Украинская баннерная сеть

Вариабельность ритма сердца у здоровых лиц и пациентов с ишемической болезнью сердца пожилого возраста

О.В. Коркушко, А.В. Писарук, В.Ю. Лишневская, Ю.Н. Чеботарева

Институт геронтологии АМН Украины, г. Киев

Ключевые слова: вариабельность ритма сердца, ишемическая болезнь сердца, старение

Исследования последних двух десятилетий свидетельствуют о наличии достоверной связи между вегетативной регуляцией сердечно-сосудистой системы и смертностью от сердечно-сосудистых причин, включая внезапную смерть [8, 9]. Экспериментальные доказательства зависимости частоты возникновения опасных для жизни аритмий и повышения активности симпатической либо угнетения парасимпатической части вегетативной нервной системы (ВНС) стимулировали разработку количественных маркеров вегетативной регуляции, из которых в настоящее время общепринятым является анализ вариабельности ритма сердца (ВРС). Анализ ВРС, являющийся составной частью холтеровского мониторирования, широко применяют в кардиологии для оценки вегетативной регуляции и состояния сердца, прогнозирования риска возникновения аритмий и внезапной смерти [7–12]. Популярность этого метода обусловлена высокой достоверностью и информативностью результатов при достаточной простоте исследования. Длительное время использование этого метода было ограничено из-за отсутствия унифицированных подходов к получению и обработке информации. Однако в 1996 г. Рабочей группой Европейского общества кардиологии и Североамериканского общества кардиостимуляции и электрофизиологии разработаны стандарты использования в клинической практике и кардиологических исследований ВРС [8]. Это позволило использовать показатели ВРС в качестве независимого предиктора в прогнозировании риска внезапной смерти.

Физиологические механизмы ВРС основаны на том, что последовательный ряд кардиоинтервалов (кардиоритмограмма) отражает регуляторные влияния на синусно-предсердный узел сердца различных частей ВНС – симпатической и парасимпатической. В покое влияние обеих частей ВНС на сердце уравновешено (вегетативный баланс). При стрессе, физической нагрузке активность симпатической части ВНС повышается, а парасимпатической – снижается. Сон, пищеварение характеризуются преобладанием парасимпатической части ВНС. У молодых здоровых людей в покое отмечают высокий парасимпатической тонус. Суточный ритм вегетативной активности характеризуется повышением в дневное время суток симпатических влияний на сердечно-сосудистую систему, в ночное – парасимпатических [1, 5]. Таким образом, вегетативная регуляция обеспечивает необходимый уровень деятельности системы кровообращения в соответствии с потребностями организма в каждой конкретной ситуации.

При старении рефлекторные влияния на сердечно-сосудистую систему ослабляются, возникает дезинтеграция различных уровней вегетативной регуляции сердечной деятельности. Данные, полученные нами на основании кратковременной (5 мин) записи кардиоритмограммы с использованием нагрузочных проб (ортостатическая проба), свидетельствуют об ослаблении вегетативных влияний на сердечно-сосудистую систему при старении [2, 6]. При этом в более быстром темпе ослабляется парасимпатическое влияние на сердце. В результате у лиц старшего возраста на фоне общего снижения тонуса ВНС формируется относительное преобладание симпатической регуляции [3, 4], что, учитывая возрастзависимое снижение функциональных резервов сердечно-сосудистой системы, создает предпосылки для ухудшения коронарного кровоснабжения и возникновения аритмий.

Наличие указанных возрастных особенностей вегетативной регуляции обусловило необходимость изучения показателей ВРС у пациентов с хронической ишемической болезнью сердца (ХИБС) пожилого возраста.

