) объем левого желудочка (УОК, мл), ударный индекс (УИ, мл-м-2), минутный объем кровообращения (МОК, л-мин-1), сердечный индекс (СИ, л-мин-1-м-2), коэффициент резерва (КР, %). Особенности периферической гемодинамики оценивались по показателям: коэффициент интегральной тоничности (КИТ, у.е.), общее периферическое сопротивление сосудов (ОПС, дин-сек-см-5), удельное периферическое сопротивление сосудов (УПС, у.е.), удельное периферическое сопротивление сосудов с учетом площади тела (УПСп, у.е.).
Статистическую обработку полученных данных проводили при помощи программы «STATISTICA 6.0» (Statsoft), в рамках которой оценивали достоверность различий по г-критерию Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Сравнительный анализ характеристик центральной гемодинамики, зарегистрированных до и после 24часового периода полной ДС, позволил выявить их существенные изменения под влиянием отсутствия сна (табл. 1, рис. 1). Удлинение периода бодрствования способствовало выраженному повышению ЧСС (в среднем на 19,7 %). Понижение продолжительности сердечного цикла и, как следствие, длительности диастолы приводило к статистически значимому уменьшению УОК (в среднем на 17,0 %, р = 0,0345) и УИ (в среднем на 17,3 %, р = 0,0485). Снижение экономичности работы сердца в условиях продленного бодрствования выразилось в уменьшении показателей МОК, СИ и КР.
Полученные в нашем исследовании данные о гемоди-намических эффектах однократной 24-часовой ДС согласуются с результатами работы Y.Ogawa et al. [2003], выявившими снижение величины СИ после 24-часовой ДС [7]. Наряду с этим, другие авторы отмечают, что СИ существенно не меняется под влиянием ДС [8].
Таблица 1
Изменение показателей системной гемодинамики под влиянием 24-часовой ДС и оптического сенсорного воздействия в виде интенсивного света
Показатели (М±8Б) До 24часовой ДС После 24-часовой ДС После воздействия света рі ріі рііі
ЧСС, уд.мин-1 60,0±18,2 71,8±13,7 52,7±13,1 0,1632 0,0072** 0,1510
УОК, мл 90,7±21,9 75,3±24,7 84,1±12,1 0,0345* 0,2865 0,1584
УИ, мл-м-2 61,7±15,6 51,0±16,3 57,5±9,4 0,0485* 0,2803 0,1913
МОК, л-мин-1 5,4±1,9 5,3±1,6 4,9±1,4 0,7087 0,5606 0,2758
СИ, л-мин-1-м-2 3,8±1,5 3,6±1,1 3,4±1,6 0,6304 0,6627 0,2929
КР, % 121,4±45,0 116,2±35,8 109,6±34,6 0,6537 0,6257 0,2853
КИТ, у.е. 77,1±5,0 78,0±6,1 78,0±6,7 0,5017 0,9688 0,6391
ОПС, дин-сек-см-5 1421,1±540,0 1533,9±714,6 1472,0±424,5 0,4239 0,8208 0,8332
УПС, у.е. 26,2±9,9 27,8±11,8 27,4±9,2 0,5067 0,9288 0,7203
УПСп, у.е. 971,5±393,7 1062,0±554,8 993,7±249,3 0,3568 0,7278 0,9531
Обозначения: р1 - уровень значимости различий между показателями до и после 24-часовой ДС; р11 - уровень значимости различий между показателями до и после светового воздействия в условиях 24-часовой ДС; рш - уровень значимости различий между показателями до 24-часовой ДС и после светового воздействия в условиях 24-часовой ДС; * - достоверность различий при 0,01 < р < 0,05; ** - достоверность различий при р < 0,01.
□ Отсутствие света
□ Наличие света
Рис. 1. Динамика (в А, %) характеристик центрального кровообращения под влиянием 24-часовой ДС в отсутствии и при наличии интенсивного светового воздействия. Обозначение : * - достоверность различий прир < 0,05
□ Отсутствие света
□ Наличие света
Рис. 2. Изменение (в Д, %) показателей периферической гемодинамики под влиянием 24-часовой ДС в отсутствии и при наличии интенсивного светового воздействия
Д, %15 10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30
=0=0=^
ЧСС УОК УИ МОК СИ КР
Рис. 3. Динамика (в А, %) характеристик центрального кровообращения под влиянием интенсивного света в условиях 24-часовой ДС. О б о з н а ч е н и е : * - достоверность различий при р < 0,01
Д. % 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7
/ У У
КИТ ОПС
УПС УПСп
Рис. 4. Изменение (в Д, %) показателей периферической гемодинамики под воздействием интенсивного света в условиях 24-часовой ДС
Анализ интегральных реограмм выявил заметные изменения характеристик периферической гемодинамики вследствие ДС (рис. 2). 24-часовое отсутствие сна вызывало рост показателей ОПС, УПС и УПСп, что однозначно свидетельствует о повышении периферического сосудистого тонуса.
Следует отметить, что хотя 24-часовая ДС и вызывала значительные изменения характеристик центральной и периферической гемодинамики, она, тем не менее, не приводила к выходу значений анализируемых показателей за пределы физиологической нормы. Вместе с тем 24-часовая ДС сокращала функциональные резервы системы кровообращения, что подтверждается снижением МОК, СИ, КР, а также УОК и УИ. Очевидно, нарушение адаптационных возможностей кровообращения может быть одним из факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний в условиях регулярной ДС.
