Heart rate variability in children of younger school age in the speleoclimatotherapy

Full Text

Ведущим звеном в процессе поддержания гомеостаза и обеспечении адаптационно-приспособительных реакций организма к любым факторам внешней среды является вегетативная нервная система (ВНС). Известно, что вариабельность сердечного ритма (ВСР) выражает уровень напряжения регуляторных систем, который обусловлен возбуждением гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы в ответ на стрессовые факторы и ответной реакцией симпатоадреналовой системы. С помощью анализа ВСР можно оценить функциональное состояние организма и, в частности, состояние отделов ВНС — симпатического и парасимпатического [1, 2]. Деятельность симпатической и парасимпатической частей ВНС, по большей части, обусловлена многоконтурной и многоуровневой регуляцией кровообращения и не стабильна, она способна изменять свои параметры с целью получения полезного результата. Данные параметры интегральны по функциям, усреднены по времени и демонстрируют адаптационный ответ всего организма.

Младший школьный возраст является одним из важнейших периодов в развитии детского организма. В это время происходит подготовка к перестройке всех систем организма к началу полового созревания, отмечается напряжение адаптационных процессов вследствие нейрогуморальных изменений и разнонаправленной работы вегетативной нервной системы [3]. Напряженность механизмов адаптации у младших школьников может представляться особым фоном для формирования психосоматических заболеваний [4]. Дети, у которых отмечается преобладание симпатических нервных влияний на ритм сердца, характеризуются сниженными адаптационными возможностями организма [5]. Напротив, дети с доминирующим влиянием парасимпатической системы на сердечный ритм обладают более высокими адаптационными резервами [6]. Ведущую роль в укреплении здоровья детей выполняют профилактические мероприятия. При подборе оздоровительных методов важно особенно внимательно подходить к выбору немедикаментозных влияний на организм ребенка [7]. В комплексной терапии и с профилактическими целями в качестве адаптогенного воздействия на организм в последние несколько лет все чаще используются специфические факторы микроклимата сильвинитовых пещер, при этом происходит не только местное, но и комплексное воздействие на организм ребенка. При нахождении детей в санатории в процессе прохождения курса спелеоклиматотерапии отмечается выраженный корригирующий эффект с нормализацией вегетативного баланса.

Уникальность спелеоклиматотерапии (СКТ) заключается в применении солей калийно-магниевых месторождений. В искусственно созданных условиях (спелеоклиматическая камера из сильвинита) на человеческий организм влияет комплекс естественных природных факторов, что может привести к положительным изменениям адаптационного потенциала и способствовать возрастанию функциональных резервов организма. Есть данные [8, 9] об исследовании детей с различными нарушениями здоровья в ходе использования спелеоклиматотерапии, однако остаются не до конца изученными вопросы о влиянии сильвинитовой терапии на состояние здоровья и функциональные резервы организма практически здоровых детей. Цель настоящего исследования — изучение влияния спелеоклиматотерапии на вегетативную регуляцию сердечного ритма по показателям спектрального анализа ВСР у детей младшего школьного возраста.

МЕТОДИКА

В исследовании участвовали 175 практически здоровых детей обоего пола (89 мальчиков и 86 девочек), получавших санаторно-курортное лечение с использованием спелеоклиматотерапии, на базе БУЗ “Сомовский санаторий для детей” (г. Воронеж). Возраст детей варьировал от 7 до 10 лет. Критериями исключения из настоящего исследования являлись общие противопоказания, не позволяющие посещение пациентами климатического лечения [7, 10, 11].

Сильвинитовая спелеоклиматическая камера — это помещение, в котором все поверхности, стены, пол и потолок могут быть выполнены из сильвинитовых соляных горных пород Верхнекамского месторождения калийных солей. В помещении спелеоклиматической камеры создаются постоянные условия:

1. температура 17–21°С и относительная влажность воздуха 45–75%;
2. незначительно повышенное, но не выходящее за пределы естественного радиационного фона мягкое β- и γ-излучение изотопа ⁴⁰K, который способствует постоянному образованию легких отрицательных аэроионов;
3. мультикомпонентный химический состав сильвинитового аэрозоля (хлориды калия, магния, натрия и др.);
4. сниженное число микроорганизмов;
5. отсутствие аллергенов;
6. отсутствие звуковых и световых раздражающих факторов [12, 13].

