CC BY
45
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 613.1(045)
Д. Зенке, В.Б. Русанов, А.П. Берсенева, А.Г. Черникова
ОСОБЕННОСТИ СЕЗОННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ВЕГЕТАТИВНОГО БАЛАНСА ПО ДАННЫМ МЕДИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ГЕРМАНИИ
Анализируются результаты медико-экологических исследований, проведенных в Германии в рамках параллельных исследований по проекту «Марс-500». Показано, что наиболее высокий риск развития патологии наблюдается в сентябре, когда растет степень напряжения регуляторных систем и снижаются их функциональные резервы. В весенний период (март) функциональное состояние организма находится в зоне физиологической нормы.
Ключевые слова: медико-экологические исследования, вариабельность сердечного ритма, вероятностный подход, риск развития патологии.
Медико-экологические исследования в Германии проводились фирмой «Strategieteam» в соответствии с согласованной программой и методикой [1]. Проводились ежемесячные оперативные исследования и ежеквартальные тесты с умственной, физической и ортостатической нагрузками. В данной публикации представлены материалы, полученные при регистрации ЭКГ в условиях покоя перед началом тестовых испытаний.
Материалы и методика исследований
Для участия в медико-экологических исследованиях было отобрано 9 человек (мужчины в возрасте 35-50 лет), не предъявлявших жалоб на здоровье и не имеющих хронических заболеваний. Все эти лица выполняли работу, связанную с умеренной физической нагрузкой. Исследования проводились с использованием комплекса «Экосан-2007». Анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) проводился с помощью программы «Иским-6». В данной статье представлены результаты ежеквартальных исследований, проведенных в сентябре 2010 г. и в январе, марте и июне 2011 г. На основании данных анализа ВСР, согласно методике, предложенной Р.М. Баевским и А.Г. Черниковой [2], вычислялись значения показателей степени напряжения регуляторных систем (СН) и их функционального резерва (ФР). Индивидуальная и групповая динамика функционального состояния оценивалась методом фазовой плоскости. На основе вероятностного подхода определялся риск развития патологии [3].
Результаты и их обсуждение
В качестве примера индивидуальной динамики значений показателей ВСР на рис. 1 представлены в виде столбиковых диаграмм данные о частоте пульса и относительной мощности всех девяти участников исследований. Как видно, индивидуальные сезонные колебания были весьма разнонаправленными, что обусловлено как индивидуальными типами регуляции, так и различным функциональным состоянием участников и различной чувствительностью к изменениям экологической обстановки.
При анализе среднегрупповых значений удается выявить определенные закономерности динамики, по-видимому, связанные с сезонным влиянием экологических условий. На рис. 2 представлена сезонная динамика среднегрупповых значений показателей ИН и ТР. Индекс напряжения регуляторных систем к сентябрю возрастает в полтора раза и затем постепенно немного снижается к марту. Суммарная мощность спектра ВСР (ТР) резко снижается к сентябрю и затем возрастает почти до исходных значений к марту. Подобные же сентябрьские сдвиги средних значений высоко (HF)- и очень низкочастотных (VLF) мощностей спектра ВСР демонстрируют графики на рис. 3.
В сентябре наблюдается снижение активности парасимпатического звена регуляции (HF) и рост активности центров, регулирующих энергометаболические процессы (VLF). К январю снижается индекс напряжения (рис. 2) и растет активность парасимпатического звена регуляции одновременно со снижением VLF. Такая динамика в целом указывает на стабилизацию и оптимизацию адаптационных процессов.
HR Июнь_10 H bpm П П 90 R Сентябрь_10 HR Январь_11 HR Март_11
п ГТ[ иИн1 Ун кй Л
1 2 3 1> Ю 8 9
LF Июнь 10 LF % С □ % □ ентяб рь 10 LF % Январь 11 □ ■ LF% Март_11
90 1 “—¡=Г г-1— к
П Р-=РП— 1 т
1 2 3 |> Ю 1Л 9 8
Рис. 1. Индивидуальная сезонная динамика ЧСС и LF,% (относительная мощность спектра ВСР
в низкочастотном диапазоне частот)
Усл.ед
мс2
2700
2500
2300
2100
1900
1700
1500
Рис. 2. Сезонная динамика среднегрупповых значений показателей ИН и ТР
Однако группа участников медико-экологических исследований была крайне неравномерна по динамике своего функционального состояния. На рис. 4 представлены индивидуальные траектории функционального состояния на фазовой плоскости. Так, испытатель 6 по своему функциональному состоянию в течение всего периода наблюдений находился в зоне преморбидных состояний, а испытатели 5 и 8 переходили из зоны донозологических состояний в зону преморбидных.
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2012. Вып. 1
Рис. 3. Сезонная динамика среднегрупповых значений показателей ИН и ТР
Если построить усредненную фазовую траекторию без этих испытателей, то сезонная динамика представляется следующим образом (рис. 5). Только весенняя точка фазовой траектории (март) лежит в области физиологической нормы. Все остальные сезонные точки находятся в зоне донозологиче-ских состояний. При этом наиболее высокое значение функционального резерва (+1,19) показывает июньская точка, наименьшее значение(+0,50) - сентябрьская. В январе функциональный резерв возрастает и происходит поворот фазовой траектории в сторону снижения степени напряжения регуляторных систем. В марте функциональное состояние исследуемой группы соответствует физиологической норме.
