Адаптация к ортостатическим нагрузкам после пребывания в условиях длительной замкнутой изоляции
В рамках работы проведены исследования с участием шести добровольцев (трёх мужчин и трёх женщин), находившихся в условиях моделирования изолированной искусственной среды обитания на протяжении четырёх месяцев. Целью эксперимента было изучение влияния замкнутого пространства на механизмы адаптации сердечно-сосудистой системы (ССС) к постуральным нагрузкам.
Вопросы регуляции функций ССС, её способности к адаптации в условиях различных стрессорных воздействий, а также выявление предболезненных состояний имеют особое значение для современной медицины. Одним из информативных методов диагностики нарушений в регуляции сердечно-сосудистой системы является проведение ортостатической пробы с использованием поворотного стола. В ходе исследования использовались следующие режимы: исходное положение (0°), пассивный наклон под углом +70° на протяжении 20 минут и последующий восстановительный период в положении 0°, продолжительностью 5 минут. На основании электрокардиографических данных установлено, что все участники переносили пробу удовлетворительно как до, так и после периода изоляции.
Анализ результатов реоэнцефалографии и показателей вариабельности сердечного ритма (HF, LF и VLF) в процессе проведения ортостатической пробы выявил, что длительное пребывание в изоляции приводит к изменениям вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы.
Статистика по заболеваниям сердца и сосудов вызывает тревогу: сегодня они — главная причина смертности в мире, унося каждую третью жизнь. Всплеск этих болезней в конце ХХ и начале ХХI века напрямую связан с тем, как изменился наш образ жизни. Человеческое тело формировалось тысячелетиями эволюции и уже давно перестало меняться. Однако за последние 60 лет наша жизнь изменилась до неузнаваемости. Уровень физической активности упал так стремительно, что сердечно-сосудистая система просто не успела к этому приспособиться. Это, наряду с колоссальным нервным напряжением, стало одной из главных причин возникновения сердечно-сосудистых патологий.
Чтобы понять, насколько хорошо организм адаптируется, врачи используют специальные нагрузочные тесты. Один из таких методов — пассивная ортостатическая проба. Поскольку состояние ССС рассматривается как индикатор адаптационных реакций всего организма, эта проба предоставляет достаточное представление об общем адаптационном потенциале человека.. Чтобы оценить резервы организма и его способность справляться с негативными факторами, важно выбрать правильные тесты и наиболее информативные показатели. Учёные Р. М. Баевский и А. П. Берсенева [2] считают адаптационные возможности главным индикатором здоровья, который показывает не только текущее состояние, но и прогноз на будущее. По мнению других исследователей, В. В. Парина и Ф. З. Меерсона, резерв органа или системы — это разница между его максимальной работоспособностью и уровнем в состоянии покоя. [1].
На основе идеи о том, что сердечно-сосудистая система — это индикатор адаптационных реакций целостного организма [2], был разработан метод анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР). Он широко используется в медицине и физиологии, так как позволяет комплексно оценить состояние механизмов регуляции в организме. Анализ ВСР даёт информацию об общей активности регуляторных механизмов, нейрогуморальной регуляции сердца и соотношении симпатического и парасимпатического отделов нервной системы. Активность этих отделов является результатом многоуровневой реакции системы регуляции ССС, которая изменяет свои параметры, чтобы обеспечить оптимальный адаптационный ответ всего организма. Этот метод широко применяется в медицине и физиологии, позволяя комплексно оценить состояние механизмов регуляции физиологических функций. Анализ ВСР даёт информацию об общей активности регуляторных механизмов, нейрогуморальной регуляции сердца и соотношении симпатического и парасимпатического отделов нервной системы. Активность этих отделов является результатом многоуровневой реакции системы регуляции ССС, которая изменяет свои параметры, чтобы обеспечить оптимальный адаптационный ответ всего организма.
Цель исследования: определить, как условия длительной изоляции влияют на адаптационные механизмы сердечно-сосудистой системы к постуральным нагрузкам у добровольцев.
Задачи исследования: оценить переносимость ортостатических проб до и после четырёх месяцев изоляции; проанализировать динамику показателей регуляции физиологических функций организма в ходе пассивной постуральной ортостатической пробы (ППОП) на разных этапах эксперимента.
Материалы и методы: в эксперименте участвовало 6 добровольцев: трое мужчин в возрасте (31-44 года), и три женщин в возрасте (29-33 года). Все испытуемые были допущены ВЭК и подписали информированное согласие на участие в эксперименте. Исследование проводилось однократно до изоляции (фоновые исследования) и на 2 сутки после изоляции.
