Бiологiчнi ритми серцево-судинноi системи: механiзми вiкових змiн та можливi шляхи iх корекцii
РЖНСТИТУТ ГЕРОНТОЛОГРЖРЗ АМН УКРАРЗНИ
ПИСАРУК Анатолiй Васильович
УДК 612.181:577.31:612.67
БРЖОЛОГРЖЧНРЖ РИТМИ СЕРЦЕВО-СУДИННОРЗ СИСТЕМИ:
МЕХАНРЖЗМИ ВРЖКОВИХ ЗМРЖН ТА МОЖЛИВРЖ ШЛЯХИ
РЗХ КОРЕКЦРЖРЗ
14.03.03 тАУ нормальна фiзiологiя
АВТОРЕФЕРАТ
дисертацii на здобуття наукового ступеня
доктора медичних наук
Киiв тАУ 2008
Дисертацiiю i рукопис.
Робота виконана в РЖнститутi геронтологii АМН Украiни.
Науковий консультант: доктор медичних наук, професор, академiк АМН Украiни, чл-кор. НАН Украiни та РАМН,
КОРКУШКО Олег Васильович, РЖнститут геронтологii АМН Украiни, завiдувач вiддiлу клiнiчноi фiзiологii та патологii внутрiшнiх органiв
Офiцiйнi опоненти: доктор медичних наук, професор,
чл.-кор. АПН Украiни,
Шевчук Вiктор Григорович,
Нацiональний медичний унiверситет
iм. акад. О.О. Богомольця МОЗ Украiни,
завiдувач кафедри нормальноi фiзiологii
доктор медичних наук, професор,
Березовський Вадим Якимович,
РЖнститут фiзiологii
iм. акад. О.О. Богомольця НАН Украiни,
завiдувач вiддiлу клiнiчноi патофiзiологii
доктор медичних наук,
Поляков Олександр Анатолiйович,
РЖнститут геронтологii АМН Украiни,
завiдувач лабораторii професiйно-трудовоi
реабiлiтацii
Захист вiдбудеться тАЬ26тАЬ червня 2008 р. о 13 годинi на засiданнi
спецiалiзованоi вченоi ради Д 26.551.01 в РЖнститутi геронтологii АМН Украiни за адресою: 04114, м. Киiв, вул. Вишгородська, 67.
З дисертацiiю можна ознайомитись у бiблiотецi РЖнституту геронтологii АМН Украiни за адресою: м. Киiв, вул. Вишгородська, 67.
Автореферат розiсланий тАЬ22тАЬ травня 2008 р.
Вчений секретар
спецiалiзованоi вченоi ради,
кандидат медичних наук Потапенко Р.РЖ.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальнiсть теми. Важливе значення бiологiчних ритмiв у забезпеченнi нормальноi життiдiяльностi органiзму визначило появу таких областей дослiджень, як хронобiологiя та хрономедицина [Халберг Ф., 1964; Ашофф Ю., 1984; Комаров Ф.И., Рапопорт С.И., 2000]. Установлено, що порушення бiологiчних ритмiв, зокрема добових, призводять до зниження ефективностi процесiв життiдiяльностi, зменшення розумовоi та фiзичноi працездатностi, порушень сну, зниження стiйкостi до стресiв i сприяють розвитку захворювань [Заславская P.M., 1991; Arendt J., 2000; Haimov I., 1994; Karasek M., 2004].
У рядi дослiджень показано, що при старiннi закономiрно порушуються бiологiчнi ритми рiзних систем органiзму, що вiдiграi важливу роль у розвитку вiковоi патологii [Antoniadis E.A., 2000; Коркушко О.В., Хавинсон В.Х., Шатило В.Б., 2006; Cowan M.J. et al., 1994; Naylor E., Zee P.C., 2006]. Тому вивчення механiзмiв вiкових змiн бiологiчних ритмiв i, на цiй основi, розробка методiв iх корекцii i актуальним завданням геронтологii. Нормалiзацiя бiологiчних ритмiв у людей похилого вiку може сповiльнити процес старiння та розвиток вiковоi патологii.
