Вісник аритмології :: Добова ДИНАМІКА АРТЕРІАЛЬНОГО ТИСКУ ЛЮДИНИ В УМОВАХ НЕВАГОМОСТІ

В останні роки велика увага приділяється вивченню добової динаміки артеріального тиску людини на основі використання портативних переносних моніторів з застосуванням плечової манжети і автомата тиску. У космосі перші дослідження подібного типу були здійснені в 1996-99 рр. в рамках російсько-французької наукової програми. Завданнями польотних експериментів були:

вивчення особливостей добової динаміки артеріального тиску і частоти пульсу на різних етапах космічного польоту;

виявлення зв'язку між добовими змінами артеріального тиску і частотою пульсу;

дослідження активності різних ланок вегетативної регуляції в процесі адаптації до умов космічного польоту;

з'ясування індивідуальних особливостей серцево-судинного гомеостазу і процесів адаптації при тривалій дії невагомості.

Добове моніторування артеріального тиску і частоти пульсу в космічному польоті має не тільки важливе наукове значення, але і становить практичний інтерес для контролю за функціональним станом членів екіпажів під час польоту. Результати таких досліджень можуть використовуватися для розробки діагностичних і прогностичних критеріїв, щоб в подальшому цей метод в космосі міг би застосовуватися, як і в клініці, для контрольних вимірів і досліджень за показаннями.

Матеріал і методи дослідження

У даній роботі представлені результати досліджень, проведених під час експедицій на орбітальну станцію «Мир». Дослідження проведені на шести космонавтів, з яких п'ятеро перебували в невагомості не менше шести місяців. У кожного космонавта вимірювання проводилися на Землі (за 60 і 30 діб до старту), від 3 до 7 разів під час космічних польотів і в 1-8 добу після повернення.

В ході експерименту проводилося періодичне (один раз кожні 15 хвилин) протягом доби вимірювання артеріального тиску за допомогою плечової манжети аускультативним методом (по тонам Короткова). Одночасно з вимірюванням артеріального тиску прилад реєстрував середнє за хвилину значення частоти пульсу. Отримані в польоті дані доставлялися на Землю на магнітних носіях для подальшої обробки.

Аналізу піддавалися динамічні ряди значень систолічного, діастолічного, пульсового, середнього артеріального тиску і частоти пульсу. Аналіз даних проводився за допомогою стандартного пакета прикладних програм «Statistica». Для кожного вимірюваного показника (по 96 значень за добу) обчислювалися M, SD, m. Крім того, визначалися коефіцієнти взаємної кореляції для добових рядів показників ПП (частоти пульсу), САД (систолічного артеріального тиску) і ДАТ (діастолічного артеріального тиску). За ним обчислювалася сумарна кореляційний зв'язок, що визначається за сумою 3-х коефіцієнтів кореляції. За допомогою програм спектрального аналізу будувалися графіки спектрів добового ряду показників ПП і САД, а також їх кросспектральная функція.

Результати досліджень та їх обговорення

Уже в першому польоті тривалістю в 16 діб, де вперше було використано метод добового моніторування артеріального тиску та частоти пульсу, були отримані нові цікаві факти (Funtova II, Baevsky RM, Cuche JL, 1997). Поряд з відомими раніше уражень частоти пульсу і деяким зниженням артеріального тиску в перші дні перебування в невагомості було встановлено ослаблення кореляційної зв'язку між частотою пульсу, систолічним і діастолічним тиском в добовому циклі. При цьому хронобіологіческіе структура добового циклу не порушувалася. Найбільш істотним було ослаблення зв'язку діастолічного тиску з іншими показниками. Так, коефіцієнт кореляції між ДАТ і ПП за два місяці до польоту був -0,68, на 6-й день польоту він зменшився до -0,44, а на 12 добу польоту знизився вдвічі (до -0,34). Відповідно для пари показників ДАТ-САД коефіцієнти кореляції були рівні -0,60; -0,32 і -0,42.

Аналіз спектрів ПП і САД в 16-добовому польоті показав, що їх домінуючі періоди зменшуються. Для ПП мінімум спостерігався на 6-ту добу польоту (з 750 хвилин в предполетном періоді до 150 хвилин) і для САД - на 12 і 15 добу польоту (з 270 хвилин до 120 і 45 хвилин). Таким чином, поряд із змінами синхронізації показників в ціркадіанний (добовому) ритмі, що характеризує вплив факторів навколишнього середовища на цілісний організм, спостерігалися і зміщення періодів ультрадіанних ритмів, що відображають стан рівнів межсистемной регуляції (Сорокін А.А., 1981; Баєвський Р.М. , 1976).

