Первый блок включал методы оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы, а также вегетативной и центральной регуляции. Для этого использовались:
1. Собственно анализ электрокардиограммы. Оценивались: предсердный комплекс (длительность зубца Р и интервал Р-Q (c)), желудочковый комплекс (длительность интервала Q-R, комплекса QRS, интервала Q-T и ST (AST/AT)), а также длительность интервала T-P (диастола). Часть исследований проведено на аппаратуре «Кардиоритмограф», разработанной ООО «Интокс», СПб, которая позволила одновременно в непрерывном режиме регистрировать ЭКГ и артериальное давление (АД). Прибор регистрации давления основан на методике непрерывного измерения артериального давления с использованием пальцевого датчика, разработанного Я. Пензяном.
2. Для оценки функционального состояния (ФС) сердечно-сосудистой системы (ССС) и регуляторных систем (автономного и центрального контуров регуляции) применяли метод вариационной пульсометрии (по Баевскому, 1984).
3. Для оценки напряженности регуляторных систем использовали спектральный анализ сердечного ритма. (Григорьев, Баевский, 2001). Регистрация ЭКГ осуществлялась на компьютеризированном кардиографе (Cardio-99, АПРИ, Биофизприбор, СПб).
4. Метод дифференциальной сфигмограммы позволил одномоментно регистрировать сердечный ритм и периферический сосудистый тонус, что дало возможность изучить согласованность двух важнейших звеньев обеспечения нырятельной реакции. Запись дифференциальной сфигмограммы осуществляли посредствам программно приборного комплекса «АПДК» (разработан в ИЭФиБ им. И.М. Сеченова РАН под руководством д. б. н.. В.П. Нестерова).
Артериальное давление регистрировалось посредством сфигмотермоманометра СТМ-01 (производство Биофизприбор).
5. Для описания нырятельной реакции применяли разработанную автором методику (Баранова и др., 2005). При этом использовались показатели: латентное время развития рефлекторной брадикардии (l c), выраженность брадикардии (ВБ отн. ед.), скорость нарастания брадикардии (V отн. ед), время появления максимального кардиоинтервала (tmax, c), время восстановления сердечного ритма после ХГВ (L c), время апноэ (T c). Для оценки устойчивости к ХГВ применялся показатель устойчивости (Ухгв, баллы).
Второй блок охватывал методы, связанные с изучением системной гемодинамики при реализации нырятельной реакции и ее изменение под влиянием адаптации к ХГВ.
Для оценки кровотока в предплечье и голени использовался метод реовазографии (РВГ), в рук - фотоплетизмограммы (ФПГ); интегральный кровоток определялся методом интегральной реовазографии (по Кубичеку и Тищенко); мозговой кровоток - методом реоэнцефалографии; кровоток легочной артерии - методом реографии легочной артерии. Регистрацию реограмм осуществляли с помощью реоанализатогра «РЕАН-ПОЛИ» (Таганрог).
Для оценки гемоликвородинамики использовался методический подход, разработанный Ю.Е. Москаленко, который заключался в комбинированной одномоментной регистрации и сопоставления записей транскраниальной допплерограммы (ТКДГ) и Био-Импеданса. Сопоставление паттернов пульсовых волн Б-Имп и ТКДГ при их одновременной регистрации открывает возможность для оценки состояния внутричерепной ликвородинамики. Правомерность данного подхода экспериментально подтверждена (Москаленко и др., 2001, 2004, Moskalenko et al., 2003, Moskalenko, Kravchenko, 2004). Регистрация мозгового кровотока осуществлялась с помощью приборного комплекса, состоящего из допплерографа «MultiDop-P» и реоплетизмографа «РПГ2-02», которые через аналогоцифровой преобразователь «MacLab-4» были соединены с компьютером «Macintosh IIsi».
К третьему блоку относились методы психологической и психофизиологической оценки статуса испытуемых. Оценивалось текущее функционального состояние психологической сферы (реактивная ситуативная тревожность испытуемых по тесту Спилбергера-Ханина, вегетативный коэффициент, тревожность, суммарное отклонение по цветовому тесту Люшера, устойчивость реакций и уровень функциональных возможностей по Лоскутовой). Индивидуально-типологические особенности определялись: экстра-интроверсия - по тесту Г. и С. Айзенк (2000), сила психологической сферы по возбуждению, торможению и ее подвижность - по тесту Я. Стреляу (2000), формально-динамические свойства индивидуальности - по тесту В.М. Русалова (Русалов, 1994); конституциональные индивидуально-психологические особенности - по тесту Кэттела (16PF-опросник). Физическую работоспособность испытуемых определяли по тесту PWC-170 (Кгм/кг). Для определения физической работоспособности детей использовался адаптированный тест (по методике Карпмана, 1969).
Четвертый блок представляли методы, позволившие оценить энергетический метаболизм, что было необходимо для оценки кислородосберегающего эффекта нырятельной реакции. Для этого использовались методы:
1. Пульсооксиметрия. Насыщение крови кислородом регистрировалось в исходном состоянии, во время ХГВ и после него до момента восстановления при помощи пульсоксиметра PALCO (модель 305 АС, США).