Важливе значення у забезпеченнi нормальноi життiдiяльностi органiзму мають бiологiчнi ритми серцево-судинноi системи (ССС). Порушення цих ритмiв можуть сприяти розвитку захворювань ССС i часто i першими ознаками патологii, що розвиваiться [Заславская P.M., 1991; Комаров Ф.И., Рапопорт С.И., 2000; Carney R., 1995; Garcha A. et al., 1992; Otsuka K. et al., 1993]. Так установлено, що зниження потужностi коливань ритму серця в дiапазонi частот вiд 0,03 до 0,4 Гц (варiабельнiсть ритму серця тАУ ВРС) характерне для РЖХС i дозволяi прогнозувати розвиток iнфаркту мiокарда [Михайлов В.М., 2000; Bigger J.T. et al., 1992; Cowan M.J. et al., 1994; Karemaker J.M., 1998]. Показано, що в процесi старiння закономiрно знижуiться ВРС, що свiдчить про порушення регуляцii ССС i може сприяти розвитку серцево-судинноi патологii [Коркушко О.В., Шатило В.Б., 1991; Reardon M., Malik M., 1996; Schwartz J.B. et al., 1991]. Тому i актуальним вивчення механiзмiв вiкових змiн ВРС i пошук способiв нормалiзацii регуляторних процесiв в ССС.
Одним з найважливiших бiологiчних ритмiв органiзму, у тому числi й ССС, i добовий (циркадiанний) ритм, що забезпечуi адаптацiю органiзму до змiн геофiзичних чинникiв протягом доби. Цей ритм i ендогенним, однак у нормi вiн синхронiзований зi змiною дня й ночi. Порушення цiii синхронiзацii (десинхронiзацiя) призводить до несприятливих змiн в органiзмi, знижуi його життiздатнiсть, зменшуi резерви адаптацii. Установлено, що у людей похилого вiку значно знижуiться амплiтуда добових ритмiв ССС, часто розвиваiться iхня десинхронiзацiя [Myers B.L. et al, 1995; Pandi-Perumal S.R. et al., 2002; Hofman M.A. et al., 2006; Naylor E. et al., 2006]. У той же час механiзми вiкових змiн добових ритмiв не вивченi, а методи корекцii цих змiн не розробленi.
Вiдомо, що важливу роль у механiзмах розвитку патологii ССС вiдiграi вегетативна нервова система (ВНС). Так, високий симпатичний тонус викликаi пiдвищення артерiального тиску АТ i може призводити до розвитку iшемii мiокарду у людей з коронарним атеросклерозом. Вiдомi добовi ритми активностi вегетативноi нервовоi системи: перевага парасимпатичного тонусу вночi й симпатичного тАУ вдень [Hartikainen J. et al., 1993; Burgess, H.J. et al, 1996]. Порушення добових ритмiв вегетативноi активностi, зокрема зростання симпатичного тонусу в нiчний час доби, призводять до iнверсii добового ритму АТ i до появи нiчного пiку частоти епiзодiв iшемii мiокарду хворих на РЖХС [Huikuri H.V. et al., 1992; Huikuri H. et al., 1994; Lanza G.A., 1997]. У той же час, вiковi змiни добових ритмiв вегетативноi активностi практично не дослiджувалися. Проте, цi змiни можуть вiдiгравати певну роль у розвитку вiковоi патологii. Знання механiзмiв вiкових змiн бiологiчних ритмiв ССС дозволить глибше зрозумiти патогенез порушень регуляцii АТ, розвитку iшемii мiокарду та розробити ефективнi методи хронотерапii захворювань ССС.