Методики:
Пассивная постуральная ортостатическая проба (ППОП) проводилась на поворотном столе, где угол режимов соответствовал: фон – 0°; +70° длительностью 20 минут; период восстановления при 0° – 5 минут. Использовались: непрерывная регистрация ЭКГ с помощью модульной системы Easy ECG компании ООО «АТЕС МЕДИКА» и реоэнцефалографии (РЭГ) с помощью прибора «Энцефалан-ЭЭГР- 13103» , каждые пять минут и по показаниям измерялось артериальное давление по Короткову. Для анализа переносимости нагрузочных проб были выбраны показатели:
- постоянной записи ЭКГ: ритм, сегменты PQ, QRS и ST, амплитуда и конфигурация зубцов Р и Т; ВСР;
- фон, каждые 5 мин пробы и по показаниям АД (мм. рт.ст.): систолическое и диастолическое артериальное давление;
- постоянной записи РЭГ: реографический индекс – для оценки величины пульсового кровенаполнения сосудов (ПК), который определяется как отношение величины амплитуды РЭГ-волны к величине стандартного калибровочного сигнала и дикротический индекс – определение тонуса артериол (зависит от периферического сосудистого сопротивления и рассчитывается как отношение величины амплитуды РЭГ-волны на уровне инцизуры к максимальной амплитуде волны).
Для анализа ВСР были выбраны показатели [3]:
HF – “High Frequency” абсолютная или относительная мощность спектра высокочастотных колебаний сердечного ритма (дыхательные волны) - отражает активность парасимпатического звена регуляции;
LF – “Low Frequency” абсолютная или относительная мощность спектра низкочастотных колебаний сердечного ритма (сосудистые волны) - отражает активность симпатического вазомоторного центра в частности, системы регуляции сосудистого тонуса;
VLF – “Very Low Frequency” абсолютная или относительная мощность спектра очень низкочастотных колебаний сердечного ритма - отражает активность симпатических центров энерго-метаболического уровня регуляции.
Результаты:
Во время ортостатической пробы по данным ЭКГ как в фоновом периоде, так и на 2 сутки после изоляции у всех испытателей нарушений ритма, проводимости и изменений сегмента ST по ишемическому типу не зафиксировано. Динамика амплитуд зубцов ЭКГ соответствовала выполняемой нагрузке. Нагрузочные ортостатические пробы расценены как «отрицательные», с хорошей переносимостью. Переносимость пробы оценивалась соответственно таблице 1.
Таблица 1
Критерии оценки переносимости нагрузочных проб
|
Переносимость Показатели |
Хорошая |
Удовлетворительная |
Пониженная |
|
Конечное систолическое давление |
Обычно несколько снижается, оставаясь в пределах нормальных величин; реже наблюдается повышение его. |
Умеренно снижается, реже остается в пределах исходных величин |
Отчетливо снижается |
|
Пульсовое давление |
Несколько снижается, оставаясь при этом достаточно высоким (выше 30 мм рт. ст.) |
Снижается до 25-20 мм рт. ст. в некоторых случаях при падении диастолического давления может быть весьма высоким. |
Отчетливо снижается (менее 20 мм рт. ст.); иногда в связи с падением диаст. Давления бывает довольно высоким. |
|
ЭКГ: а) частота сердечных сокращений б) ритм сердечных сокращений
в) зубец Т |
До 100 уд. 1 мин. Правильный, умеренная дыхательная аритмия
Снижение амплитуды до 30% от исходного уровня |
До 120 уд. 1 мин Выраженная дыхательная аритмия, миграция водителя ритма по предсердиям, единичная предсердная экстрасистолия. Снижение амплитуды до 50% от исходного уровня, небольшая преходящая деформация зубца Т в одном- трех отведениях
|
Более 130 уд. 1 мин. Частая председная желудочковая экстраситолия, групповая экстраситолия, аллоритмия и др.
Значительное снижение амплитуды вплоть до изоэлектрического уровня, появление двухволновости, двухфазности и инверсия. |
|
РЭГ: |
|
|
|
|
а) амплитуда РЭГ |
Небольшое уменьшение, до 30% по сравнению с исходным |
Уменьшение до 40% по сравнению с исходным |
Уменьшение более 40% по сравнению с исходным |
|
б) дикротический индекс |
Снижение до 25% по сравнению с исходным |
Снижение до 40% по сравнению с исходным |
Снижение более 40% по сравнению с исходным |
Проведен анализ характеристик ВСР и АД непосредственно перед пробой, каждые пять минут ППОП и периода восстановления. Данные средних величин представлены в таблице 2. Как следует из приведенных данных, после изоляции наблюдается снижение цифр ЧСС и систолического артериального давления (АДс) на фоне повышения диастолического давления (АДд). Динамика этих показателей неоднозначна. Поведение «кривой» ЧСС и АДд после изоляции повторяет « кривую» ЧСС до изоляции. Динамика АДс во время пробы после изоляции, в отличие от фоновых, носила не однонаправленный характер: отмечалось как снижение, так и подъемы цифр АДс.
