Для визначення наявності зв'язків між показниками був використаний кореляційно-регресійний аналіз. З метою одержання рівнянь множинної регресії для оцінки функціонального віку застосована покрокова множинна регресія. Для оцінки ступеня синхронізації окремих ритмів використано кроскореляційний аналіз. Параметри добових біоритмів розраховувалися методом косінор-аналізу. Розроблена автором математична модель системи барорефлекторної регуляції використовувалась для аналізу даних ортостатичної проби.
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
Вікові зміни ВРС. У даній роботі використано аналіз ВРС для оцінки вікових змін вегетативної регуляції ССС при різних функціональних станах і стресових впливах на організм. Такі дослідження, на наш погляд, є актуальними, тому що вікові зміни вегетативної регуляції ССС відіграють важливу роль у розвитку вікової патології.
Як показали проведені дослідження, при старінні відбувається закономірне зниження значень стандартних показників ВРС (табл. 2). З віком вірогідно (p<0,05) зменшується як загальна варіабельність серцевого ритму (SDNN, SDNNi), так і коливання у діапазоні високих (RMSSD, pNN50, HF), низьких (LF), дуже низьких (VLF) і ультранизьких (SDANN , ULF) частот. При цьому зменшення ВРС було тим виразніше, чим вища частота коливань. Помірне зниження при старінні коливань ритму серця у діапазоні дуже низьких (VLF) і ультранизьких (ULF) частот свідчить про меншу вразливість гуморальної регуляції, у порівнянні з нервово-рефлекторною (Фролькіс В.В., Шевчук В.Г., Верхратський Н.С., 1977).
Вікові зміни високочастотних (HF) коливань ритму серця наведені на рисунку 1.
Таблиця 2
Середньодобові значення показників (М±m) варіабельності ритму
серця у здорових людей різного віку
| Показник | 20-39 роки | 40-59 років | 60-79 роки |
| Часові показники | |||
| RR, мс | 818 ±15 | 897±17 | 895±12* |
| SDNN, мс | 154,2±4,0 | 137,1±4,0* | 133,7±3,6* |
| SDNNi, мс | 63,7±2,2 | 54,1±1,9* | 47,3±1,3* |
| SDANN, мс | 127,2±3,3 | 111,8±3,7* | 114,3±3,2* |
| RMSSD, мс | 36,7±1,7 | 30,1±1,4* | 27,3±1,1* |
| pNN50, % | 13,62±1,27 | 8,24±1,13* | 5,94±0,59* |
| Триангулярний індекс, мс | 30,1±1,4 | 26,6±1,4 | 25,8±1,1* |
| Спектральні показники | |||
| Потужність ULF, мс2 | 18784±1032 | 17004±1102 | 14888±865* |
| Потужність VLF, мс2 | 2124±142 | 1779±125 | 1318±79* |
| Потужність LF, мс2 | 1005±68 | 822±51* | 549±33* |
| Потужність HF, мс2 | 631±57 | 461±39* | 297±24* |
| LF/HF | 1,58±0,11 | 1,78±0,08 | 1,85±0,07* |
(за даними добового моніторування RR-інтервалів)
Примітка.
* – розходження в порівнянні з людьми 20-39 років достовірні (р<0,05).
Зниження ВРС при старінні вказує на зменшення регуляторних впливів на синусовий вузол серця ВНС та гуморальних факторів. Значне зниження при старінні HF-коливань свідчить про зменшення парасимпатичного впливу на синусовий вузол, а зниження LF – про зменшення вегетативних впливів, пов'язаних з барорефлекторною активністю. При старінні вірогідно зростає величина співвідношення LF/HF (симпатовагусний індекс), що свідчить про домінування у людей похилого віку симпатичного відділу ВНС. З віком також знижується залежність між ВРС і тривалістю RR-інтервалів, що свідчить про зменшення чутливості серця до вегетативних впливів (рис.2).