Влияние спелеоклиматотерапии на организм человека определяется как непосредственное влияние отдельных факторов микроклимата помещения сильвинитовой камеры, так и комплексное воздействие спелеоклимата.

Отличительным свойством сильвинитовой спелеокамеры считают ионизацию воздуха. Наиболее важным лечебным эффектом обладают легкие отрицательные аэроионы и их концентрация. Ионизированный воздух при действии на человеческий организм положительно влияет на электрообмен, а также на благоприятные изменения газового и минерального обмена, активизирует функцию мерцательного эпителия внутренней мукозной оболочки респираторного тракта.

Результативность данного воздействия напрямую зависит от зоны гормезиса или диапазона оптимума интенсивности воздействия спелеоклимата. Как и радонотерапия, спелеоклиматотерапия использует эффект радиационного гормезиса, но при других, гораздо более низких и близких к природным значениям, уровнях излучения. В основе этого механизма восстановления больного организма и поддержания здорового лежит внешнее воздействие, которое вызывает неспецифическую реакцию. Основной механизм реабилитации больного и поддержания здорового человека связан с эффектом гормезиса под “слабым” переменным внешним воздействием, вызывающим неспецифическую реакцию адаптации и через нее благоприятно воздействующим на функциональные резервы организма [14].

В ходе проведения исследования мы придерживались выполнения методических рекомендаций и условий [15, 16]. Для измерения ВСР применяли устройство психофизиологического тестирования УПФТ-1/30 – “ПСИХОФИЗИОЛОГ” (Россия). Проводили снятие электрокардиограммы (ЭКГ) в I-м стандартном отведении. Стандартное время регистрации ЭКГ занимало 5 мин [7, 10]. Обследование проводили в два этапа: на второй день нахождения детей в санатории и после курса спелеоклиматотерапии, занимающего 10 дней. Лечение методом спелеоклиматотерапии рекомендовалось детям в соответствии с методическими рекомендациями [11] и включало десять сеансов длительностью 60 мин в первой половине дня примерно в одно и то же время [17–19]. Перед проведением сеанса исключали факторы, которые теоретически могли приводить к эмоциональному возбуждению. Регистрацию ВСР проводили при соблюдении следующих критериев: не ранее чем через 1.5–2 ч после приема пищи, в полной тишине, в затемненном помещении и при температуре воздуха в пределах 18–24°С [15, 20]. Ребенку сообщали, что ему необходимо дышать спокойно, принять удобную позу и быть расслабленным. Во время сеанса не следовало изменять положение тела и разговаривать.

Данные были проанализированы в следующих частотных областях: общая мощность волн (TP, мс²) – ≤0.4 Гц, высокочастотные волны (HF, мс²) – 0.15-0.4 Гц, низкочастотные волны (LF, мс²) – 0.04–0.15 Гц, очень низкочастотные (VLF, мс²) – 0.003–0.04 Гц [15, 20, 21].

Начальные признаки дезадаптивных реакций можно отследить по изменениям вегетативного статуса организма [20, 22, 23]. При активации одного из отделов ВНС происходит торможение другого. Вегетативный индекс (LF/HF) отражает симпато-парасимпатический баланс. Баланс частей ВНС в отношениях LF/HF у детей расположен в пределах 0.5–1.5. Всех обследуемых детей разделили по полу, а затем распределили на 3 группы по типу исходного вегетативного тонуса на основании вагосимпатического индекса (табл. 1).

Таблица 1. Распределение детей в зависимости от исходного вегетативного уровня

Стоит отметить, что в группе девочек и мальчиков отмечалось преобладание симпатикотонии. На период младшего школьного возраста приходится вторая перестройка регуляции, в этот период отмечается усиление центральных влияний на ритм сердца, что и может приводить к выраженной активности симпатического отдела ВНС [7, 10].

Статистическую обработку результатов исследования проводили с использованием программы IBM SPSS Statistics v. 23 (разработчик — IBM Corporation, США) и StatTech v. 2.8.8 (разработчик — ООО “Статтех”, Россия). Сбор, компоновка и систематизация исходных данных осуществлялась в электронных таблицах Microsoft Office Excel 2016. В связи с тем, что количество испытуемых в группах составляло меньше 50 чел., оценку нормального распределения количественных показателей проводили с помощью критерия Шапиро-Уилка. Количественные показатели описывались с помощью медианы (Me), нижнего и верхнего квартилей (Q₁–Q₃), так как отсутствовало нормальное распределение. Сравнение количественных показателей до и после спелеоклиматотерапии выполняли с использованием критерия Уилкоксона. Критический уровень значимости различий р < 0.05 [7, 10].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Анализируемые параметры ВСР до и после СКТ представлены в табл. 2.

