Email this article 
Cardiorhythm in postural changes depending on the autonomic centers reactivity
- Authors: Skorlupkin D.A.1, Golubeva E.K.1, Yarchenkova L.L.1
-
Affiliations:
- Ivanovo State Medical Academy
- Issue: Vol 27, No 3 (2023): PHYSIOLOGY
- Pages: 305-317
- Section: Physiology
- URL: https://journals.rudn.ru/medicine/article/view/36098
- DOI: https://doi.org/10.22363/2313-0245-2023-27-3-305-317
- EDN: https://elibrary.ru/QIFSOU
- ID: 36098
Cite item
Full Text
Abstract
Postural changes are accompanied by the formation of an adaptive response of the cardiovascular system. This is manifested by a change in heart rate variability. The features of the reaction largely depend on the excitability (reactivity) of the vegetative centers. The aim of the study was to identify individual features of heart rate regulation in postural changes depending on the reactivity of sympathetic and parasympathetic autonomic centers in students. Material and Methods. In 50 men, temporal, frequency, geometric and calculated indicators of heart rate variability were determined in a horizontal position, with active orthostasis, passive orthostasis and passive antiorthostasis. The reactivity of the sympathetic system was assessed by the change of heart rate in active orthostasis. The reactivity of the parasympathetic system was determined by K30:15. Results and Discussion. With normal and high sympathetic reactivity, active orthostasis causes an increase in the low-frequency power of the spectrum, stress index, heart rate, a decrease in the high-frequency component and the duration of cardiac intervals. The changes are more pronounced with high sympathetic reactivity. In passive orthostasis, high sympathetic reactivity is manifested by a large increase in heart rate, shortening of cardiac intervals and a decrease in the proportion of the spectrogram high-frequency component. Passive antiorthostasis with normal sympathetic reactivity causes a decrease in the adequacy of the regulation processes and an expansion of the scatterogram. In subjects with high parasympathetic reactivity with active orthostasis, the increase in the stress index is less than with normal and low reactivity. With low parasympathetic reactivity, the indicator of the adequacy of the regulation processes is greater than with normal and high reactivity, and the increase in heart rate and shortening of the minimum cardiac interval is greater than with normal. In passive orthostasis, the proportion of the high-frequency component decreases, the proportion of the ultra-low-frequency component increases, the modal cardiointerval shortens, which is more pronounced with low parasympathetic reactivity than with normal. In passive antiorthostasis, the ultra-low frequency component decreases in individuals with normal reactivity. With high reactivity, the maximum value of the high-frequency component increases and the adequacy of the regulation processes decreases. Conclusion. Active and passive orthostasis is accompanied by activation of sympathetic centers. It is more pronounced with high reactivity of the sympathetic department and low reactivity of the parasympathetic. Passive antiorthostasis stimulates the activity of parasympathetic cardiac centers in subjects with normal, high parasympathetic reactivity and normal sympathetic reactivity.
Keywords
Full Text
Введение
Изменения положения тела являются неотъемлемым компонентом повседневной жизни человека. Особое значение они приобретают при спортивных тренировках, в том числе выполнении упражнений йоги. Различные постуральные положения используются в диагностических, лечебных и реабилитационных мероприятиях [1]. Изменение положения тела в пространстве активирует комплекс тонических рефлексов, направленных на фиксацию центра тяжести человека и сохранение устойчивой позы [2]. Это достигается за счёт интеграции биомеханических процессов и афферентной сенсорной информации с широкого спектра источников, включая рецепторные зоны соматосенсорного, зрительного и вестибулярного анализаторов [3]. Активируемые механизмы постурального контроля сопровождаются развитием адаптивных реакций со стороны различных физиологических систем с участием вегетативной нервной системы (ВНС), что направлено на поддержание адекватного уровня функциональной активности организма и сохранение гомеостаза [4]. Изменение степени активности симпатических и парасимпатических центров регуляции оказывает влияние на сердечную деятельность, модулируя периодические колебания продолжительности R-R интервалов [5, 6]. В связи с этим объективным индикатором сдвига вегетативного равновесия является изменение вариабельности сердечного ритма (ВСР) [7, 8]. Временные, спектральные, нелинейные, геометрические и расчетные параметры ВСР позволяют дать наиболее точную количественную оценку вклада симпатических и парасимпатических влияний в регуляцию деятельности сердца [9, 10]. При этом степень отклонения показателей ВСР при постуральных изменениях зависит от индивидуальных особенностей реактивности (возбудимости) вегетативных центров, что на сегодняшний день изучено недостаточно, чем и определяется актуальность настоящего исследования [11].
Цель исследования — выявить индивидуальные особенности регуляции сердечного ритма при постуральных изменениях в зависимости от реактивности симпатических и парасимпатических вегетативных центров у студентов.