Аналіз RR-інтервалів методами "теорії хаосу" показав, що динаміка ритму серця наближається за структурою до детермінованої хаотичної динаміки з низькою, фрактальною розмірністю. Розмірність аттрактору ритму серця при старінні вірогідно знижується (від 4,8±0,4 у молодих до 3,5±0,4 у людей похилого віку; p<0,05).
Рис. 1. Вікові зміни потужності HF-коливань (середньодобові значення).
Рис. 2. Залежність ВРС від тривалості RR-інтервалів та віку.
Дослідження також показали, що при старінні вірогідно знижується потужність LF-коливань шкірного кровотоку – від (5,03±0,41) п.о.2 у молодих до (2,22±0,21) п.о.2 – у людей похилого віку. З огляду на барорефлекторну природу цих коливань, можна зробити висновок про зниження при старінні активності симпатичної ланки барорефлекторної системи регуляції гемодинаміки.
Висока кореляція з віком середньодобової тривалості RR-інтервалів (RR) і індексу загальної ВРС (SDNNi) дозволила розробити метод оцінки функціонального віку (ФВ) вегетативної регуляції ССС:
ФВ ССС (років) = 38,45 + 0,08 RR (мс) – 0,915 SDNNi (мс);
r=0,72; p<0,001.
Вивчено вікові особливості вегетативної регуляції ССС при різних стресорних навантаженнях.
Фізичне навантаження . Дослідження показали, що для людей похилого віку навіть середнє по величині фізичне навантаження (50 Вт) є більш сильним стресором, у порівнянні з молодими людьми. Про це свідчать більше підвищення у них активності симпатичної нервової системи (зростання індексу напруги на 310±23 у молодих і на 660±22 у людей похилого віку, p<0,05), а також значне зменшення парасимпатичних і барорефлекторних впливів на ССС під час навантаження. У людей похилого віку спостерігається більш повільне відновлення показників гемодинаміки та вегетативної регуляції після навантаження.
Психоемоційне навантаження . Зміни хвильової структури серцевого ритму при психоемоційній напрузі у людей різного віку характеризуються збільшенням VLF-коливань, що свідчить про посилення симпатоадреналових впливів на ССС, і зменшенням LF-коливань, що вказує на ослаблення барорефлекторного контролю ССС. При цьому в людей похилого віку, порівняно з молодими, спостерігається більш значне збільшення VLF-коливань – на (20,1±2,1) % у літніх і (12,2±2,4) % у молодих людей (p<0,05) і більше зниження LF-хвиль – на (19,1±3,0) % у літніх і (8,1±3,7) % у молодих людей (p<0,05).
Установлена залежність гемодинамічної реакції при психоемоційній напрузі у людей похилого віку від індивідуальних особливостей вегетативної регуляції. Найбільший зв'язок з розвитком гіперреакції артеріального тиску при стресі мають такі чинники, як ослаблення барорефлекторних і парасимпатичних впливів на CCC, а також зрушення вегетативного балансу в бік домінування симпатичного відділу ВНС.
Гіпоксичне навантаження . Дослідження показали, що при старінні знижується стійкість до гіпоксії, про що свідчить більш виразна артеріальна гіпоксемія при диханні гіпоксичною газовою сумішшю. При цьому в людей похилого віку спостерігається більше зростання АТ і співвідношення LF/HF (збільшення на 0,12±0,05 у молодих і на 0,72±0,20 у людей похилого віку, p<0,05), що свідчить про більшу напругу їх симпатоадреналової системи у відповідь на гіпоксичний стрес.
Отже, більш виразна реакція симпатоадреналової системи на різні стресорні чинники у старих людей свідчить про зниження стійкості до стресу з віком.