После интенсивного светового воздействия в условиях 24-часовой ДС центральная гемодинамика претерпела существенные изменения (рис. 3). Произошло статистически достоверное урежение ЧСС (в среднем на 26,6 %, р = 0,0072), обеспечившее выраженное уве-
личение УОК и УИ (соответственно на 11,7 и 12,7 %). Наблюдалось уменьшение МОК, СИ, КР вследствие значительного снижения ЧСС.
Реакция периферического кровообращения на афферентное воздействие интенсивным светом выражалась в заметном понижении сосудистого тонуса, тестируемом по уменьшению показателей ОПС и УПСп (рис. 4).
При сравнении фоновых показателей центральной гемодинамики с показателями, зарегистрированными в условиях ДС после воздействия интенсивным светом, были выявлены лишь тенденции к их изменениям, не имевшим статистической достоверности (р > 0,05) (рис. 1). Следует подчеркнуть, что при оценке характеристик периферического кровообращения также была отмечена их относительная стабильность, что подтверждается отсутствием достоверных изменений (р > 0,05) (рис. 2).
Таким образом, интенсивный свет нивелирует изменения системного кровообращения, вызванные 24часовой ДС, и обеспечивает гомеостатический эффект. Следовательно, можно рекомендовать использование
интенсивного светового воздействия в качестве немедикаментозного метода предотвращения негативных гемодинамических изменений, вызываемых острой ДС и являющихся одним из факторов повышенной сердечно-сосудистой заболеваемости при хронической ДС.
ВЫВОДЫ
1. 24-часовая ДС приводит к развитию выраженных изменений центральной гемодинамики, заключающихся в увеличении ЧСС при одновременном снижении объема выбрасываемой из сердца крови, а также вызывает повышение периферического сосудистого тонуса.
2. Сенсорное воздействие интенсивным светом с преобладанием голубого диапазона спектра в условиях 24-часовой ДС способствует существенному понижению ЧСС, увеличению УОК и УИ и снижению тонуса сосудов.
3. Интенсивное световое воздействие на фоне продленного бодрствования нивелирует большинство гемодинамических изменений, вызванных отсутствием сна, и может использоваться в качестве эффективного немедикаментозного метода для предотвращения негативных эффектов ДС.
ЛИТЕРАТУРА
1. Bliwise D.L. Historical change in the report of daytime fatigue // Sleep. 1996. V. 19. P. 462-464.
2. Boggild H., Knutsson A. Shift work, risk factors and cardiovascular disease // Scand. J. Work Environ Health. 1999. V. 25. P. 85-99.
3. Horowitz T., Cade B., Wolfe J. Efficacy of bright light and
sleep/darkness scheduling in alleviating circadian maladaptation to night work // Am. J. Physiol. 2001. V. 281. Р. E384-E391.
4. Судаков К.В. Психоэмоциональный стресс: профилактика и реабилитация // Терапевтический архив. 1997. № 1. С. 70-74.
5. Matsumoto M., Kamata S., Mutoh M. et al. // Sleep Research. 1995.
V. 24A. P. 525.
6. Mitchel P.J., Hoese E.K., Eastman C.I. // Sleep Research. 1995. V. 24A. P. 531.
7. Ogawa Y., Kanbayashi T., Saito Y. et al. Total sleep deprivation elevates blood pressure through arterial baroreflex resetting: a study with microneurographic technique // Sleep. 2003. V. 26. № 8. Р. 986-989.
8. Kato M., Phillips B.G., Sigurdsson G. et al. Effects of sleep deprivation on neural circulatory control // Hypertension. 2000. V. 35. № 5. Р. 1173-1175.
Поступила в редакцию 19 сентября 2008 г.
Kirillova I.A., Kozachuk I.V. Physiological effects of bright light influence on system haemodynamics in conditions of the unitary 24-hour sleep deprivation. It’s shown that 24-hour sleep deprivation leads to reduction of functional reserves of system blood circulation. Bright light sensory influence provides normalization of the central and peripheral haemodynamics in conditions of 24-hour sleep deprivation.
Key words: intensive light influence, haemodynamics, sleep deprivation.
LITERATURE
1. Bliwise D.L. Historical change in the report of daytime fatigue // Sleep. 1996. V. 19. P. 462-464.
2. Boggild H., Knutsson A. Shift work, risk factors and cardiovascular disease // Scand. J. Work Environ Health. 1999. V. 25. P. 85-99.
3. Horowitz T., Cade B., Wolfe J. Efficacy of bright light and sleep/darkness scheduling in alleviating circadian maladaptation to night work // Am. J. Physiol. 2001. V. 281. Р. E384-E391.
4. Sudakov K.V. Psycho-emotional stress: prophylaxis and rehabilitation // Therapeutic Archive. 1997. № 1. P. 70-74.
5. Matsumoto M., Kamata S., Mutoh M. et al. // Sleep Research. 1995. V. 24A. P. 525.
6. Mitchel P.J., Hoese E.K., Eastman C.I. // Sleep Research. 1995. V. 24A. P. 531.
7. Ogawa Y., Kanbayashi T., Saito Y. et al. Total sleep deprivation elevates blood pressure through arterial baroreflex resetting: a study with microneurographic technique // Sleep. 2003. V. 26. № 8. Р. 986-989.
8. Kato M, Phillips B.G., Sigurdsson G. et al. Effects of sleep deprivation on neural circulatory control // Hypertension. 2000. V. 35. № 5. Р. 1173-1175.