Ці нові факти свідчили про те, що під впливом невагомості відбуваються зміни не тільки величини основних показників серцево-судинного гомеостазу - частоти пульсу і артеріального тиску, а й зміни регуляторних механізмів. При цьому, як правило, не порушується структура добового ритму. Зменшення синхронізації показників в добовому циклі і зменшення домінуючих періодів спектрів можна розглядати як ознаки перенастроювання вищих рівнів управління фізіологічними функціями. Таким чином, подальші дослідження в більш тривалих космічних польотах спиралися на робочу гіпотезу про важливу роль механізмів регуляції, включаючи вищі рівні управління, в підтримці серцево-судинного гомеостазу в умовах тривалої невагомості.

На рис. 1 представлені середньодобові значення ПП, САТ, ДАТ і ПАД у п'яти космонавтів, які вчинили польоти тривалістю більше 6 місяців. Тут передпольотний дані порівнюються зі значеннями показників в перший і останній місяці польоту, а також в 1-й день після приземлення. Вельми наочними є індивідуальні особливості серцево-судинного гомеостазу. У предполетном періоді помірна брадикардія спостерігалася у космонавта 1, помірна тахікардія у космонавтів 3 і 4. Значення САД коливалися в межах від 112 до128 мм рт.ст., значення ДАТ - від 66 до 87 мм рт.ст.

Мал. 1. Середньодобові значення основних показників серцево-судинного гомеостазу на різних етапах польоту, де Ј - передпольотний період, ў - 1-й місяць космічного польоту, ў - 5-6-й місяць польоту, ў - 1-й день після приземлення.

Середньодобова частота пульсу в початковому періоді польоту у всіх космонавтів знижувалася, до кінця польоту у одного з них вона зростала вище вихідного рівня. Після польоту цей показник у всіх був вище предполітних значень.

Систолічний артеріальний тиск у порівнянні з передпольотного рівнем в початковому періоді польоту в більшості випадків знижувався, а до кінця польоту збільшувалася. Після польоту цей показник у всіх космонавтів також був вище предполітних значень. Діастолічний артеріальний тиск на початку польоту змінювалося так само, як і систолічний, однак в кінці польоту не збільшувалася. Після польоту воно тільки в окремих випадках трохи перевищувала передпольотний значення.

Пульсовое артеріальний тиск у більшості космонавтів до кінця польоту було вище передпольотного рівня. Також в більшості випадків цей показник був вище вихідних значень в післяполітний періоді.

Слід підкреслити, що зміни середньодобових значень основних показників серцево-судинного гомеостазу на різних етапах польоту не виходили за межі фізіологічної норми і їх коливання були пов'язані з індивідуальними типологічними особливостями механізмів регуляції кровообігу. Так, найбільші значення пульсового тиску спостерігалися в кінці польоту у космонавтів 1, 2 і 5. У 1-го ці зміни відзначалися на тлі помірної брадикардії і супроводжувалися зниженням діастолічного тиску.

При вивченні добових змін фізіологічних функцій вельми цікавим є порівняння ранкових, вечірніх і нічних значень показників. На рис. 2 представлені дані про частоту пульсу і систолічному артеріальному тиску у різні години доби у двох космонавтів на 2-м і 5-м місцях космічного польоту. Як видно з цих даних, у космонавта 1 на 42-е і 139-е добу польоту нічні значення ПП і САД перевищували їх ранкові значення, а на 139 добу польоту також відзначався істотний ріст вечірніх значень цих показників. У космонавта 2, як і у інших космонавтів, співвідношення ранкових і нічних значень показників в польоті було таким же, як і перед польотом. Зміни біорітмологіческой структури добового циклу у космонавта 1 можна розцінити як ознака зниження адаптаційних можливостей організму. Зростання частоти пульсу і артеріального тиску в нічний період доби вказує на зменшення функціональних резервів і є прогностично несприятливим.

Мал. 2. внутрісуточних співвідношення значень частоти пульсу (вгорі) і систолічного артеріального тиску (внизу) у космонавтів 1 і 2 на різних етапах космічного польоту, де Ј - ранковий, ў - вечірній і ў - нічний періоди спостереження.

Сталі нові взаємозв'язки між основними параметрами серцево-судинного гомеостазу з'явилися результатом перенастроювання пристосувальнихмеханізмів. При цьому підтримка цього нового рівня гомеостазу, мабуть, вимагає постійної напруги регуляторних систем. Непрямим підтвердженням ознак перенапруги може служити посилення внутрісуточних кореляційних зв'язків в кінці польоту (в порівнянні з передпольотного значеннями) у космонавтів 2 і 5 (рис.3). Разом з тим у космонавта 2 абсолютна величина кореляційних зв'язків була набагато нижче, ніж у інших космонавтів.