Механізми вікових змін ВРС . Як показав аналіз даних літератури, основною причиною ВРС у діапазоні частот від 0,03 до 0,4 Гц є вегетативні (симпатичні й парасимпатичні) впливи на синусовий вузол передсердь, пов'язані з диханням (HF-коливання), які передаються через вагус, а також автоколивання в системі барорефлекторної регуляції АТ (LF-коливання), що передаються через вагус і симпатичні нерви. Доведено, що HF-коливання ритму серця виникають у відповідь на коливання АТ при диханні і опосередковуються, в основному, через барорефлекс. У той же час, коливання АТ й кровотоку в діапазоні частот LF являють собою автоколивання в системі барорефлекторної регуляції, які опосередковуються через симпатичні вазомоторні нерви.
Таким чином, в основі HF- і LF-ритмів лежать процеси в системі барорефлекторної регуляції АТ. Тому для пояснення вікових змін ВРС були вивчені вікові зміни значень параметрів барорефлекторної системи. З цією метою ми використали наступні методи: фармакологічні впливи на синусовий вузол серця та судини, ортостатичний вплив на гемодинаміку, дихання з різною частотою, а також аналіз математичної моделі барорефлекторної системи.
Фармакологічні впливи на синусовий вузол серця та судини. Проведені нами дослідження показали, що блокада М-холінорецепторів синусового вузла атропіном викликає виразні достовірні зрушення потужності LF- і HF-коливань ритму серця (табл. 3). При цьому у молодих людей HF-компонента серцевого ритму знижується в більшому ступені, ніж LF-компонента, а їх співвідношення істотно збільшується. Це свідчить про зрушення з віком вегетативного балансу у бік домінування симпатичного відділу ВНС. Такі зміни пов'язані з холінолітичною дією атропіну на синусовий вузол серця. У людей похилого віку вказані зрушення показників ВРС менш виразні, у порівнянні з молодими людьми. Це підтверджує наявність зниження парасимпатичного тонусу при старінні.
Проведені нами дослідження також показали, що блокада β-адренорецепторів пропранололом мало впливає на спектральну структуру ритму серця у молодих людей і викликає достовірні зрушення у людей похилого віку (табл. 3). У них росте потужність високочастотних коливань (HF) ритму серця, а співвідношення LF/HF значно зменшується. Вегетативний баланс зміщується в напрямку домінування парасимпатичного відділу ВНС. Наявність такого ефекту пропранололу на ВРС у людей старших вікових груп пов'язане з перевагою у них активності симпатичного відділу ВНС.
Для оцінки барорефлекторної чутливості нами використана фармакологічна проба з вазопресорним препаратом мезатон (в/м 0,15 мг/кг маси тіла). Як показали проведені дослідження, після введення мезатону співвідношення змін ЧСС і систолічного АТ на піку дії препарату, відоме як індекс чутливості барорефлексу, вірогідно зменшується з віком (1,01±0,11 у молодих і 0,45±0,09 у людей літнього віку, p<0,05). Це свідчить про зниження з віком чутливості барорефлексу до змін АТ.
Таблиця 3
Зрушення тривалості RR-інтервалів і спектральних показників ВРС під впливом атропіну та пропранололу у здорових людей різних вікових груп, %
| Показник | Атропін (1 мл 0,1 % р-ну) | Пропранолол (20 мг) | ||
| 20-39 роки | 60-79 роки | 20-39 роки | 60-79 роки | |
| Δ RR | -12,4±5,3 * | -12,6±4,5 * | 18,5±7,5 * | 15,5±6,2* |
| Δ LF | -52,3±6,0 * | -33,3±6,1 *# | 8,6±16,8 | -3,8±9,4 |
| Δ HF | -67,9±4,3 * | -38,6±5,1 *# | 16,7±9,2 | 63,8±15,1 *# |
| Δ (LF/HF) | 48,4±12,2 * | 8,6±7,4 # | 10,3±8,5 | -41,3±11,4 *# |
Примітка. * – зрушення достовірні (р<0,05); # – p<0,05 у порівнянні з людьми 20-39 років.