Материалы и методы
Работа выполнена на базе научно-исследовательской лаборатории кафедры нормальной физиологии Ивановской государственной медицинской академии. Было обследовано 50 практически здоровых студентов мужского пола с индексом массы тела 22,55 ± 0,39 кг/м2 [12]. Средний возраст участников исследования составил 19,35 ± 0,21 лет. Критериями исключения были острые инфекционные и неинфекционные заболевания, хронические заболевания в стадии обострения, а также индекс массы тела менее 18,5 кг/ м2 и более 25 кг/м2. Предварительно все участники исследования были ознакомлены с протоколом исследования (утвержден этическим комитетом ФГБОУ ВО ИвГМА Минздрава России, протокол № 5 от 16.11.2020 г.) и дали добровольное письменное информированное согласие на участие. Работа выполнена в соответствии с этическими принципами Хельсинской декларации по проведению биомедицинских исследований с участием человека [13]. Вариабельность сердечного ритма оценивали с помощью АПК «Поли-спектр» («Нейрософт», г. Иваново). У испытуемых регистрировали ЭКГ в I стандартном отведении в течение 5 минут в горизонтальном положении тела (контроль), а также в течение 5 минут при следующих постуральных изменениях: активный ортостаз, пассивный ортостаз (угол наклона 25°) и пассивный антиортостаз (угол наклона 15°) [14].
Определяли временные, частотные, геометрические и расчётные показатели: частоту сердечных сокращений (ЧСС, уд/мин), среднюю продолжительность кардиоинтервалов (RRNN, мс), долю кардиоинтервалов, отличающихся между собой на 50 и более мс (pNN50, %), минимальную продолжительность кардиоинтервала (R-Rmin, мс), максимальную продолжительность кардиоинтервала (R-Rmax, мс), мощность спектра в диапазоне низких частот в нормализованных единицах (LFnorm, n.u), мощность спектра в диапазоне высоких частот с нормализованных единицах (HFnorm, n. u.), индекс симпатовагального взаимодействия (LF/HF, у. е.), долю мощности спектра в диапазоне высоких частот (HF, %), долю мощности спектра в диапазоне низких частот (LF, %), долю мощности спектра в диапазоне сверхнизких частот (VLF, %), максимальное значение мощности спектра в диапазоне высоких частот (HFmx, мс²/Гц*1000), продолжительность медианного кардиоинтервала (Me, с), продолжительность модального кардиоинтервала (Mo, с), амплитуду модального кардиоинтервала (АМо, %), ширину эллипса скаттерограммы (ell_w, мс), длину эллипса скаттерограммы (ell_L, мс), отношение длины эллипса скаттерограммы к её ширине (L/w, у. е.), индекс напряжения регуляторных систем (SI, у. е.), показатель адекватности процессов регуляции (ПАПР, у. е.). Рассчитывали отклонение показателей ВСР (∆) при постуральных изменениях у испытуемых с разной симпатической и парасимпатической реактивностью.
Реактивность симпатических вегетативных центров оценивали по степени изменения ЧСС в результате активного ортостаза. При увеличении ЧСС на 6–24 уд/мин реактивность симпатической нервной системы считали нормальной, при увеличении ЧСС более чем на 24 уд/мин — высокой, при увеличении менее чем на 6 уд/мин — низкой. На основании этого было выделено 2 группы испытуемых: с нормальной (n = 21) и высокой (n = 29) симпатической реактивностью. Реактивность парасимпатических вегетативных центров оценивали по величине коэффициента К30:15 [15]. При значении К30:15, составляющем 1,25–1,75 единиц, реактивность парасимпатической нервной системы считали нормальной, при значении К30:15 более чем 1,75 — высокой, при значении К30:15 менее чем 1,25 — низкой. На основании этого испытуемые были разделены на 3 группы: с нормальной (n = 33), низкой (n = 9) и высокой (n = 8) парасимпатической реактивностью.
Статистический анализ полученных результатов проводили с помощью электронных таблиц Microsoft Excel 2007 и программы Statistica 12.0. Проверка гипотезы о нормальности распределения экспериментальных данных производилась с помощью критерия Шапиро–Уилка (при n < 50). Принимая во внимание то, что результаты не подчинялись закону нормального распределения, для описания количественных переменных рассчитывали медиану и интерквартильный размах Me [Q1; Q3]. Для оценки достоверности различий показателей ВСР были использованы непараметрический критерий Вилкоксона для зависимых групп и U-критерий Манна–Уитни для независимых групп [16]. Различия считали статистически значимыми при p ≤ 0,05.
