Физиологическое значение спектральных показателей

Главное качество биологической самоорганизующейся системы состоит в том, что она непрерывно и активно производит перебор степеней свободы множества компонентов, чтобы включить те из них, которые приближают организм к получению полезного результата.

«Ансамбль» регуляторных механизмов действует одновременно, координировано, причем каждый отдельный механизм функционирует с определенной частотой. Чем выше уровень регуляции, тем длиннее периоды колебательных процессов, что обусловлено более значительным числом его элементов. Наложение регуляторных механизмов друг на друга и создает эффект вариабельности (Фролов А.В., 2011).

Яблучанский Н.И. и Мартыненко А.В. в 2010 году выдвигают основные положения вариабельности ритма сердца:

1. BPC порождена регуляцией; регуляция многоконтурная иерархическая нелинейная, через сенсоры открыта (внешнему и внутреннему) миру и взаимодействует с ним, динамическая и определяется текущим взаимодействием с окружающей средой.

2. Чем выше уровень регуляции, тем более продолжительными по времени реакциями он характеризуется; чем ниже уровень регуляции, тем короче реакции; любое звено регуляции характеризуется определенной скоростью реакций.

3. Регуляция реагирует на влияния как целостная система. Невозможно создать искусственное влияние, изолированно возмущающее какое-либо одно звено регуляции; BPC отражает системные реакции регуляции.

4. Вклад регуляторных звеньев в общую регуляцию оценивается в функциональных пробах, наиболее важным является ортостатический тест.

Анализ скрытой в колебательных процессах информации позволяет получить сведения об особенностях функционирования организма, прогнозе патологических процессов.

Спектральный анализ позволяет количественно оценить различные частотные составляющие колебаний ритма сердца и наглядно графически представить соотношения разных компонентов сердечного ритма, отражающих активность определенных звеньев регуляторного механизма (Яблучанский Н.И., Мартыненко А.В., 2010).

В соответствии с рисунком А.1, спектр кардиоинтервалограммы отражает вклад мощностей различных гармонических составляющих, которые формируют вариабельность сердечного ритма. Весь спектр межсистолических интервалов можно интерпретировать как ширину канала регуляции сердечного ритма. По отношениям мощностей различных спектральных компонент можно говорить о доминировании того или иного физиологического механизма. По оси абсцисс откладываются значения частоты в Гц, а по оси ординат - значения мощности спектральной составляющей в мс /Гц (Фролов А.В., 2011).

В российских рекомендациях компонент LF признан как маркёр активности вазомоторной регуляции (Баевский Р.М. и др., 2002). Барорецепторная регуляция отражается в ритмических изменениях импульсной активности симпатических нервных волокон, идущих к сердцу и сосудам.

Блокада вагуса атропином приводит к исчезновению дыхательных колебаний HF. Задержка дыхания может не приводить к исчезновению дыхательной модуляции кардиоритма, что также определяет роль блуждающего нерва в возникновении данного диапазона BPC. Дыхательная синусовая аритмия в определенной степени смягчает колебания АД, т.е. оказывает буферное влияние на колебания артериального давления.

Околоминутные ритмы VLF отражают метаболические, гормональные, эрготропные функции. В сложно организованных биосистемах, в частности у млекопитающих, регуляция энергетического обмена выходит за рамки внутриклеточного метаболизма. Формируются новые функциональные связи, важную роль начинают играть связи на уровне эндокринно-метаболических взаимоотношений.

Пристальное внимание диапазону очень медленных колебаний привлек факт связи депрессии VLF с высокой смертностью больных после инфаркта миокарда. В 1985 году С. Аксельрод с соавторами в экспериментальной работе находит тесную связь VLF с функционированием системы ренин-ангиотензин (Akselrod S., Gordon D., Ubel F.A. et al., 1981). В 90-ые годы отмечена связь очень медленных колебаний с энергодефицитными изменениями у ликвидаторов аварии Чернобыльской AC (Флейшман А.Н., 1999).

Важно рассматривать природу медленных колебаний гемодинамики и BPC как три взаимодополняемых сложных процесса: энергетический (метаболический) процесс, нейроавтономный (вегетативной регуляции) и процесс самоорганизации. Так как изолированный признак в физиологии бывает редко, то чаще мы находим комплексы взаимосвязанных физиологических признаков - паттернов.

Классификации BPC (энергетическая, вегетативного спектрального профиля) позволяют объяснить свойства колебаний разного энергетического уровня и периода и использовать для прогноза функционального состояния человека. Выделены клинико-волновые синдромы, применительно к конкретной нозологии позволяющие определять тактику и специфику лечебного процесса, выбор медикаментозной терапии и профилактических мероприятий (Флейшман А.Н., 1999).

К важнейшим процессам, осуществляемым на клеточном уровне, относится адаптация, в основе которой лежит универсальный источник энергии АТФ. А.Н.

Флейшман убедительно раскрыл параллели между колебаниями сердечного ритма и наличием энергетических ресурсов, необходимых для поддержания гомеостаза и адаптивности всего организма

Под энергодефицитным состоянием понимается нарушение обменнотканевых и регуляторных нейрогенных и нейроэндокринных процессов, ведущее к снижению показателей жизнедеятельности (Флейшман А.Н., 1999; Фролов А.В., 2011).

В случае волновой депрессии BPC существует несколько причин, противоположных по своей исходной направленности:

I. Вторичная депрессия BPC может быть связана: а) с «выключением» регуляторных механизмов ЦНС и вегетативной сферы (спинальная блокада, атропин, альфа-адреномиметики и др.); б) с рефлекторной симпатоадреналовой усиленной активацией.