Мал. 3. Сумарна кореляційний зв'язок між добовими змінами показників ПП, САТ і ДАТ на різних етапах польоту, де Ј - передпольотний період, ў - 1-й місяць космічного польоту, ў - 5-6-й місяць польоту, ў - 1-й день після приземлення.

Перенастроювання регуляторних систем в нових для організму умовах тривалого космічного польоту веде до зміни не тільки серцево-судинного гомеостазу, а й вегетативного балансу (Baevsky RM, Moser M., Funtova II et al., 1998), який тісно пов'язаний зі станом вищих вегетативних центрів і міжсистемними рівнями гуморально-гормонального управління. Ці рівні, як уже зазначалося вище, можуть бути досліджені шляхом аналізу ультрадіанних ритмів з періодами від десятків хвилин до декількох годин.

Роль вищих рівнів управління фізіологічними функціями організму при адаптації до умов невагомості добре ілюструється даними спектрального аналізу добової динаміки ПП і САД. На прикладі космонавта 1 може бути показано, як поступово в ході космічного польоту змінюється функціональна організація процесів управління частотою пульсу і артеріального тиску. У табл. 1 представлені дані про домінуючих періодах спектрів ПП і САД і про сумарної потужності коливань в трьох діапазонах частот. Збільшення домінуючого періоду означає, що в процес управління включаються всі нові регуляторні ланки, оскільки при цьому збільшуються витрати часу на збір інформації з периферичних елементів і на обробку інформації в нервових центрах. Відповідно перерозподіляються співвідношення між діапазонами частот і потужністю коливань.

Таблиця 1. Домінуючі періоди (в годинах) спектрів ПП і САД і їх відносні потужності в різних діапазонах у космонавта 1 до, під час і після космічного польоту.

Етапи Домінуючі періоди спектрів ПП і САД (годинник) Відносні значення потужності спектра ПП і САД в різних діапазонах (ум. Од.) 0-150 хв. 150-300 хв. > 300 хв. ПП САД ПП САД ПП САД ПП САД До польоту 0,5 8,5 700 900 250 2900 5 днів 5,5 8,5 180 700 600 270 1000 10 днів 1,5 3,7 220 500 1200 - 18 днів 10,5 10,5 200 1600 300 1300 900 2200 42 дня 5,0 4,0 320 1400 740 300 - 139 днів 3,0 - 430 тисячі 400 1000 - 200 днів 3,7 2,5 150 2000 440 4400 Після польоту 1,5 7,0 700 1000 1000 9800

З представлених даних видно, що домінуючі періоди ПП в ході польоту ростуть, а САД - зменшуються. Отже, управління частотою пульсу в польоті стає все більш складним, так як воно вимагає включення все нових ланок регуляції. Управління рівнем артеріального тиску навпаки концентрується на все більш низьких рівнях. Логіка цих змін, можливо, полягає в тому, що ПП як більш інтегративний показник, пов'язаний з психоемоційними факторами, енергообміну, метаболізмом і терморегуляцією, в складних ситуаціях повинен управлятися з дедалі «високих поверхів» рульового механізму. Управління артеріальним тиском систоли, яке пов'язане з швидкодіючими парасимпатическими ланками регуляції і контрольованим підкірковим вазомоторним центром, стає все більш автономним.

Однак, при більш детальному розгляді отриманих даних видно, що «автономізація» управління артеріальним тиском заснована на активній допомозі вищих рівнів управління, так як потужність ультрадіанних ритмів САД в діапазоні більше 300 хвилин в кінці польоту зростає в 1,5 рази.

В умовах тривалого космічного польоту можна спостерігати найрізноманітніші індивідуальні варіанти змін періодів і потужностей спектрів ультрадіанних ритмів ПП і САД. Ці варіанти можна представити у вигляді табл. 2, де знаками «+» і «-» позначена тенденція змін в ході польоту періодів або потужностей ультрадіанних ритмів.

Таблиця 2. Тенденції змін періодів і потужностей спектрів ультрадіанних ритмів ПП і САД в кінці тривалого космічного польоту в порівнянні з передпольотного значеннями.

параметри

космонавти

періоди

ПП

САД

потужності

ПП

САД

де, «+» - тенденція до зростання величини показника, «-» - тенденція до зниження величини показника, «0» - відсутність помітних змін

Розглянемо представлені в табл. 2 дані з точки зору оцінки функціонального стану регуляторних механізмів. Передача управління на «верхні» рівні управління вказує на зниження резервних або пристосувальних (адаптаційних) можливостей нижчих рівнів. Зростання потужності спектра відображає активацію відповідних рівнів управління. Таким чином, відзначається зниження функціональних резервів регуляції серцевого ритму у космонавтів 1, 2 і 4, тільки у космонавта 4 супроводжується зростанням потужності домініруюшіх гармонік спектра ПП.