Материал и методы

Обследованы 30 практически здоровых лиц и 40 пациентов с ХИБС II функционального класса (ФК) в возрасте от 60 до 74 лет. В течение суток у обследуемых непрерывно регистрировали RR-интервалы с помощью автономного портативного регистратора “РР–101/24” фирмы “Сольвейг” (Украина). Для измерения RR-интервалов прибор регистрирует электрокардиосигнал, представляет его в цифровом выражении с частотой дискретизации 250 Гц и распознает зубцы R ЭКГ. Результаты измерения RR-интервалов сохраняются в памяти прибора, по окончании исследования считываются и анализируются с помощью компьютерной программы. Программа предусматривает расчет как статистических, так и спектральных показателей ВРС в каждый последовательный интервал длительностью 5 мин всей суточной записи. Это следующие общепринятые показатели (см. схему 1).

Схема 1

Программа позволяет исключить из анализа нестационарные участки суточной записи RR-интервалов. Это необходимо потому, что расчет спектральных показателей корректен только для стационарных процессов. Кроме того, программа автоматически корригирует артефакты разной природы – помехи, экстрасистолы, если их частота не превышает пороговый уровень. Спектр мощности рассчитывают с использованием метода полного дискретного преобразования Фурье.

Для интерпретации полученных результатов использовали данные литературы [7–11] о физиологических коррелятах показателей ВРС (см. схему 2).

Схема 2

Рассчитывали средние значения показателей ВРС для каждого обследованного за сутки, а также за дневной (9–22 ч) и ночной ( 23–7 ч) периоды суток. Затем рассчитывали средние значения этих показателей в каждой возрастной группе. Достоверность различия средних оценивали с помощью t-критерия Стьюдента. Суточные колебания показателей характеризовали с помощью циркадного индекса – отношения средних значений показателя днем и ночью.

Результаты и их обсуждение

Полученные средние значения показателей ВРС у здоровых лиц и пациентов с ХИБС пожилого возраста приведены в табл. 1.

Таблица 1
Показатели ВРС у пациентов с ХИБС пожилого возраста по сравнению с таковыми у здоровых лиц того же возраста

Примечание. * – различия показателей достоверны по сравнению с таковыми у здоровых лиц (Р<0,05). То же в табл. 3.

Статистический анализ ВРС. Ранее авторами было показано [3, 4], что при старении ВРС значительно снижается. У пожилых людей, по сравнению с молодыми, достоверно ниже такие показатели, как SDNN-i, SDANN, RMSSD и pNN50, характеризующие как общую ВРС (SDNN-i), так и ее низкочастотную (SDANN) и высокочастотную (RMSSD) компоненты. Циркадные индексы статистических показателей ВРС у лиц пожилого возраста приближаются к единице, что свидетельствует об уменьшении амплитуды суточных ритмов активности ВНС.

У пациентов с ХИБС пожилого возраста изменения показателей ВРС более выражены, чем у здоровых лиц того же возраста. У них достоверно ниже такие статистические показатели, как SDNN и RMSSD, как в дневное, так и в ночное время суток. Снижение высокочастотных колебаний ритма сердца (RMSSD и pNN50) у пациентов с ХИБС свидетельствовало об уменьшении парасимпатических влияний. Значительное снижение ВРС у пациентов с ХИБС пожилого возраста увеличивает риск возникновения острых сердечно-сосудистых заболеваний.

Спектральный анализ ВРС. Возрастные изменения спектральных показателей ВРС аналогичны таковым статистических показателей при старении: значительно уменьшается мощность колебаний ритма сердца во всех областях спектра, однако наибольшие изменения наблюдают в диапазонах LF и HF колебаний. Циркадные колебания спектральных показателей ВРС также снижаются при старении. У лиц пожилого и старческого возраста в дневное и ночное время суток соотношение LF/HF и величина LFn существенно выше, чем у молодых людей, что свидетельствует о преобладании симпатической части ВНС.