II. Первичная форма метаболической депрессии BPC может быть связана с метаболической недостаточностью, гипоксией, нарушением синтеза АТФ, функции гликолиза, с интоксикацией и т.д.

Источником энергодефицитных состояний может быть нарушение функции ЦНС, нейроэндокринной сферы, а также первичные нарушения тканевого метаболизма и печеночного обмена. Энергодефицитное состояние - это обобщенное понятие многообразных функциональных и/или органических нарушений обменно-тканевых и регуляторных нейрогенных и нейроэндокринных процессов в организме человека, ведущих к снижению показателей его жизнедеятельности.

Необходимость приспособления к изменяющимся условиям внешней среды и поддержания гомеостаза требует определенного напряжения регуляторных механизмов. Чем выше функциональные резервы, тем ниже степень напряжения этих механизмов, необходимая для адаптации к условиям внешней среды, для поддержания гомеостаза. Это следует из понимания резервов как потенциальной способности тех или иных систем увеличить интенсивность своей работы, а не как физического наличия запасов. Функциональный резерв складывается из информационного, энергетического и метаболического резервов, которые взаимосвязаны в единой приспособительной реакции и имеют свою структурную основу (Айдаралиев А.А., Баевский Р.М., Берсенева А.П. и др., 1988). Выраженное усиление волновой активности BPC (преимущественно в диапазоне VLF) определяется как гиперадаптационный синдром. Отражает, в частности, повышенный уровень напряжения нейроэндокринных систем ЦНС (Флейшман А.Н., 2009).

Барорецепторный ВРС-синдром в виде устойчивого доминирования медленных LF-колебаний является важным феноменом из-за физиологических, клинических и генетических особенностей его развития.

Динамика параметров BPC объективно отражает функциональные резервы автономной и центральной регуляторных систем организма. Симбиоз простоты выполнения тестов, возможности полной автоматизации их расчетной части формируют благоприятные условия для использования BPC при проведении кардиоваскулярных тестов в медицинской практике.

В соответствии с классификацией А.М. Вейна (2003), реакции на функциональные пробы классифицируются следующим образом: повышенная (гиперреактивность), адекватная (нормореактивность), сниженная (гипореактивность), отсутствие редукции («вегетативная денервация»), парадоксальная (нелинейная реакция). Провести границы реактивности сложно, регуляция действует как оркестр с большим числом степеней свободы и защиты.

А.Н. Флейшман в качестве изменений, определяемых при описании нейровегетативного состояния организма, помимо спектрального профиля, характеризующегося в норме преобладанием левой половины спектра, использует изменения амплитуды VLF-пика при нагрузках: менее 2% - отсутствие реакции, от 2 до 15% - низкая реактивность, от 15 до 30% - нормальная реактивность; в случае изменений более чем на 80% расценивается как высокая реактивность (Флейшман А.Н., 1999).

А.В. Фролов предлагает приращение параметров более чем на 50% от исходных значений расценивать как гиперреактивность, от 10 до 50% - как нормореактивность, от 5 до 10% - как гипореактивность. Отклонения, не превышающие 5% от исходных, по мнению автора, свидетельствуют о практически отсутствующей вегетативной реакции, или «вегетативной денервации». При параллельном повышении активности центральной компоненты на 10-50% интерпретация дополняется как адекватная, центральная. Если активность центрального компонента не превышает 10%, получаем адекватную, автономную реакцию. Отмечается, что предлагаемая схема интерпретации кардиоваскулярных тестов позволяет преобразовать многомерную, динамическую цифровую информацию в рамки доступной клинической терминологии. Динамика показателей BPC объективно отражает функциональные резервы автономной и центральной регуляционных систем организма (Фролов А.В., 2011).

H. И. Шлык с соавторами (2009) в классификации реакций BHC у спортсменов выделяет 4 основных типа регуляции:

I. Смешанный - адаптация на физическую нагрузку происходит путем одновременной активизации центрального и симпатического отделов регуляции.

2. Автономный - адаптация преимущественно за счет активизации симпатического отдела на фоне снижения парасимпатического и центрального отделов. Это неблагоприятный тип, при котором происходит астенизация (истощение) системы регуляции, поскольку увеличение активности адренергических механизмов не подкрепляется соответствующей активизацией подкорковых центров.

3. Центральный тип - адаптация идет за счет активизации

парасимпатического и центрального отделов. Происходит переключение механизмов регуляции с автономного на центральный уровень при сохранении высокой активности парасимпатической регуляции.

Наиболее оптимальный тип регуляции у спортсменов, характеризующий кумулятивный эффект тренировок.

4. Тормозной - одновременное подавление и автономного, и центрального контуров управления. Регуляторные возможности кардиореспираторной системы подавлены. Данный тип отражает неблагоприятный прогноз для достижения спортивных результатов.

Необходимо сопоставить 2 записи BPC: до и после нагрузки. В лабораторных условиях можно ограничиться проведением активной ортостатической пробы: регистрируется 5-минутная исходная BPC в положении лежа, затем в положении стоя и в период релаксации, опять лежа. По комбинации знаков приращений параметров BPC устанавливается тип регуляции. Сравнивая BPC в исходном состоянии и в период релаксации, можно оценить скорость и синергизм центральных и автономных адаптационных процессов.

Метод позволяет объективно идентифицировать индивидуальный «вегетативный» портрет, который может изменяться при длительных, чрезмерных либо недостаточных по интенсивности тренировках, стрессах (Шумихина И.И., Шлык Н.И., Красноперова Т.В., 2004).

1.5