Таблица 2. Показатели вариабельности сердечного ритма у детей в зависимости от исходного вегетативного статуса до и после прохождения курса спелеоклиматотерапии (СКТ)

Примечание: * – различия показателей статистически значимы (p < 0.05).

В группе девочек-ваготоников после курса СКТ было отмечено повышение значения вагосиматического индекса (LF/HF) (р = 0.05). У мальчиков в группах нормотоников и ваготоников после курса СКТ также отмечалось увеличение значения вагосимпатического индекса (LF/HF) (р < 0.01). Увеличение данного параметра происходило за счет прироста LF компонента. Однако повышение вагосиматического индекса (LF/HF) не превышало 2.2 у.е. и может свидетельствовать о благоприятных стимулирующих изменениях вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы.

В группе девочек-симпатотоников обнаружены значимые изменения значения общей мощности спектра (ТР) (p = 0.03). Значительную долю спектра до курса СКТ составлял низкочастотный компонент LF (LF > VLF > HF). После курса СКТ отмечалось увеличение значения общей мощности волн (ТР) за счет прироста параметров мощности волн высокой частоты (HF) (р < 0.01). Это указывает на рост парасимпатического влияния на вегетативный контроль сердечно-сосудистой системы. В ряде работ [24–26] отмечается, что при посещении спелеоклиматической камеры под действием аэроионов происходит усиление движений ворсинок мерцательного эпителия трахеи и бронхов, улучшая тем самым мукоцилиарный клиренс, а химические составляющие соли изменяют электролитный баланс гладкомышечных волокон, происходит релаксация и повышение числа полноценно вентилируемых альвеол и, как следствие, увеличение дыхательного объема и прирост мощности волн высокой частоты (HF) за счет смещения баланса LF/HF в сторону парасимптического компонента [27]. Также отмечалась тенденция к росту мощности волн очень низкой частоты (VLF) (VLF > LF > HF), которая демонстрирует активность симпатического подкоркового центра регуляции. Вместе с тем, рост значений общей мощности спектра (ТР) отмечается при повышении адаптационных резервов организма, так как этот критерий выражает суммарный эффект воздействия на сердечный ритм всех регуляторных уровней. Отмечено также снижение значения вагосимпатического индекса (LF/HF) до нормальных значений в группе девочек-симпатотоников. Снижение параметров вагосиматического индекса (LF/HF) (р < 0.01) наблюдалось и в группе мальчиков-симпатотоников, что указывает на восстановление вегетативного равновесия и увеличение адаптационных резервов организма ребенка вследствие привыкания к микроклимату сильвинитовых комнат.

У детей в ходе прохождения курса спелеоклиматотерапии отмечается восстановление измененных функций организма за счет физиологических механизмов, в результате чего происходит повышение функциональных запасов и перестройка механизмов компенсации, стимуляция и активация важнейших реакций. Отмечается снижение напряжения функционирования физиологических систем, снижается объем использования компенсаторных механизмов.