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертацiйна робота виконувалася в рамках комплексних наукових дослiджень, якi проводилися у вiддiлi клiнiчноi фiзiологii та патологii внутрiшнiх органiв РЖнституту геронтологii АМН Украiни в 1996-2006 р.: ВлВивчення вiкових особливостей реакцii ССС у вiдповiдь на психоемоцiйний стресорний впливВ» (шифр 00.23.96, № держреiстрацii 0104U002273); ВлВiковi особливостi бiологiчних ритмiв кардiореспiраторноi системи й можливi шляхи корекцii iхнiх порушень у людей лiтнього вiкуВ» (шифр 00.43.98, № держреiстрацii 0104U002273); ВлДослiдження можливих геропротекторних i стрес-протекторних ефектiв застосування мелатонiну в людей iз прискореним типом старiнняВ» (шифр 00.43.98, № держреiстрацii 0104U002273); ВлЗначимiсть вiкових змiн мелатонiнутворюючоi функцii епiфiза в розвитку порушень добових ритмiв серцево-судинноi системи та зниження ii стiйкостi до стресових впливiв, можливiсть корекцii цих порушень у людей лiтнього вiку пептидним препаратом епiфiза епiталамiномВ» (шифр 00.43.98, № держреiстрацii 0104U002273); ВлМеханiзми зниження стiйкостi до гiпоксii в похилому вiцi та пiдходи до ii пiдвищенняВ» (шифр 00.18.04, № держреiстрацii 0104U002273). Автор i виконавцем зазначених наукових дослiджень.
Мета i задачi дослiдження. Мета роботи тАУ з'ясувати механiзми вiкових змiн бiологiчних ритмiв ССС i розробити пiдходи до корекцii iх порушень при старiннi.
Задачi дослiдження.
1. З'ясувати вiковi змiни ВРС у спокоi та при рiзних стресових навантаженнях (фiзичне, психоемоцiйне, гiпоксичне).
2. З'ясувати зв'язок вiкових змiн ВРС зi змiнами барорефлекторноi регуляцii ССС.
3. Розробити метод оцiнки функцiонального вiку ССС за даними аналiзу ВРС.
4. З'ясувати вiковi змiни добових ритмiв основних показникiв ССС.
5. Виявити зв'язок вiкових змiн добових ритмiв ССС з енергетичним метаболiзмом, вегетативною активнiстю, секрецiiю катехоламiнiв i мелатонiну.
6. Розробити методи оцiнки функцiонального вiку циркадiанноi системи.
7. Виявити вiковi змiни ультрадiанних та iнфрадiанних ритмiв вегетативноi регуляцii ССС.
8. Розробити пiдходи до корекцii порушень вегетативноi регуляцii й добових ритмiв ССС у людей похилого вiку.
Об'iкт дослiдження: ВРС, барорефлекторна регуляцiя ССС; добовi ритми ССС, енергетичного обмiну, вегетативного тонусу, секрецii катехоламiнiв i мелатонiну, а також ультрадiаннi та iнфрадiаннi ритми ССС i вегетативного тонусу в практично здорових людей рiзного вiку.
Предмет дослiдження: вплив вiку на ВРС, барорефлекторну регуляцiю ССС, на добовi, ультрадiаннi, iнфрадiаннi ритми ССС i вегетативного тонусу, добовий ритм енергетичного обмiну, секрецii катехоламiнiв i мелатонiну; зв'язок вiкових змiн ВРС зi змiнами барорефлекторноi регуляцii; зв'язок вiкових змiн добових ритмiв ССС зi змiнами циркадних ритмiв енергетичного метаболiзму, вегетативного тонусу, секрецii катехоламiнiв i мелатонiну.
Методи дослiдження: для з'ясування вiкових змiн ВРС проводилась реiстрацiя RR-iнтервалiв протягом доби. Для з'ясування вiкових особливостей реакцii ВРС на стрес використовувалось фiзичне, психоемоцiйне та гiпоксичне навантаження. Для з'ясування механiзмiв вiкових змiн ВРС застосовувалась ортостатична проба, кероване дихання, введення атропiну, мезатону та пропранололу.