Рис. 4. Индивидуальные траектории функционального состояния на фазовой плоскости
Важным шагом в развитии методики оценки функциональных состояний организма явился вероятностный подход, который заключается в определении вероятности отнесения данного случая к категории одного из четырех функциональных состояний (физиологическая норма, донозологиче-ские, преморбидные, патологические состояния). Расчет апостериорных вероятностей производится
по специальному алгоритму по результатам анализа ВСР с учетом СН и ФР, а также индивидуального типа вегетативной регуляции. Принадлежность к конкретному классу состояний определяется по наибольшей вероятности. При этом имеются и оценки вероятности других функциональных состояний. Таким образом, сами значения апостериорных вероятностей могут использоваться в качестве оценочных критериев. В зависимости от соотношения вероятностей различных функциональных состояний были введены 10 условных категорий риска развития патологии [3]. Чем выше категория риска, тем больше риск развития патологии.
На рис. 6 представлены значения вычисленных среднегрупповых категорий риска для каждого из сезонов наблюдения. В июне наблюдается самая низкая категория риска, в сентябре самая высокая. Это вполне соответствует представленным выше данным о наблюдавшихся в сентябре изменениях индекса напряжения, суммарной мощности спектра и спектральных характеристик ВСР.
Рис. 6. Вероятностный подход к оценке риска развития патологии по данным анализа ВСР Выводы
1. Анализ ВРС, проведенный в рамках долговременных медико-экологических исследований в Германии, показал наличие четких сезонных изменений отдельных показателей и результатов комплексной оценки функционального состояния испытателей.
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ 2012. Вып. 1
2.Наиболее высокий риск развития патологии наблюдается в сентябре, когда растет степень напряжения регуляторных систем и снижаются их функциональные резервы. В весенний период (март) функциональное состояние организма находится в зоне физиологической нормы.
3.Индивидуальные колебания функционального состояния и отдельных значений показателей ВСР нередко существенно отличаются от среднегрупповых значений.
4.Результаты проведенных исследований подтверждают высокую чувствительность использованных в эксперименте методик анализа ВСР к сезонным изменениям экологической обстановки.
* * *
1. Баевский Р.М., Берсенева А.П., Берсенев Е.Ю., Лучицкая Е.С., Слепченкова И.Н., Черникова А.Г. Оценка уровня здоровья при исследовании практически здоровых людей: методическое руководство. М.: Слово, 2009. 100 с.
2. Баевский Р.М., Черникова А.Г. К проблеме физиологической нормы: математическая модель функциональных состояний на основе анализа вариабельности сердечного ритма // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2002. №5. С. 34-37.
3. Черникова А.Г. Оценка функционального состояния человека в условиях космического полета на основе анализа вариабельности сердечного ритма: автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 2010. 24 с.
Поступила в редакцию 13.02.12
D. Zenke, V.B. Rusanov, A.P. Berseneva, A. G. Chernikova
Features of seasonal changes for vegetative balance according to medico-ecological researches in Germany
The article covers the analysis of medico-ecological research carried out in Germany within the bounds of a parallel research under the project «Mars-500». It is shown that the highest risk of development of a pathology is observed in September when the degree of the regulatory systems' tension grows and their functional reserves decrease. During the spring period (March) the functional state of an organism is in a zone of physiological norm.
Keywords: health and environmental studies, heart rate variability, probabilistic approach, the risk of disease.
Зенке Дитер, директор фирмы «Strategieyeam»
Г ермания, Нейстриц E-mail: [email protected]
Русанов Василий Борисович,
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник ГНЦ РФ - Институт медико-биологических проблем РАН 123007, Россия,г. Москва, Хорошевское шоссе, 76-А E-mail: [email protected]
Берсенева Азалия Павловна,
доктор биологических наук, старший научный сотрудник ГНЦ РФ - Институт медико-биологических проблем РАН 123007, Россия, г. Москва, Хорошевское шоссе, 76-А E-mail: [email protected]
Черникова Анна Г ригорьевна,
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник ГНЦ РФ - Институт медико-биологических проблем РАН 123007, Россия, г. Москва, Хорошевское шоссе, 76-А E-mail: [email protected]
Zenke Dieter, director of company “Strategieyeam”, Germany, Neustrelitz E-mail: [email protected]
Rusanov V.B.,
candidate of biology, senior researcher SSC RF - Institute for bio-medical problems RAS 123007, Russia, Moscow, Horoshevskoe shosse, 76-A E-mail: [email protected]
Berseneva A.P.,
doctor of biology, senior researcher SSC RF - Institute for bio-medical problems RSA 123007, Russia, Moscow, Horoshevskoe shosse, 76-A E-mail: [email protected]
Chernikova A.G.,
candidate of biology, senior researcher SSC RF - Institute for bio-medical problems RAS 123007, Russia, Moscow, Horoshevskoe shosse, 76-A E-mail: [email protected]