Результаты и обсуждение
Анализ ВСР при активном ортостазе показал, что в спектрограмме испытуемых с нормальной и высокой реактивностью симпатических центров увеличивается мощность в диапазоне низких частот при снижении высокочастотного компонента, что сопровождается возрастанием индекса симпатовагального взаимодействия (табл. 1).
Таблица 1. Вариабельность ритма сердца при активном ортостазе у мужчин в зависимости от реактивности симпатической нервной системы, Me [Q1; Q3]
Положение тела | Показатель ВСР | |||
LFnorm, n. u. | HFnorm, n. u. | LF/HF, у. е. | SI, у. е. | |
Нормальная реактивность | ||||
Контроль (n = 21) | 41,50 | 58,50 | 0,71 | 41,17 |
Активный ортостаз (n = 21) | 77,00 * (p = 0,0001) | 23,00 * (p<0,0001) | 3,25 * (p = 0,0008) | 99,89 * (p = 0,0003) |
Высокая реактивность | ||||
Контроль (n = 29) | 36,40 | 63,60 | 0,57 | 55,73 |
Активный ортостаз (n = 29) | 82,65 * (p < 0,0001) # (p = 0,05) | 17,35 [11, 20; 25, 23] * (p < 0,0001) # (p = 0,05) | 4,75 * (p < 0,0001) # (p = 0,05) | 205,49 * (p < 0,0001) # (p = 0,03) |
Примечание: * — статистически значимые различия с контролем (p ≤ 0,05); # — статистически значимые различия отклонения показателей ВСР у испытуемых с нормальной и высокой симпатической реактивностью (p ≤ 0,05).
Table 1. Heart rate variability with active orthostasis in men depending on the reactivity of the sympathetic nervous system, Me [Q1; Q3]
Body position | HRV indicator | |||
LFnorm, n. u. | HFnorm, n. u. | LF/HF, c. u. | SI, c. u. | |
Normal reactivity | ||||
Control (n = 21) | 41.50 [33.30; 55.40] | 58.50 [44.60; 67.70] | 0.71 [0.50; 1.24] | 41.17 [34.59; 56.97] |
Active orthostasis (n = 21) | 77.00 [67.50; 82.90] * (p = 0.0001) | 23.00 [17.10; 32.50] * (p<0.0001) | 3.25 [2.08; 4.84] * (p = 0.0008) | 99.89 [70.60; 216.69] * (p = 0.0003) |
High reactivity | ||||
Control (n = 29) | 36.40 [30.40; 49.35] | 63.60 [50.65; 69.60] | 0.57 [0.44; 0.97] | 55.73 [38.60; 72.75] |
Active orthostasis (n = 29) | 82.65 [74.78; 88.80] * (p<0.0001) # (p = 0.05) | 17.35 [11.20; 25.23] * (p<0.0001) # (p = 0.05) | 4.75 [2.96; 7.96] * (p<0.0001) # (p = 0.05) | 205.49 [145.30; 265.42] * (p<0.0001) # (p = 0.03) |
Note: * — statistically significant differences with control (p ≤ 0.05); # — statistically significant differences in the deviation of HRV indicators in subjects with normal and high sympathetic reactivity (p ≤ 0.05).
Это свидетельствует об отклонении вегетативного равновесия в сторону симпатических влияний [17, 18]. Изменения в большей степени выражены у студентов с высокой симпатической реактивностью, чем с нормальной.
При высокой симпатической реактивности в результате активного ортостаза отмечается прирост индекса напряжения регуляторных систем. ЧСС увеличивается до 98,65 [91, 95; 103, 48] уд/мин по сравнению с контрольным значением, составляющим 63,20 [58, 73; 70, 25] уд/мин (p < 0,0001). Также происходит укорочение средней продолжительности кардиоинтервалов, которая в горизонтальном положении соответствует 949,00 [853, 75; 1022, 25] мс, а при активном ортостазе — 608,00 [580, 00; 652, 50] мс (p < 0,0001).
У студентов с нормальной симпатической реактивностью изменения выражены в меньшей степени. Так, ЧСС в контроле составляет 65,80 [56, 60; 74, 60] уд/мин, а при активном ортостазе увеличивается до 86,30 [78, 20; 91, 90] уд/мин (p < 0,0001). Средняя продолжительность кардиоинтервала укорачивается до 695,00 [653, 00; 767, 00] мс по сравнению с 913,00 [805, 00; 1059, 00] мс в горизонтальном положении (p < 0,0001). То есть у испытуемых с высокой симпатической реактивностью ЧСС увеличивается на 31,60 [29, 10; 34, 90] уд/мин, RRNN уменьшается на 341,00 [–361,75; –265,00] мс, что больше, чем у лиц с нормальной реактивностью, при которой увеличение ЧСС составляет 20,50 [18, 00; 22, 10] уд/ мин, а снижение RRNN — 218,00 [–290; –156] мс (p < 0,0001, p = 0,0001 соответственно).