Ортостатичні впливи на гемодинаміку. Проведені нами дослідження показали, що збільшення ЧСС у відповідь на зниження АТ при ортостатичному впливі з віком вірогідно знижується (від 30±3,2 % у молодих до 19±3,1% у людей похилого віку; p<0,05). При цьому зменшується також зрушення потужності спектра серцевого ритму в діапазоні LF- і HF-коливань (табл. 4). Це свідчить про зниження з віком барорефлекторноїреакції на ортостатичний вплив.
Варіабельність шкірного кровотоку при ортопробі змінюється аналогічно змінам ВРС (табл. 4). У людей похилого віку зрушення спектральних показників варіабельності шкірного кровотоку були вірогідно (p<0,05) менші у порівнянні з молодими людьми.
Таблиця 4
Зміни спектральних показників варіабельності ритму серця й шкірного кровотоку при пасивній ортопробі у здорових людей різного віку, %
Показник |
20-39 роки | 60-79 роки | ||
| ВРС | ВШК | ВРС | ВШК | |
| Δ LF | + 21,1 ± 4,2 | + 30,3 ± 2,8 | + 4,6 ± 3,1* | + 13,6 ± 6,2 * |
| Δ HF | - 54,3 ± 4,1 | - 15,2 ± 2,5 | - 39,1 ± 3,3* | - 11,2 ± 2,4 |
Примітка. * – р < 0,05 у порівнянні з людьми 20-39 років;
ВШК – варіабельність шкірного кровотоку.
Отримані дані свідчать про зниження з віком реакції ВНС на ортостатичний стрес, що призводить до погіршення гемодинамічної компенсації зниження АТ і, таким чином, до ортостатичної нестійкості.
Дослідження показали, що при старінні змінюється й характер перехідного процесу при ортопробі. Він подовжується від (35,8±3,1) с у молодих до (49,2±3,3) с у людей похилого віку (p<0,05) і стає ригідним (зникають коливання). Все це свідчить про погіршення регуляторних характеристик барорефлекторної системи.
Дихання з різною частотою. Вивчено вплив частоти дихання на амплітуду дихальних хвиль ритму серця в людей різного віку – амплітудно-частотна характеристика барорефлекторної системи (рис. 3). Видно, що в області низьких частот дихання криві майже паралельні осі абсцис: зміна частоти дихання істотно не позначається на амплітуді коливань величини кардіоінтервалів (смуга пропущення системи). При подальшому зростанні частоти дихання відбувається швидке зниження амплітуди дихальних хвиль серцевого ритму. Показано, що у людей літнього віку амплітуда дихальних коливань ритму серця приблизно в 1,5 рази нижча (на всіх частотах дихання), ніж у молодих. Це також свідчить про зниження ефективності барорефлекторної стабілізації АТ при старінні.
Математичне моделювання системи барорефлекторної регуляції гемодинаміки. Аналіз системи барорефлекторної регуляції методами теорії автоматичного регулювання дозволив розрахувати динамічні параметри цієї системи як коливальної ланки 2-го порядку у людей різного віку (табл. 5). Аналіз показав, що при старінні істотно збільшується інерційність системи (постійна часу), знижуються її коливальні властивості (коефіцієнт згасання), зменшується ефективність регуляції (коефіцієнт динамічного посилення), збільшується період власних коливань системи.
Аналіз математичної моделі системи барорефлекторної регуляції гемодинаміки показав, що погіршення при старінні її регуляторних характеристик пов'язане з наступними причинами:
- зменшенням чутливості барорецепторів;
- зміною регуляторних характеристик вегетативних центрів;
- зниженням чутливості синусового вузла серця до вегетативних впливів.
Усі ці чинники й призводять до зниження амплітуди HF- і LF-коливань ритму серця при старінні.
Рис. 3. Амплітудно-частотна характеристика системи барорефлекторної регуляції у здорових людей (молодий вік – суцільна лінія, літній вік – пунктирна лінія). Адх– амплітуда дихальних хвиль серцевого ритму.