Для з'ясування вiкових змiн добових ритмiв ССС та iх механiзмiв проводили реiстрацiю ЧСС, АТ, RR-iнтервалiв, температури тiла, споживання кисню, концентрацii в сечi катехоламiнiв, в кровi тАУ мелатонiну протягом доби.
Наукова новизнаотриманих результатiв. У дисертацiйнiй роботi представленi новi данi, що розкривають механiзми вiкових змiн бiологiчних ритмiв ССС, розробленi методи корекцii iх порушень у людей похилого вiку. Вперше комплексно вивченi регуляторнi (ВРС), добовi, ультрадiаннi та iнфрадiаннi ритми ССС i вегетативного тонусу у здорових людей рiзного вiку.
Уперше показано, що зниження ВРС при старiннi зв'язано, в основному, з вiковими змiнами барорефлекторноi регуляцii, а саме зниженням барорефлекторноi чутливостi. При цьому вiдбуваються змiни всiх ланок барорефлекторноi дуги: зменшуiться чутливiсть барорецепторiв судин до коливань АТ, змiнюються характеристики вищих вегетативних центрiв ССС i знижуiться чутливiсть синусового вузла серця до вегетативних впливiв.
Показано роль вiкового ослаблення барорефлекторноi регуляцii ССС у розвитку надмiрноi реакцii АТ при стресових впливах на органiзм. Установлено, що надмiрна реакцiя АТ на фiзичне навантаження, психоемоцiйну напругу й гiпоксiю у людей похилого вiку асоцiюiться з вегетативним дисбалансом, який характеризуiться вiдносною перевагою симпатичних впливiв на фонi вираженого ослаблення парасимпатичних i (або) барорефлекторних регуляторних механiзмiв. Уперше вивчена можливiсть корекцii вегетативного дисбалансу у людей похилого вiку за допомогою фiзичних i гiпоксичних тренувань.
З'ясовано роль вiкових змiн добових ритмiв вегетативноi регуляцii, симпатоадреналовоi активностi та енергетичного метаболiзму в порушеннi добових ритмiв ССС при старiннi. Встановлено, що в основi вiкових змiн усiх вивчених добових ритмiв лежить зниження мелатонiнутворюючоi функцii епiфiза.
Встановлено, що у людей похилого вiку зберiгаються iнфрадiаннi ритми вегетативноi регуляцii серцево-судинноi системи.
Уперше вивчена можливiсть корекцii порушень добових ритмiв за допомогою екзогенного мелатонiну та епiталамiну у людей похилого вiку.
За матерiалами дисертацii отримано авторське свiдоцтво: ВлСпосiб визначення функцiонального вiку органiзму людиниВ». Декларацiйний патент на винахiд № 14734. тАУ 15.05.2006. тАУ Бюл. № 5.
Практичне значення одержаних результатiв. За результатами проведених дослiджень розробленi вiковi норми стандартних показникiв ВРС i способи оцiнки функцiонального вiку ССС за даними аналiзу добовоi ВРС. Розроблено метод оцiнки ефективностi барорефлекторноi регуляцii ССС на основi математичноi моделi.
Показано, що для виявлення порушень добових ритмiв ССС i вегетативного тонусу в людей похилого вiку доцiльно використовувати добове монiторування ЕКГ i АТ з аналiзом ВРС. Розроблено способи оцiнки хронобiологiчного вiку ССС за даними аналiзу добових ритмiв показникiв ВРС.
Запропоновано методи корекцii порушень вегетативного балансу в людей похилого вiку за допомогою фiзичних i гiпоксичних тренувань.
Запропоновано спосiб корекцii порушень добових ритмiв ССС у людей похилого вiку за допомогою мелатонiну та епiталамiну.
Результати роботи покладенi в основу виданих методичних рекомендацiй ВлМетоды анализа и возрастные нормы вариабельности ритма сердцаВ» (Киiв, 2003).