Пассивный ортостаз также у всех испытуемых приводит к активации симпатических механизмов регуляции ритма сердца. У студентов отмечается увеличение ЧСС, укорочение среднего и медианного значения кардиоинтервала, что при высокой реактивности симпатического отдела ВНС выражено в большей степени, чем у испытуемых с нормальной реактивностью, как и снижение доли высокочастотного компонента в суммарной мощности спектра ВСР (табл. 2). Кроме того, у лиц с высокой реактивностью симпатических центров в результате пассивного ортостаза отмечается уменьшение pNN50 до 20,50 [15, 30; 36, 20] % при фоновом значении показателя, составляющем 33,70 [24, 30; 40, 50] % (p = 0,005). Индекс симпатовагального взаимодействия увеличивается до 1,17 [0, 56; 1, 60] у. е. по сравнению с 0,64 [0, 39; 0, 87] у. е. в контроле (p = 0,0009).
Пассивный антиортостаз у студентов с нормальной реактивностью симпатического отдела ВНС сопровождается уменьшением показателя адекватности процессов регуляции, который в горизонтальном положении составляет 41,70 [36, 80; 55, 30] у. е., а при пассивном антиортостазе — 36,70 [29, 60; 47, 60] у. е. (p = 0,01). Это указывает на снижение активности пейсмекерных клеток синоатриального узла проводящей системы сердца. В связи с этим наблюдается увеличение вариативности временных рядов кардиоинтервалов, о чём говорит уменьшение амплитуды моды и расширение эллипса скаттерограммы. Амплитуда модального R-R интервала в горизонтальном положении равна 35,00 [30, 50; 40, 20] %, а при пассивном антиортостазе она уменьшается до 33,40 [27, 10; 43, 70] % (p = 0,04). Ширина эллипса скаттерограммы увеличивается до 91,00 [50, 00; 114, 00] мс по сравнению с 79,00 [49, 00; 96, 00] мс в контроле (p = 0,04).
Таблица 2. Вариабельность ритма сердца при пассивном ортостазе у мужчин в зависимости от реактивности симпатической нервной системы, Me [Q1; Q3]
Положение тела | Показатель ВСР | |||
ЧСС, уд/мин | RRNN, мс | Me, с | HF, % | |
Нормальная реактивность | ||||
Контроль (n = 21) | 62,95 | 939,00 | 0,94 | 46,30 |
Пассивный ортостаз (n = 21) | 64,00 * (p = 0,01) | 941,00 * (p = 0,04) | 0,95 * (p = 0,03) | 39,10 * (p = 0,04) |
Высокая реактивность | ||||
Контроль (n = 29) | 61,70 | 973,00 | 0,98 | 40,10 |
Пассивный ортостаз (n = 29) | 65,40 * (p = 0,0001) # (p = 0,0002) | 918,00 * (p<0,0001) # (p = 0,0004) | 0,92 * (p = 0,0001) # (p = 0,002) | 24,50 * (p = 0,001) # (p = 0,03) |
Примечание: * — статистически значимые различия с контролем (p ≤ 0,05); # — статистически значимые различия отклонения показателей ВСР у испытуемых с нормальной и высокой симпатической реактивностью (p ≤ 0,05).
Table 2. Heart rate variability in passive orthostasis in men depending on the reactivity of the sympathetic nervous system, Me [Q1; Q3]
Body position | HRV indicator | |||
HR, bpm | RRNN, ms | Me, s | HF, % | |
Normal reactivity | ||||
Control (n = 21) | 62.95 [58.90; 66.90] | 939.00 [889.00; 1010.00] | 0.94 [0.89; 1.00] | 46.30 [31.70; 54.70] |
Passive orthostasis (n = 21) | 64.00 [61.10; 70.00] * (p = 0.01) | 941.00 [869.00; 1027.00] * (p = 0.04) | 0.95 [0.86; 1.02] * (p = 0.03) | 39.10 [29.10; 44.40] * (p = 0.04) |
High reactivity | ||||
Control (n = 21) | 61.70 [59.30; 69.60] | 973.00 [862.00; 1012.00] | 0.98 [0.86; 1.02] | 40.10 [30.00; 52.40] |
Passive orthostasis (n = 21) | 65.40 [63.60; 71.30] * (p = 0.0001) # (p = 0.0002) | 918.00 [841.00; 944.00] * (p<0.0001) # (p = 0.0004) | 0.92 [0.84; 0.96] * (p = 0.0001) # (p = 0.002) | 24.50 [18.00; 44.50] * (p = 0.001) # (p = 0.03) |
Note: * — statistically significant differences with control (p ≤ 0.05); # — statistically significant differences in the deviation of HRV indicators in subjects with normal and high sympathetic reactivity (p ≤ 0.05).