Спектральные показатели ВРС отличаются у здоровых лиц и пациентов с ХИБС в меньшей степени, чем статистические, что связано с широким диапазоном изменений этих показателей. Тем не менее у пациентов с ХИБС достоверно ниже мощность колебаний в диапазоне LF днем и HF – ночью. Уменьшение мощности высокочастотной компоненты ритма сердца (HF) подтверждает вывод о снижении парасимпатических влияний на сердце у пациентов с ХИБС. Снижение мощности LF компоненты ритма сердца свидетельствует об уменьшении барорефлекторной чувствительности, что обусловливает нарушение барорефлекторной регуляции гемодинамики. У пациентов с ХИБС, как и у здоровых лиц пожилого возраста, наблюдают сдвиг вегетативного баланса в сторону преобладания симпатической активности.

У пациентов с ХИБС выявлены нарушения циркадной структуры активности ВНС, о чем свидетельствует изменение циркадных индексов. Их величина еще ближе к единице, чем у здоровых лиц пожилого возраста. Особенно снижаются циркадные колебания мощности LF компоненты ритма сердца. У некоторых пациентов с ХИБС пожилого возраста наблюдают инверсию суточного ритма активности ВНС, что особенно неблагоприятновлияет на деятельность сердечно-сосудистой системы.

Для оценки степени возрастных и патологических изменений показателей ВРС у пациентов с ХИБС мы использовали круговые диаграммы (см. рисунок), на которых приведены изменения (в %) показателей ВРС у здоровых лиц и пациентов с ХИБС пожилого возраста, по сравнению с таковыми у здоровых молодых людей. При этом значения показателей у молодых людей приняты за 100%. Видно, что возрастные изменения показателей ВРС более значительны, чем их изменения у пациентов с ХИБС. В ночное время суток эти изменения в основном более выражены как у здоровых лиц, так и у пациентов с ХИБС пожилого возраста.


Рисунок. Показатели ВРС у здоровых лиц и пациентов с ХИБС пожилого возраста (% от уровня у здоровых молодых людей, в дневное и ночное время суток).

Корреляция между показателями ВРС. Между большинством показателей ВРС установлены тесные коррелятивные связи, как при суточной динамике показателей у отдельного пациента, так и между среднесуточными значениями показателей у разных людей. В табл. 2 и 3 представлены корреляционные матрицы здоровых лиц пожилого возраста и пациентов с ХИБС, полученные при анализе среднесуточных значений показателей.

Таблица 2
Корреляционная матрица показателей ВРС у здоровых лиц пожилого возраста

Таблица 3
Корреляционная матрица показателей ВРС у пациентов с ХИБС пожилого возраста

Между таким общепринятым интегральным показателем вариабельности, как стандартное отклонение RR-интервалов (SDNN-i), и всеми спектральными компонентами (VLF, LF, HF) отмечена высокая корреляция, поскольку SDNN-i в квадрате равен сумме VLF+LF+HF и выражает общую мощность колебаний кардиоритма. Установлена высокая корреляция между RMSSD, pNN50 и HF, характеризующими высокочастотную ВРС, связанную с модуляцией парасимпатической активности при дыхании. К этой группе показателей относится спектральная компонента ритма LF, характеризующая смешанную симпатовагальную активность. Единственный показатель ВРС, который слабо связан с другими, это SDANN. В отличие от других показателей, он характеризует очень медленную изменчивость RR-интервалов с периодом более 5 мин. В табл. 4 приведено соответствие между статистическими и спектральными показателями ВРС. Качественных различий между матрицами коэффициентов корреляции у здоровых лиц и пациентов с ХИБС пожилого возраста практически нет. В то же время у больных ниже корреляция RR с pNN50 по сравнению с таковой у здоровых лиц пожилого возраста. Это свидетельствует об уменьшении влияния парасимпатической активности на частоту сокращений сердца.

Таблица 4
Соответствие между статистическими и спектральными показателями ВРС

 
Снижение ВРС при старении и у пациентов с ХИБС может быть следствием двух основных причин.