Впровадження результатiв дослiдження. Отриманi данi використовуються в навчальному процесi на кафедрi терапii та герiатрii НМАПО iм. П.Л. Шупика, кафедрi ревматологii та терапii НМАПО iм. П.Л. Шупика, кафедрi нормальноi фiзiологii медичного iнституту Украiнськоi асоцiацii народноi медицини, кафедрi фармакологii з курсом нормальноi фiзiологii РЖнституту екологii та медицини, дiабетологiчному вiддiленнi РЖнституту ендокринологii та обмiну речовин iм. В.П. Комiсаренка АМН Украiни, РЖнституту кардiологii iм. М.Д. Стражеска АМН Украiни, впровадженi в клiнiчну практику в загально-терапевтичному та кардiологiчному вiддiленнях РЖнституту геронтологii АМН Украiни.
За матерiалами дисертацii отримано патент ВлСпосiб визначення функцiонального вiку органiзму людиниВ» (патент Украiни № 14734).
Особистий внесок здобувача. Автором самостiйно обТСрунтованi актуальнiсть i необхiднiсть проведення дослiджень, сформульованi його мета i завдання. Проведено аналiз науковоi лiтератури, патентний пошук та самостiйно здiйснено вiдбiр пацiiнтiв. Пiдготовлено науковi публiкацii. Бiльшiсть дослiджень, аналiз отриманих результатiв, обробка даних, оформлення дисертацiйноi роботи, а також формулювання висновкiв i основних положень, якi виносяться на захист, виконанi автором самостiйно. Автором розроблена комп'ютерна програма аналiзу ВРС ВлКардиоБиоритмВ», математична модель системи барорефлекторноi регуляцii, формули розрахунку функцiонального вiку ССС та циркадiанноi системи.
Спiльнi дослiдження проведенi з спiвробiтниками РЖнституту геронтологii АМН Украiни д.мед.н. Ярошенко Ю.Т. (фрагмент по велоергометрii), д.мед.н. Шатило В. Б. (фрагмент по медикаментозних пробах), к.мед.н. Чеботарьовим Н.Д., к.мед.н. Асановим Е.О. (фрагмент по гiпоксичнiй пробi), к.мед.н. Антонюк-Щегловою РЖ.А. (фрагмент по психоемоцiйнiй пробi).
В дисертацii не використовувались iдеi й розробки спiвавторiв публiкацiй. Матерiали кандидатськоi дисертацii не використовувались при написаннi докторськоi.
Апробацiя результатiв дисертацii. Основнi теоретичнi та практичнi положення дисертацii були представленi на: Украiнськiй науковiй конференцii з мiжнародною участю ВлМiкроциркуляцiя i ii вiковi змiниВ» (Киiв, 1999); 1-й Украiнськiй науково-практичнiй конференцii ВлПорушення ритму серця: вiковi аспектиВ» (Киiв, 2000); конгресi по патофiзiологii (Москва, 2000); III Нацiональному конгресi геронтологiв i герiатрiв Украiни (Киiв, 2000); 2-й науково-практичнiй конференцii з мiжнародною участю ВлПрискорене старiння та шляхи його профiлактикиВ» (Одеса, 2001); VI РДвропейському конгресi по клiнiчнiй геронтологii (Москва, 2002); II мiжнароднiй конференцii ВлМiкроциркуляцiя i ii вiковi змiниВ» (Киiв, 2002 р.); мiжнароднiй конференцii ВлАстро-ЭкоВ» (Росiя, п. Терскол, 2002); 1-й Мiжнароднiй науковiй конференцii ВлАналiз варiабельностi ритму серця в клiнiчнiй практицiВ» (Киiв, 2002); науковiй конференцii ВлНове у фармакологii й фармакотерапii захворювань внутрiшнiх органiвВ» (Харкiв, 2002); XVI з'iздi Украiнського Фiзiологiчного Товариства (Вiнниця, 2002); науково-практичному симпозiумi ВлВарiабельнiсть сердцевого ритму: вiд найсмiливiших iдей до найпрактичнiшого втiленняВ» (Харкiв, 2003); V-th European Congress of Gerontology (Barcelona, 2003); РЖV Нацiональному конгресi патофiзiологiв Украiни з мiжнародною участю (Чернiвцi, 2004); РЖV нацiональному конгресi геронтологiв i герiатрiв Украiни (Киiв, 2005); XVРЖРЖ з'iздi Украiнського фiзiологiчного товариства з мiжнародною участю (Чернiвцi, 2006); High Altitude Medicine and Biology, Advanced Research Workshop (РЖssyk-Kul, 2006); VРЖРЖРЖ World Congress РЖnternational society for adaptive medicine (РЖSAM) (Moscow, 2006); науково-практичнiй конференцii з мiжнародною участю ВлХронобiологiя та хрономедицина: теоретичнi та клiнiчнi перспективиВ» (Чернiвцi, 2006); мiжнароднiй конференцii ВлКомп'ютерна медицина-2007. Роль iнформацiйних технологiй у реформуваннi охорони здоров'яВ» (Харкiв, 2007); засiданнях науковоi ради сектора клiнiчноi геронтологii та герiатрii РЖнституту геронтологii АМН Украiни; засiданнях вiддiлу клiнiчноi фiзiологii та патологii внутрiшнiх органiв РЖнституту геронтологii АМН Украiни.
Публiкацii. Матерiали дисертацiйноi роботи представленi в 1 монографii, 30 статтях (6 з них одноосiбнi) у наукових фахових журналах, рекомендованих ВАК Украiни; 36 тезах та матерiалах нацiональних та мiжнародних конференцiй, симпозiумiв, конгресiв, з'iздiв; отриманий патент Украiни (№ 14734).
Структура та обсяг дисертацii. Робота викладена на 358 сторiнках. Дисертацiя складаiться з вступу, огляду лiтератури, роздiлу ВлМатерiал та методи дослiдженняВ», п'яти роздiлiв власних спостережень, обговорення, висновкiв, практичних рекомендацiй, списку лiтератури (100 кирилицею й 300 латиницею). Робота iлюстрована 67 рисунками, мiстить 50 таблиць.
ОСНОВНИЙ ЗМРЖСТ РОБОТИ
Контингент обстежених та методи дослiдження. Для рiшення поставлених завдань було обстежено 410 здорових людей у вiцi вiд 20 до 79 рокiв, якi знаходилися на стацiонарному i амбулаторному обстеженнi у загально-терапевтичному та кардiологiчному вiддiленнях РЖнституту геронтологii АМН Украiни. Всi обстеженi люди не мали ознак гострих та хронiчних захворювань будь-якоi етiологii i за станом здоров'я вiдповiдали вiковим нормативам, розробленим в РЖнститутi геронтологii АМН Украiни. Контингент обстежених людей був роздiлений на три вiковi групи: 20-39 роки тАУ молодий, 40-59 рокiв тАУ зрiлий, 60-79 роки тАУ похилий вiк (табл. 1).
Всi обстежуванi люди одержували стандартне харчування, перебували на вiльному режимi з мiнiмальним рiвнем щоденноi фiзичноi активностi. Тривалiсть нiчного сну становила, у середньому, вiсiм годин (22.30 - 6.30).
Таблиця 1
Контингент обстежених осiб
Вiк, роки | Чоловiки | Жiнки | Всього |
| 20-39 | 32 | 31 | 63 |
| 40-59 | 42 | 40 | 82 |
| 60-79 | 126 | 139 | 265 |
Всього | 200 | 210 | 410 |
Вместе с этим смотрят:
РЖсторiя виникнення та розвитку масажу
Аборты
Аденовирусная инфекция
Азотные и кислородные ванны, нафталановая нефть
Акушерська операцiя - накладання акушерських щипцiв