Подобные изменения ВСР свидетельствует об увеличении парасимпатических влияний на сердечный ритм у испытуемых с нормальной симпатической реактивностью. У студентов с высокой симпатической реактивностью ВСР при пассивном антиортостазе не изменяется.
Анализ особенностей ВСР в зависимости от реактивности парасимпатической нервной системы показал, что при активном ортостазе у испытуемых с высокой реактивностью парасимпатических центров индекс напряжения регуляторных систем увеличивается в меньшей степени, чем у студентов с нормальной и низкой реактивностью (табл. 3).
Максимальный прирост показателя адекватности процессов регуляции отмечается у лиц с низкой парасимпатической реактивностью по сравнению с испытуемыми других групп. Возбуждение симпатических кардиальных центров у испытуемых с низкой парасимпатической реактивностью сопровождается увеличением ЧСС до 106,80 [101, 00; 108, 70] уд/мин по сравнению с фоновым значением, равным 73,50 [67, 60; 82, 40] уд/мин (p = 0,007). Отклонение составляет 33,30 [31, 40; 37, 00] уд/ мин. Это больше, чем у студентов с нормальной парасимпатической реактивностью, у которых ЧСС увеличивается на 28,35 [20, 63; 29, 80] уд/мин (p = 0,004). В контроле при нормальной реактивности сердце сокращается с частотой 63,45 [56, 73; 69, 75] уд/мин, а при активном ортостазе — 91,80 [82, 83; 98, 50] уд/ мин (p < 0,0001).
Таблица 3. Вариабельность ритма сердца при активном ортостазе у мужчин в зависимости от реактивности парасимпатической нервной системы, Me [Q1; Q3]
Положение тела | Показатель ВСР | |
SI, у. е. | ПАПР, у. е. | |
Нормальная реактивность | ||
Контроль (n = 33) | ||
Активный ортостаз (n = 33) | * (p<0,0001) | * (p<0,0001) |
Низкая реактивность | ||
Контроль (n = 9) | ||
Активный ортостаз (n = 9) | * (p = 0,01); # (p = 0,03) | * (p = 0,01); ^ (p = 0,04); # (p = 0,05) |
Высокая реактивность | ||
Контроль (n = 8) | ||
Активный ортостаз (n = 8) | * (p = 0,01); « (p = 0,01) | * (p = 0,01) |
Примечание: * — статистически значимые различия с контролем (p ≤ 0,05); ^ — статистически значимые различия отклонения показателей у испытуемых с нормальной и низкой реактивностью; « — статистически значимые различия отклонения показателей у испытуемых с нормальной и высокой реактивностью; # — статистически значимые различия отклонения показателей у испытуемых с низкой и высокой реактивностью (p ≤ 0,05).
Table 3. Heart rate variability with active orthostasis in men depending on the reactivity of parasympathetic nervous system, Me [Q1; Q3]
Body position | HRV indicator | |
SI, c. u. | PAPR, c. u. | |
Normal reactivity | ||
Control (n = 33) | 47.63 [36.50;72.75] | 35.80 [30.75;42.50] |
Active orthostasis (n = 33) | 193.57 [102.89; 257.50] * (p<0.0001) | 72.25 [49.88; 85.73] * (p<0.0001) |
Low reactivity | ||
Control (n = 9) | 58.22 [43.06; 59.51] | 53.90 [38.00; 57.50] |
Active orthostasis (n = 9) | 295.30 [107.34; 366.44] * (p = 0.01); # (p = 0.03) | 95.60 [90.50; 107.40] * (p = 0.01); ^ (p = 0.04); # (p = 0.05) |
High reactivity | ||
Control (n = 8) | 42.47 [31.63; 53.11] | 37.15 [29.38; 41.40] |
Active orthostasis (n = 8) | 133.83 [78.22; 160.62] * (p = 0.01); « (p = 0.01) | 67.40 [48.85; 81.75] * (p = 0.01) |
Note: * — statistically significant differences with control (p ≤ 0.05); ^ — statistically significant differences in the deviation of indicators in subjects with normal and low reactivity; « — statistically significant differences in the deviation of indicators in subjects with normal and high reactivity; # — statistically significant differences in the deviation of indicators in subjects with low and high reactivity (p ≤ 0.05).