Таблица 2
Динамика изменений средних величин показателей АД (мм рт. ст.), ЧСС(уд1мин) и ВРС (ms²/Hz X 10־³) во время ортостатической пробы до изоляции и после
|
фон |
1' |
5' |
10' |
15' |
20' |
5' ПВ |
||
|
ЧСС |
ДО |
66±9 |
76±3 |
78±3 |
83±1 |
88±1 |
86±2 |
60±2 |
|
ПОСЛЕ |
59±8 |
70±3 |
72±3 |
74±3 |
75±3 |
76±3 |
56±3 |
|
|
Сист. |
ДО |
121±6 |
119±4 |
114±2 |
111±4 |
111±4 |
106±4 |
117±4 |
|
АД |
ПОСЛЕ |
117±3 |
114±4 |
119±5 |
116±4 |
121±5 |
115±5 |
120±4 |
|
Диаст. |
ДО |
71±6 |
75±4 |
76±3 |
76±3 |
76±3 |
72±5 |
72±6 |
|
АД |
ПОСЛЕ |
77±5 |
80±5 |
82±3 |
81±3 |
82±2 |
82±2 |
77±5 |
|
HF |
ДО |
1,62±0,6 |
1,65±0,3 |
1,2±0,2 |
1,23±0,3 |
1,58±0,1 |
2,6±0,3 |
1,5±0,5 |
|
ПОСЛЕ |
1,17±0,6 |
1,17±0,2 |
0,85±0,1 |
0,87±0,1 |
0,72±0,2 |
1,07±0,8 |
1,23±0,2 |
|
|
LF |
ДО |
3,25±0,9 |
3,55±0,4 |
2,53±0,7 |
2,45±0,6 |
2,98±0,3 |
3,28±0,7 |
2,4±0,73 |
|
ПОСЛЕ |
1,9±0,2 |
2,05±0,2 |
1,68±0,3 |
1,92±0,4 |
1,58±0,2 |
1,95±0,9 |
2,03±0,2 |
|
|
VLF |
ДО |
3,35±0,9 |
4,88±0,9 |
3,4±0,4 |
2,9±0,1 |
3,68±0,4 |
6,45±0,9 |
4,53±0,7 |
|
ПОСЛЕ |
3,33±0,7 |
3,33±0,8 |
2,1±0,59 |
1,82±0,8 |
1,52±0,2 |
2,02±0,9 |
4,03±0,9 |
Показатели вариабельности ритма (HF, LF и VLF), регистрируемые во время нахождения испытателя в ортостатическом положении, после изоляции снизились. Изменения более выражены в сегменте LF. На фоне снижения цифровых значений LF после изоляции отмечалось незначительная динамики данного показателя на предлагаемую нагрузку. Относительные значения данных характеристик ВСР после изоляции к фоновым данным представлены на рисунке 1. Изменения показателей гемодинамики сосудов вертебробазилярного бассейна во время проведения функциональной нагрузочной пробы (ППОП) оценивали методом РЭГ, в основе которого лежит принцип регистрации изменений электрического сопротивления тканей в связи с меняющимся пульсовым кровенаполнением сосудов. Следует отметить, что после пребывания в замкнутом объекте по сравнению с фоном, как до проведения ППОП, так и вовремя ППОП, регистрируется явная тенденция к увеличению пульсового кровенаполнения сосудов и снижению дикротического индекса РЭГ, отражающего тонус сосудов среднего и мелкого калибра Таким образом, условия «изоляции» (состав рециркулируемого воздуха для дыхания, влажность, освещенность, ограниченное пространство и ряд других условий, включающих особенности распределения обязанностей членов экипажа и регламентация времени занятости испытателей в рабочие и выходные дни) позволяют определить влияние её на организм человека. Ещё в 1967 году В. В. Париным была сформулирована концепция о системе кровообращения как индикаторе адаптационных реакций целостного организма. Исследованию регуляции ССС, возможностям ее адаптации к различным стрессорным условиям, выявлению донозологических изменений в механизмах ее регуляции, а также оценке эффективности проводимых профилактических мероприятий уделяется большое значение в медицине. Выявлены особенности адаптации ССС к ППОП: тенденция к увеличению пульсового кровенаполнения, снижение тонуса сосудов, преимущественно артериол, вертебрабазилярной системы, на фоне ригидного ответа ВНС на нагрузку после 4-х месячной изоляции более низкие значения ЧСС, умеренное повышение АДс и АДд. Цифровые значения показателя VLF во время нагрузки после изоляции демонстрируют признаки энергодефицита. Исследование подтверждает, что воздействие на человека длительной (4 месяца) изоляцией в замкнутом пространстве способствует формированию изменений в механизмах адаптации ССС, донозологические проявления которых выявляются при проведении нагрузочных проб на велоэргометре и ортостатическом столе.
- Парин В.В., Меерсон Ф.З. Напряжение миокарда и функциональный резерв сердца. Избр. тр. Т.1. Кровообращение в норме и патологии. – М.: Наука, 1974. – С. 69-83.
- Баевский Р.М., Берсенева А.П. Введение в донозологическую диагностику. – М.: Слово, 2008. – 220 с.
- Баевский Р.М., Иванов Г.Г., Чирейкин Л.В. и др. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем. // Вестник аритмологии. 2001. № 24. С. 77-78.