У космонавта 2 вищі рівні управління одночасно включаються і в процес регуляції артеріального тиску. Найменш сприятливою слід вважати реакцію космонавта 1, де «автономізація» регуляції САД забезпечується зростанням потужності спектра, мабуть, за рахунок активної мобілізації гуморально-гормональних рівнів управління (див. Вище). Також несприятливими можна назвати зміни, що спостерігалися у космонавта 5. У нього при зниженні потужності спектра ПП не спостерігалося передачі управління на вищі рівні управління, а активація вищих гуморально-гормональних ланок регуляції САД не супроводжувалося посиленням потужності спектра домінуючих гармонік САД. Найбільш сприятливою можна назвати реакцію космонавта 3, у якого зберігається передпольотний резерв регуляції ПП і включаються додаткові резерви регуляції САД.

Отримані за даними аналізу польотних матеріалів оцінки пристосувальних можливостей регуляторного апарату у окремих космонавтів корелюють з результатами післяполітної оцінки серцево-судинного гомеостазу. Так, у космонавта 1 в післяполітний періоді відзначалося різке почастішання серцевого ритму (в 1,5 рази в порівнянні з передпольотного значеннями) і виражене зниження кореляційних зв'язків між параметрами в добовому циклі (в 1,4 рази). У космонавта 5, який також відрізнявся низькими пристосувальними можливостями в польоті, в кінці польоту був відзначений різкий ріст пульсового тиску (майже в 2 рази в порівнянні з передпольотного рівнем). При цьому спостерігалося значне збільшенням внутрісуточних кореляційних зв'язків, що вказують на перенапруження регуляторних механізмів. Після польоту у цього космонавта середньодобове значення САД було вище 140 мм рт.ст. при предполетном значенні 112 мм рт.ст.

висновок

Аналіз результатів добового моніторування артеріального тиску та частоти пульсу в умовах тривалого космічного польоту дозволив підтвердити достовірність одного з важливих положень космічної кардіології про те, що при тривалій дії невагомості не спостерігається порушень серцево-судинного гомеостазу (Grigoriev AI, Egorov AD, 1991). Але для його збереження і підтримання необхідна постійна робота регуляторних механізмів різного рівня, як автономних, так і центральних. Відповідно до відомими закономірностями взаємодії керуючих систем в живому організмі центральні механізми «втручаються» в діяльність автономних тільки в тому випадку, якщо останні не забезпечують отримання необхідного результату (В.В.Парін, Р.М.Баевскій, 1966). Тому необхідною умовою адаптації організму до нових для нього умов невагомості є активація все більш високих рівнів системи управління.

Перенастроювання серцево-судинного гомеостазу на новий, адекватний умов невагомості, рівень відбувається спочатку шляхом ослаблення сформованих на землі функціональних зв'язків між окремими параметрами гомеостазу. Про це свідчить зменшення кореляції (синхронізації) між частотою пульсу і показниками артеріального тиску в добовому циклі. Одночасно відбувається активація різних ланок вегетативної регуляції, в тому числі активація вищих вегетативних центрів і корково-підкіркових структур, що відбивається зміною домінуючих періодів і потужності різних компонентів спектра ультрадіанних ритмів. Потім в залежності від індивідуальних особливостей і функціональних резервів регуляторного механізму в польоті спостерігаються різні варіанти змін спектральних і кореляційних показників. Ці дані можуть бути використані для оцінки і прогнозування функціонального стану організму космонавтів.

ЛІТЕРАТУРА

1. Баєвський Р.М. Тимчасова організація функцій і адаптаційні можливості організму. Теоретичні та прикладні аспекти тимчасової організації біосистем. М., Наука, 1976. С. 88-95.

2. Парин В.В., Баєвський Р.М. Введення в медичну кібернетику. М., Медицина, 1966, 245с.

3. Сорокін А.А. Ультрадіанние складові добового ритму. Фрунзе, Ілім, 84 с., 1981.

4. Baevsky RM, Moser M., Funtova II, Nikulina GA et al. Autonomic regulation of circulation and cardiac contractility during a 14-month space flight, Acta astronautica, 1998, vol. 42, p. 159-173.

5. Grigoriev AI, Egorov AD The effects of prolonged Speceflight on human body. Advanced in space biology and medicine.1991, 1, p. 1-35.

6. Funtova II, Baevsky RM, Cuche JL 24-hour monitoring of the blood pressure and heart rate at a initial stage of space flight (preliminary report). Japanese J. Aerospace and Environment. Med., 1997, v. 34, No. 4, pp.1 54-155.

наверх