У лиц с высокой реактивностью ЧСС увеличивается до 90,55 [83, 90; 97, 15] уд/мин по сравнению с 64,15 [61, 10; 68, 15] уд/мин в горизонтальном положении (p = 0,01). Отклонение составляет 26,40 [20, 23; 30, 73] уд/мин, что достоверно ниже, чем при низкой парасимпатической реактивности (p = 0,02). У испытуемых с низкой парасимпатической реактивностью отмечается укорочение минимального кардиоинтервала. В контроле он составляет 631,00 [614, 00; 733, 00] мс, при активном ортостазе — 493,00 [470, 00; 508, 00] мс (p = 0,007). Это изменение более выражено, чем у лиц с нормальной реактивностью, у которых R-Rmin в горизонтальном положении равен 709,00 [648, 25; 788, 50] мс, а при активном ортостазе — 570,00 [522, 25; 599, 75] мс (p = 0,0003). Отклонение R-Rmin составляет –233,50 [–265,75; –149,50] мс при низкой реактивности и –155 [–210,00; –95,75] мс при нормальной (p = 0,02).
В результате пассивного ортостаза в спектрограмме испытуемых с низкой парасимпатической реактивностью отмечается снижение доли мощности спектра в диапазоне высоких частот до 18,80 [16, 50; 24, 62] % по сравнению со значением в контроле, равным 43,50 [36, 50; 48, 63] %, (p = 0,01), увеличение доли сверхнизкочастотного компонента, которая в горизонтальном положении составляет 28,85 [21, 00; 34, 80] %, а при пассивном ортостазе — 46,20 [40, 32; 59, 00] % (p = 0,01). Также происходит уменьшение модального кардиоинтервала от 0,85 [0, 79; 0, 98] с до 0,79 [0, 77; 0, 92] с (p = 0,01). Изменение этих показателей при низкой парасимпатической реактивности выражено в большей степени, чем у лиц с нормальной реактивностью, у которых доля мощности HF компонента в контроле составляет 39,35 [30, 35; 51, 98] %, а при пассивном ортостазе — 34,70 [20, 50; 46, 78] % (p = 0,01). Доля мощности VLF составляющей спектра в контроле — 28,60 [22, 53; 43, 65] %, а при пассивном ортостазе — 37,10 [25, 88; 50, 90] % (p = 0,006). Величина модального кардиоинтервала у испытуемых с нормальной реактивностью парасимпатических центров уменьшается до 0,95 [0, 88; 1, 03] с по сравнению с фоновым значением, составляющим 0,99 [0, 90; 1, 05] с (p = 0,007). Пассивный ортостаз у всех испытуемых сопровождается увеличением частоты сердечных сокращений и укорочением продолжительности кардиоинтервалов, при этом отношение длины эллипса скаттерограммы к её ширине становится больше (L/w) (табл. 4).
При пассивном антиортостазе у испытуемых с нормальной парасимпатической реактивностью отмечается снижение доли сверхнизкочастотного компонента в общей мощности спектра ВСР до 28,05 [17, 13; 41, 33] % по сравнению с контрольным значением, равным 30,15 [22, 65; 43, 65] %, (p = 0,03). Это указывает на снижение активности симпатических регуляторных механизмов. У студентов с высокой парасимпатической реактивностью при пассивном антиортостазе возрастает максимальное значение мощности спектра в диапазоне высоких частот, которое в горизонтальном положении составляет 46,25 [21, 35; 86, 60] мс²/Гц*1000, а при пассивном антиортостазе — 61,10 [44, 23; 112, 95] мс²/Гц*1000 (p = 0,04).
Таблица 4. Вариабельность ритма сердца при пассивном ортостазе у мужчин в зависимости от реактивности парасимпатической системы, Me [Q1; Q3]
Положение тела | Показатель ВСР | ||
ЧСС, уд/мин | RRNN, мс | L/w, у. е. | |
Нормальная реактивность | |||
Контроль (n = 33) | 60,90 | 985,50 | 1,67 |
Пассивный ортостаз (n = 33) | * (p = 0,0006) | 939,00 * (p = 0,005) | 1,97 * (p = 0,01) |
Низкая реактивность | |||
Контроль (n = 9) | 71,50 | 839,50 | 1,55 |
Пассивный ортостаз (n = 9) | * (p = 0,01) | * (p = 0,03) | |
Высокая реактивность | |||
Контроль (n = 8) | 953,50 | ||
Пассивный ортостаз (n = 8) | * (p = 0,01) | 914,50 * (p = 0,01) | * (p = 0,01) |
Примечание: * — статистически значимые различия с контролем (p ≤ 0,05); ^ — статистически значимые различия отклонения показателей у испытуемых с нормальной и низкой реактивностью; « — статистически значимые различия отклонения показателей у испытуемых с нормальной и высокой реактивностью; # — статистически значимые различия отклонения показателей у испытуемых с низкой и высокой реактивностью (p ≤ 0,05).