  1. Уменьшение вегетативных влияний на синусно-предсердный узел.
  2. Снижение чувствительности синусно-предсердного узла к вегетативным влияниям.
Рассмотрим первую причину. Вегетативная регуляция ритма сердца обеспечивается адаптивными изменениями двух противоположных влияний на синусно-предсердный узел – симпатических и парасимпатических. При отсутствии возмущающего воздействия на гемодинамику между этими двумя частями ВНС существует устойчивое равновесие – вегетативный баланс. Этот баланс у разных людей неодинаков. Так, у молодых людей преобладает парасимпатическая часть ВНС. Это подтверждает анализ ВРС. Высокие значения показателей RMSSD, pNN50, HF у молодых людей свидетельствуют о высокой активности парасимпатической части ВНС. При старении и особенно у пациентов с ХИБС эти показатели значительно снижаются. Возрастные изменения симпатической активности, по данным анализа ВРС, нельзя трактовать однозначно. Так, уменьшение общей ВРС (SDNN-i) у здоровых лиц и пациентов с ХИБС пожилого возраста может быть обусловлено не только абсолютным повышением симпатической активности, но и снижением всех вегетативных влияний на сердце. Это подтверждают данные о снижении мощности всех компонентов спектра ритма сердца. Однако эти изменения неравномерны: высокочастотные колебания снижаются в большей степени, чем низкочастотные. Об этом свидетельствует увеличение симпатовагального индекса (LF/HF). Следовательно, при старении и ХИБС вегетативный баланс изменяется в сторону преобладания симпатической части ВНС.

К сожалению, при анализе ВРС невозможно установить характер изменений чувствительности синусно-предсердного узла к вегетативным влияниям при старении и при патологии. Поэтому снижение ВРС у здоровых лиц и пациентов с ХИБС пожилого возраста можно объяснить изменениями не только вегетативной регуляции, но и характеристик синусно-предсердного узла.

Каковы возможные механизмы снижения ВРС при старении и ХИБС? Основным механизмом вегетативной регуляции ритма сердца является барорефлекторная система, обеспечивающая оперативный контроль артериального давления (АД). Эффективность работы этой системы зависит от чувствительности барорецепторов к колебаниям АД, характеристик центральных вегетативных регуляторов, чувствительности синусно-предсердного узла к вегетативным влияниям. В исследованиях барорефлекторной регуляции у лиц старческого возраста отмечено значительное снижение ее эффективности. При действии различных возмущающих факторов на гемодинамику (ортостатическая проба, глубокое дыхание, медикаментозные тесты и др.) реакция сердца у лиц пожилого возраста снижена [2]. О снижении барорефлекторной чувствительности при старении свидетельствует также уменьшение с возрастом мощности LF компоненты ритма сердца.

Особый интерес представляет вопрос о циркадных ритмах активности ВНС. Для нормального функционирования организма, обеспечения высокого уровня адаптации необходима ритмическая смена симпатической и парасимпатической активности в течение суток. Так, днем преобладает активность симпатической части ВНС, обеспечивающая высокий уровень энергообеспечения физической активности, ночью – парасимпатической, что переводит организм в режим восстановления энергетических резервов. Полученные авторами данные [1] свидетельствуют о выраженных циркадных ритмах активности симпатической и парасимпатической частей ВНС у молодых людей и снижении амплитуды этих ритмов с возрастом и при ХИБС. У некоторых здоровых лиц пожилого возраста и чаще – у пациентов с ХИБС выявляют инверсию суточных ритмов ВНС, когда симпатическая активность ночью выше, чем днем. Такое состояние свидетельствует о десинхронизации ритмов и способствует возникновению заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Выводы