Таблиця 5
Вікові зміни динамічних параметрів системи барорефлекторної
регуляції
| Параметр | 20-3 9 роки | 6 0- 79 роки |
| Постійна часу, с | 2,2±0,32 | 4,9±0,22* |
| Коефіцієнт згасання | 0,25±0,11 | 0,55±0,09* |
| Коефіцієнт динамічного посилення | 2,0±0,06 | 0,9±0,07* |
| Період власних коливань системи, с | 14±6,0 | 31±3,1* |
Примітка. * – p<0,05 у порівнянні з людьми 20-39 років.
Вікові зміни добових ритмів ССС та їх механізми . Проведені дослідження показали, що при старінні значно знижується амплітуда добових ритмів ЧСС і АТ (табл. 6), спостерігається їх десинхронізація (в 30% випадків) та інверсія (в 7% випадків). Так, проведений нами крос-корреляційний аналіз показав, що у молодих людей має місце достовірний взаємозв'язок добових ритмів ЧСС і АТ, тобто їх синхронізація (r=0,4-0,5; p<0,05). При старінні цей взаємозв'язок значно слабшає (r=0,1-0,2; p>0,1). Такі зміни добових ритмів ССС у людей похилого віку можуть розцінюватися як розвиток десинхронозу. Крім того, як показав косінор-аналіз, у людей похилого віку відбувається зрушення фази добових ритмів показників ССС на більш ранній час доби (табл. 6).
Таблиц я 6
Параметри добових ритмів у здорових людей різного віку
(косінор-аналіз)
Показник |
20-3 9 роки | 60-79 роки | ||
Амплітуда |
Акрофаза, час доби |
Амплітуда |
Акрофаза, час доби |
|
| ЧСС, хв-1 | 11,8±1,2 | 14,0±0,9 | 7,08±1,5* | 12,1±0,3* |
| АТс, мм рт.ст. | 9,24±1,12 | 16,1±1,4 | 3,11±1,45* | 17,2±1,2 |
| LF, мс2 | 206±21 | 5,8±0,4 | 105±14* | 5,6±0,4 |
| HF, мс2 | 303±28 | 4,5±0,4 | 85±11* | 4,1±0,3 |
| LF/HF | 0,38±0,03 | 15,1±0,8 | 0,11±0,04* | 11,8±1,4* |
| T, °C | 0,42±0,03 | 18, 2±0,4 | 0,18±0,08* | 17, 3±0,3* |
Примітка. * – p<0,05 у порівнянні з людьми 20-39 років.
Відомо, що ЧСС і АТ залежать, в основному, від рівня активності симпатичного й парасимпатичного відділів ВНС та концентрації катехоламінів у крові. Центральним ендокринним регулятором добових ритмів організму є епіфіз, що в нічний час доби продукує в кров свій гормон мелатонін. Цей гормон викликає вповільнення метаболічних процесів у клітинах та зниження активності симпатоадреналової системи. З огляду на вищевикладене, метою нашого дослідження було з'ясування зв'язку вікових змін добових ритмів ССС із віковими змінами добової динаміки симпатичного й парасимпатичного тонусу ВНС, секреції катехоламінів, мелатоніну та інтенсивності енергетичного метаболізму.
Вегетативна регуляція . Відомо, що адаптивні зміни гемодинаміки пов'язані з вегетативною регуляцією серцевої діяльності і тонусу судин. Тому вважається, що адаптація до змін активності організму протягом доби пов'язана із циркадіанними ритмами ВНС. Проведений нами крос-кореляційний аналіз показав виразний зв'язок добових коливань вегетативної активності й показників ССС у молодих людей (r=0,5-0,6; p<0,05) та істотне його зменшення у людей похилого віку (r=0,3-0,4; p<0,1). Крім того, при старінні значно зменшується амплітуда добових ритмів симпатичного і особливо парасимпатичного тонусу ВНС (рис. 4).