Table 4. Heart rate variability in passive orthostasis in men depending on the reactivity of the parasympathetic system, Me [Q1; Q3]
Body position | HRV indicator | ||
HR, bpm | RRNN, ms | L/w, c. u. | |
Normal reactivity | |||
Control (n = 33) | 60.90 [57.45; 66.63] | 985.50 [901.00; 1044.00] | 1.67 [1.26; 2.08] |
Passive orthostasis (n = 33) | 63.95 [58.78; 68.65] * (p = 0.0006) | 939.00 [874.25; 1020.75] * (p = 0.005) | 1.97 [1.64; 2.76] * (p = 0.01) |
Low reactivity | |||
Control (n = 9) | 71.50 [61.98; 73.08] | 839.50 [811.50; 968.50] | 1.55 [1.48; 2.26] |
Passive orthostasis (n = 9) | 75.30 [66.52; 78.35] * (p = 0.01) | 797.00 [766.25; 902.25] * (p = 0.04) | 2.36 [2.19; 2.79] * (p = 0.03) |
High reactivity | |||
Control (n = 8) | 62.95 [61.10; 68.05] | 953.50 [882.00; 982.75] | 1.51 [1.32; 1.72] |
Passive orthostasis (n = 8) | 65.70 [63.45; 69.83] * (p = 0.01) | 914.50 [859.25; 945.00] * (p = 0.01) | 1.80 [1.72; 2.31] * (p = 0.01) |
Note: * — statistically significant differences with control (p ≤ 0.05); ^ — statistically significant differences in the deviation of indicators in subjects with normal and low reactivity; « — statistically significant differences in the deviation of indicators in subjects with normal and high reactivity; # — statistically significant differences in the deviation of indicators in subjects with low and high reactivity (p ≤ 0.05).
Также при высокой реактивности увеличивается ширина эллипса скаттерограммы до 111,00 [74, 00; 138, 75] мс при фоновом значении 95,00 [64, 50; 131, 50] мс (p = 0,01). Показатель адекватности процессов регуляции у испытуемых этой группы снижается до 32,10 [24, 98; 47, 03] у. е. по сравнению с контрольным значением 44,65 [31, 25; 53, 37] у. е. (p = 0,01). Это свидетельствует об активации парасимпатических механизмов регуляции. У испытуемых с низкой реактивностью пассивный антиортостаз изменений ритма сердца не вызывает.
Анализ результатов проведенного исследования показал наличие индивидуальных особенностей реагирования испытуемых на различные постуральные изменения, что в значительной степени определяется уровнем возбудимости центров вегетативной нервной системы. Это согласуется с результатами работ ряда ученых [19, 20], что позволяет не только обосновать возможные варианты приспособительной реакции сердечно-сосудистой системы человека при изменении положения тела, но и использовать материалы настоящей работы в области спортивной медицины и реабилитологии.
Данное исследование имеет ряд ограничений: узкий возрастной диапазон (19,35 ± 0,21 лет) и один пол (мужской) участников исследования.
Выводы
Таким образом, активный и пассивный ортостаз сопровождается возбуждением симпатических структур, участвующих в регуляции сердечного ритма, что в большей степени проявляется у лиц с высокой реактивностью симпатического отдела вегетативной нервной системы и низкой реактивностью парасимпатического. В результате пассивного антиортостаза у испытуемых с нормальной и высокой парасимпатической реактивностью, а также с нормальной реактивностью симпатической системы возрастает роль парасимпатических кардиальных центров в регуляции сердечного ритма. У лиц с высокой симпатической реактивностью и низкой парасимпатической реактивностью пассивный антиортостаз не приводит к изменению активности вегетативных кардиальных центров.
About the authors
Dmitry A. Skorlupkin
Ivanovo State Medical Academy
Author for correspondence.
Email: sk_dmit96@mail.ru
ORCID iD: 0009-0001-2586-6711
SPIN-code: 5232-5682
Ivanovo, Russian Federation
Elena K. Golubeva
Ivanovo State Medical Academy
Email: sk_dmit96@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0664-4742
SPIN-code: 1750-0121
Ivanovo, Russian Federation
Larisa L. Yarchenkova
Ivanovo State Medical Academy
Email: sk_dmit96@mail.ru
SPIN-code: 3228-3480
Ivanovo, Russian Federation
References
- Ermakov MA, Kazartsev VV, Marchenko AYu, Gavrilova ES, Astakhov AA. Orthostasis and antiorthostasis as markers of hemodynamic regulation assessment in seriously ill patients. Modern problems of science and education. 2015;3. (In Russian).
- Kournikova AA., Potekhina YuP, Filatov AA, Kalinina EA, Pervushkin ES. The role of the musculoskeletal system in maintaining postural balance: literature review. Russian Osteopathic Journal. 2019;3–4(46–47):135–149. doi: 10.32885/2220-0975-2019-3-4-135 -149. (In Russian).