  1. У здоровых лиц пожилого возраста и в большей степени у пациентов с ХИБС пожилого возраста значительно снижается ВРС, преимущественно в области высоко- и среднечастотных колебаний, что свидетельствует об уменьшении парасимпатических влияний на сердце и нарушении барорефлекторной регуляции.
  2. У здоровых лиц и у пациентов с ХИБС пожилого возраста изменяется вегетативный баланс в сторону преобладания симпатической части ВНС.
  3. У здоровых лиц пожилого возраста и в большей степени у пациентов с ХИБС пожилого возраста уменьшается амплитуда циркадных ритмов вегетативной активности, возникает десинхроноз.
  4. Для корректной оценки данных анализа ВРС у пациентов с ХИБС пожилого возраста необходимо учитывать возрастные показатели.
Литература
  1. Коркушко О.В., Писарук А.В. Суточные ритмы вегетативных влияний на сердечно-сосудистую систему при старении //Пробл. старения и долголетия. – 1999. – Т. 8, № 1. – С. 3-8.
  2. Коркушко О.В., Шатило В.Б. Ортостатические реакции кровообращения и вегетативной регуляции у здоровых людей разного возраста // Физиол. журн. – 1989. – Т. 35, № 1. – С. 3-8.
  3. Korkushko O.V., Shatilo V.B., Kaukenas J.K. Changes in heart rhythm power spectrum during human aging // Aging. – 1991. – Vol. 3. – P. 177-179.
  4. Коркушко О.В., Шатило В.Б., Шатило Т.В. Анализ вегетативной регуляции сердечного ритма на различных этапах индивидуального развития человека // Физиология человека. – 1991. – Т. 17, № 2. – С. 31-39.
  5. Макаров Л.М. Особенности вариабельности циркадного ритма сердца в условиях свободной активности // Физиология человека. – 1998. – Т. 24, № 2. – С. 56-62.
  6. Писарук А.В. Анализ механизмов возрастных изменений системы барорефлекторной регуляции с помощью математической модели // Пробл. старения и долголетия. – 1999. – № 2. – С. 23.
  7. Akselrod S., Gordon D., Ubel F.A. et al. Power spectrum analysis of heart rate fluctuation: a quantitative probe of beat-to-beat cardiovascular control // Science. – 1984. – Vol. 213. – P. 220-228.
  8. Heart rate variability. Standard of measurement, physiological, and clinical use. Task Force of European Society of Cardiology and The North American Society of Pacing and Electrophysiology // Europ. Heart J. – 1996. – Vol. 17. – P. 354-381.
  9. Heart Rate Variability / Eds. M. Malik, A. Camm. – Armonk, N.Y.: Futura Publ. Co, 1995. – 296 p.
  10. Kiborn M., Barger A.C., Shannon D.C. et al. Assessment of autonomic function in humans by heart rate spectral analysis // Amer. J. Physiology. – 1985. – Vol. 248. – P. 151-155.
  11. Pieper S.J., Hammill S.C. Heart rate variability: technique and investigational applications in cardiovascular medicine // Mayo. Clin. Proc. – 1995. – Vol. 70. – P. 955-964.
  12. Umetahi K., Singer D., McCarty R., Atkinson M. 24 hour time domain heart rate variability and heart rate: relations to age and cender over nine decades // J. Amer. Coll. Cardiology. – 1997. – Vol. 31. – P. 593-601.
Поступила 27.11.2001 г.

Heart rate variability in elderly healthy subjects and patients with ischemic heart disease

O.V. Korkushko, A.V. Pisaruk, V.Yu. Lishnevskaya, Yu.N. Chebotareva

The aim of the study was to study heart rate variability in elderly healthy subjects and patients with ischemic heart disease (IHD). 30 healthy subjects and 40 patients with IHD in the age 60–74 years old have been in investigated by Holter ECG monitoring method. It has been revealed that the patients with IHD, if compared to healthy people have lower heart rate variability, mainly within the range of LF and HF variation. It proves that parasympathetic influences upon the heart decrease and baroreflex regulation is distorted. Both groups of elderly healthy people and IHD patients show lower autonomic effect upon the heart and autonomic balance changes in favor of sympathetic part of autonomic nervous system. IHD patients in the old age have lower peak value of circadian rhythm of autonomic activity.