При непосредственном влиянии отдельных факторов микроклимата (природных физических факторов калийных солей) может происходить активация симпатического отдела ВНС, и как результат стимулируются адаптационные резервы организма [7, 10, 18, 26]. Спелеокамера имеет свой относительно стабильный микроклимат, комплексное воздействие факторов этого микроклимата на организм человека осуществляется по принципу гормезиса. Понимание воздействия лечебной среды спелеотерапии на организм человека и его ответа на это воздействие должно базироваться на фундаментальных исследованиях физиологических проблем ответа организма на внешние факторы. Существует большое количество научных исследований, демонстрирующих наличие механизмов биологической защиты, которые запускаются стрессовыми, но субпороговыми стимулами и достигают высшей точки в защите, восстановлении и улучшении биологических систем организма на молекулярном, клеточном и организменном уровнях. Существует ряд терминов с похожими значениями, которые использовались для определения этих природных явлений [28]. Особое внимание следует уделить концепции гормезиса. Гормезис как вариант ответной реакции организма на определенную дозу объясняется законом Арндта-Шульца, который гласит, что слабые раздражители действуют на процессы в организме возбуждающим образом, сильные — могут тормозить, а экстремально большие — парализуют. Каждый человек в ежедневных повседневных реалиях адаптирован к влиянию обычного (фонового) диапазона интенсивности доз того или иного фактора (температура, влажность, радиация и т.д.). Нормальная реакция организма на воздействие фонового диапазона воздействия при этом соответствует фоновому состоянию здоровья. Уменьшение уровня интенсивности этого воздействия практически до полного непривычного нам отсутствия действия фактора может быть причиной расстройства жизненных функций и смерти. При этом организм, попадая в зону слабоинтенсивного воздействия, близкую к фоновому, но отличную от полного нуля, начинает активизировать все свои адаптационные резервы. Поэтому интенсивность малой, но не нулевой дозы слабоинтенсивного воздействия какого-либо внешнего фактора или их комплекса стимулирует компенсаторно-приспособительные силы и адаптационные возможности организма. Это и есть гормезис — стимуляция адаптации малыми и сверхмалыми дозами воздействия [14]. Согласно этому принципу, биологическому закону Арндта-Шульца, ответная реакция на раздражитель определяется его интенсивностью. Зона гормезиса определяется адаптационными возможностями организма. Увеличение интенсивности воздействия внешней среды выше определенных пределов, т.е. превышающее адаптационные возможности организма, способно привести к угнетению деятельности внутренних органов и организма в целом, а при достижении летальной интенсивности воздействия — к гибели организма. Согласно принципу гормезиса, снижение интенсивности внешнего воздействия менее диапазона, к которому организм адаптирован, также способно угнетать его деятельность [29, 30]. При кратковременном воздействии (десятидневный курс) спелеоклиматотерапии происходит умеренная стимуляция адаптационных возможностей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследование механизмов влияния спелеоклиматотерапии на вариабельность сердечного ритма практически здоровых детей младшего школьного возраста по спектральным данным показало, что результаты воздействия сильвинитовым микроклиматом обусловлены начальным вегетативным статусом ребенка. Следует учитывать механизмы воздействия спелеоклимата и целесообразность его применения в коррекции состояний, связанных со смещением вегетативного баланса. По мнению некоторых авторов [27], повышение вагосиматического индекса (LF/HF) выше нормативных показателей может свидетельствовать о дезадаптивных изменениях вегетативной регуляции. У школьников при исходной ваго- и нормотонии после курса спелеоклиматотерапии выявлялась активация симпатической нервной системы в результате неспецифических ответных реакций организма ребенка на новые условия, что согласуется с данными [31] о том, что на различных этапах развития ребенка ВНС включает своеобразные лимитирующие факторы адаптационных реакций при действии раздражителей различной природы.

Основной составляющей, обеспечивающей модулирующее воздействие спелеоклиматотерапии, является принцип гормезиса. Происходит перестройка системы регуляции в результате адаптации, что и обуславливает положительный эффект спелеоклиматотерапии.

После курса спелеоклимататотерапии при исходной симпатикотонии происходит процесс адаптации к микроклимату сильвинитовой камеры посредством мобилизации защитных систем организма и снижения активности симпатического отдела ВНС. Кроме того, следует принимать во внимание возможность профилактического действия микроклимата спелеоклиматической камеры в качестве метода расширения адаптационных возможностей организма за счет повышения его функциональных резервов.

Таким образом, по данным исследования можно рассматривать спелеоклиматотерапию как метод профилактики и коррекции дезадаптационных изменений организма с учетом исходного функционального состояния организма.

Этические нормы. Все исследования проведены в соответствии с принципами биомедицинской этики, сформулированными в Хельсинкской декларации 1964 г. и ее последующих обновлениях, и одобрены локальным этическим комитетом Воронежского государственного медицинского университета им. Н.Н. Бурденко (Воронеж), протокол № 1 от 26.01.2018 г.

Информированное согласие. Каждый участник (или его законный представитель) исследования представил добровольное письменное информированное согласие, подписанное им после разъяснения ему потенциальных рисков и преимуществ, а также характера предстоящего исследования.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией данной статьи.

About the authors

O. V. Komissarova

Author for correspondence.
Email: ov-komissarova@yandex.ru
Russian Federation, Voronezh

E. V. Fomina

Email: ov-komissarova@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files