- Garg A, Xu D, Laurin A, Blaber AP. Physiological interdependence of the cardiovascular and postural control systems under orthostatic stress. American journal of physiology — Heart and circulatory physiology. 2014;307(2):259–264. doi: 10.1152/ajpheart.00171.2014.
- Tishutin NA, Kisel AD, Rubchenya IN. Interrelation of postural balance and autonomic regulation of athletes’ heart rate when performing motor-cognitive tests. Scientific notes of the Belarusian State University of Physical Culture. 2021;24:328–333. (In Russian).
- Fadel PJ, Raven PB. Human investigations into the arterial and cardiopulmonary baroreflexes during exercise. Experimental Physiology. 2012;97(1):39–50. doi: 10.1113/expphysiol.2011.057554.
- Irzhak LI, Dernovoy BF. Changes in human cardiohemodiamics during postural tests. Izvestiya Komi Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. 2015;1(21):44–47. (In Russian).
- Fois M, Maule SV, Giudici M, Valente M, Ridolfi L, Scarsoglio S. Cardiovascular Response to Posture Changes: Multiscale Modeling and in vivo Validation During Head-Up Tilt. Frontiers in Physiology. 2022;13. doi: 10.3389/fphys.2022.826989.
- Whittle RS, Keller N, Hall EA, Vellore HS, Stapleton LM, Findlay KH, Dunbar BJ, Diaz-Artiles A. Gravitational Dose-Response Curves for Acute Cardiovascular Hemodynamics and Autonomic Responses in a Tilt Paradigm. Journal of the American Heart Association. 2022;11(14). doi: 10.1161/JAHA.121.024175.
- Pletnev AA, Bykov EV, Zinurova NG, Chipyshev AV. Assessment of transient processes of hemodynamics of athletes during orthoprobe based on the analysis of spectral characteristics. Modern problems of science and education. 2014;1. (In Russian).
- Anisimov AA, Belov AV, Novikova TV, Sergeev TV, Suvorov NB, Shabrov AV. A set of tools for recording indicators of the cardiovascular, nervous and respiratory systems under postural effects. Bulletin of New Medical Technologies. 2022;1:67–71. doi: 10. 24412/1609-2163-2022-1-67-71. (In Russian).
- Lesova EM, Samoilov VO, Filippova EB. Dependence of vascular reactions on the balance of regulatory influences on the heart rate when performing an orthostatic test. Bulletin of the Russian Military Medical Academy. 2017;1(57):101–104. (In Russian).
- Ilyutik AV, Komarova AA, Zubovsky DK, Astashova AYu. Heart rate variability in students depending on body mass index. The world of sports. 2018;1(70):77–82. (In Russian).
- Shrestha B, Dunn L. The Declaration of Helsinki on Medical Research involving Human Subjects: A Review of Seventh Revision. Journal of Nepal Health Research Council. 2020;17(4):548–552. doi: 10.33314/jnhrc.v17i4.1042.
- Skorlupkin DA, Golubeva EK, Yarchenkova LL. The influence of body position on heart rate variability depending on the characteristics of the tone of the centers of the autonomic nervous system. Modern issues of biomedicine. 2023;2. (In Russian). doi: 10.51871/2588-0500_2023_07_02_.
- Surina-Marysheva EF, Episheva AA, Ermolaeva EN. Individual typological approach in the analysis of heart rate variability of hockey players aged 7–16 years. Human. Sport. Medicine. 2022;3:70–79. (In Russian). doi: 10.14529/hsm220309.
- Karaulova LV. On the development of an algorithm for the selection of statistical criteria in biomedical research. Medical education today. 2019;1(5):61–71. (In Russian).
- Sannino G, Melillo P, Stranges S, De Pietro G, Pecchia L. Short term Heart Rate Variability to predict blood pressure drops due to standing: a pilot study. BMC Medical Informatics and Decision Making. 2015;15. doi: 10.1186/1472-6947-15-S3-S2.
- Mohammadyari P, Gadda G, Taibi A. Modelling physiology of haemodynamic adaptation in short-term microgravity exposure and orthostatic stress on Earth. Scientific reports. 2021;11(1). doi: 10.1038/s41598-021-84197-7.
- Turmanidze AV, Turmanidze VG, Kalinina IN. Cardiovascular tests in assessing the urgent adaptation of the cardiovascular system of badminton players. Modern problems of science and education. 2015;1. (In Russian).
- Kalsina VV, Kudrya ON, Reutskaya EA. Assessment of the functional state of highly qualified biathletes by indicators of heart rate variability. Scientific notes of the P.F. Lesgaft University. 2021;8(198):111–118. (In Russian).
Supplementary files