Рис. 4. Добова динаміка парасимпатичного (HF) і симпатичного (LF/HF) тонусу у здорових людей різного віку
(молодий вік – суцільна лінія, літній вік – пунктирна лінія).
Це дозволяє припустити, що однією з причин вікових змін добових ритмів ССС є порушення циркадіанних ритмів ВНС.
Енергетичний метаболізм. Відомо, що рівень енергетичного метаболізму в тканинах визначає величину кровотоку, тому що ССС повинна забезпечити доставку кисню, адекватну потребам в ньому тканин. Збільшення кровотоку, у свою чергу, відбувається при зростанні ЧСС і АТ. Тому між показниками енергетичного метаболізму та гемодинамікою існує причинно-наслідковий зв'язок.
Дослідження показали, що при старінні вірогідно знижуються добові коливання показників дихання і енергетичного метаболізму (температура тіла, споживання О2 , МОД). У людей похилого віку в нічний час доби зниження цих показників істотно менше, у порівнянні з молодими людьми. Так, споживання О2 вночі зменшуєтьсяна 28 % у молодих і лише на 13 % – у людей похилого віку (p<0,05). При цьому має місце достовірна кореляція ступеню нічного зниження показників енергетичного метаболізму та гемодинаміки. Все це дозволяє вважати вікові зміни добових ритмів енергетичного метаболізму однією з важливих причин відповідних змін добових ритмів ССС.
Секреція катехоламінів . Відомо, що катехоламіни (адреналін і норадреналін), як гормони стресу, збільшують ЧСС і АТ. У денний час доби їх продукція й рівень у крові закономірно збільшуються, а вночі – зменшуються. Це викликає відповідні зміни гемодинаміки.
Нами показано, що при старінні знижується екскреція адреналіну в денний час доби. При цьому циркадний індекс адреналіну при старінні вірогідно (p<0,05) зменшується (1,84±0,13 у молодих і 1,41±0,14 у людей похилого віку). Це свідчить про зниження амплітуди добового ритму секреції адреналіну у людей похилого віку.
Виявлені зміни добових ритмів симпатоадреналової активності можуть бути однією із причин зменшення з віком амплітуди добових ритмів показників ССС. Дійсно, як показав кореляційний аналіз, між екскрецією адреналіну в різний час доби й показниками гемодинаміки має місце достовірний зв'язок (r=0,37 у молодих і r=0,23 у людей похилого віку; p<0,05).
Секреція мелатоніну . Як відомо, основним гуморальним регулятором циркадіанних ритмів є гормон епіфіза мелатонін. У нічний час доби його продукція й рівень у крові багаторазово зростають, що призводить до зниження енергетичного метаболізму та симпатоадреналової активності й, в остаточному підсумку, ЧСС і АТ. Тому можна було припустити, що вікове зниження амплітуди добового ритму ССС пов'язане з ослабленням продукції мелатоніну при старінні.
Дійсно, проведені нами дослідження показали, що з віком значно зменшується концентрація мелатоніну в крові у нічний час доби –(128,7±30,9) нг/л у молодих і (46,8±13,5) нг/л – у людей похилого віку о 3-й год. ночі (p<0,001). В осіб з недостатньою нічною продукцією мелатоніну виявлена менша амплітуда добових ритмів ЧСС, АТс, АТд і варіабельності серцевого ритму. Ці зміни корелювали у багатьох обстежених зі зсувом акрофаз добових ритмів, десинхронізацією ритмів ССС і вегетативної регуляції. Характерним для людей похилого віку з низькою продукцією мелатоніну було менше зниження вночі АТ й ЧСС, що може бути наслідком недостатнього посилення парасимпатичних впливів на ССС. Це є підставою для проведення корекції порушень добового ритму
9-09-2015, 00:03