2. Потребление кислорода определяли методом оксиметрии в газообразных средах (выдыхаемого воздуха). Газоанализ осуществлялся при помощи микропроцессорного анализатора рО2-MF01 (ООО «Научно-производственный центр экологии и здоровья - ЦЭЗ).
В пятый блок вошли биохимические и гормональные методы. Характер метаболизма человека и особенности его изменений при ХГВ оценивали по балансу аэробных и анаэробных путей получения энергии.
1. О возможностях аэробной производительности судили по содержанию молочной кислоты в крови после физической нагрузки аэробного характера. Использовался экспресс метод - содержание молочной кислоты определялось энзиматическим колориметрическим методом. Забор крови и её анализ осуществлялся научными сотрудниками сектора биохимии СПб НИИФКа.
2. В серии наблюдений на курсантах ВМА содержание молочной кислоты определялось по реакции параоксидефинилом (Балаховский И.С. и др., 1973) 3. Содержание пировиноградной кислоты определялось модифицированным методом Умбрайта (Ивченко, 1969, Бабаскин, 1976) по образованию окрашенного гидразона в реакции с 2,4 - динитрофенилгидрозином.
4. Содержание эритроцитов и гемоглобина в крови определялись по общепринятым клиническим методикам.
5. Анализ биогенных аминов в крови (адреналин, норадреналин, серотанин) определяли с помощью высокоэффективной жидкостной хромотографии.
6. Уровни содержания в крови испытуемых гормонов устанавливали следующими методами: а) уровень инсулина и тестостерона определяли радиоиммунологическим методом; б) уровень тиреотропина, общего тироксина, общего трийодтиронина, кортизола - иммуноферментным методом с использованием тест-систем фирмы «Диаплюс» и фирмы «Иммунотех»
7. Прооксидантно-антиоксидантное равновесие в организме оценивали по содержанию в плазме крови конечных продуктов перекисного окисления липидов, а именно веществ, активных по тесту с 2-тиобарбитуровой кислотой (Mihara et al., 1980). Общая антиоксидантная активность определялась по изменению интенсивности хемилюминесценции рибофлавина (Владимиров и др.,1992, Бургомистров и др. 1997).
Исследования проведены на базе ВМА в лаборатории иммунологии и биохимии кафедры военно-полевой терапии.
Статистика. Для обработки экспериментального материала применяли методы вариационной статистики (прикладные программы Microsoft Exel). В случае нормального распределения выборки использовали тест Стьюдента. Для малых выборок использовали непараметрические методы для зависимых и независимых выборок, критерии Мана-Уитни и Уилкоксона. Для выявления корреляционной зависимости между исследуемыми параметрами использовали корреляционный и факторный (главных компонент) анализы.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Системообразующим фактором адаптационной доминанты при нырянии у животных и человека является «борьба за кислород». Как показали исследования, у человека также как у ныряющих млекопитающих, ныряние сопровождается комплексом рефлекторных сердечно-сосудистых реакций (Elsner, Gooden, 1982, 1994) направленных на более экономное, рациональное использование кислорода. Кислородосберегающий эффект этих реакций обеспечивается за счет замедления кровотока (а следовательно и кислородоотдачи), благодаря рефлекторно развивающейся брадикардии при погружении, уменьшении кровоснабжения устойчивых к недостатку кислорода структур организма (кожи, мышц, желудочно-кишечного тракта), посредством вазоконстрикции периферических сосудов и селективного перераспределения крови к наиболее уязвимым к гипоксии органам - мозгу и сердцу. Априори можно предположить, что адаптация к ХГВ должна сопровождаться активацией именно этих «рудиментарных» у нетренированного к нырянию человека механизмов защиты от гипоксии.
Особенность адаптации человека к гипоксии ныряния посредством холодо-гипокси-гиперкапнической тренировки на первом срочном этапе этого процесса заключается в ограниченной активации стресс реализующего симпато-адреналового звена при одновременной активации парасимпатических влияний. Это обусловлено тем, что доза воздействия регулируется испытуемым самостоятельно, в соответствии со своими возможностями, а также тем, что при нырянии перед организмом стоит задача не только в мобилизации своих резервов для борьбы с развивающейся гипоксией, но и в том, чтобы перейти на более экономный уровень метаболизма. Последнему способствует минимальное напряжение физиологических и психических функций. Это подтверждается данными спектрального анализа сердечного ритма (рис. 1).
7
Рис. 1. Показатели вариабельности сердечного ритма. А - исходное состояние; Б - при погружении лица в воду, В - на третьей минуте восстановления
гипоксия ныряние энергетический метаболизм
а - спектр мощности вариабельности сердечного ритма, по оси абсцисс - частота спектра (Гц), по оси ординат - мощность спектра (с2/Гц), б - гистограмма распределения кардиоинтервалов, по оси абсцисс - диапазоны величин кардиоинтервалов (мс), по оси ординат - количество кардиоинтервалов, попавших в соответствующий диапазон.
Во время ХГВ по сравнению с исходным состоянием, происходит достоверное увеличение мощности спектров: в области высокочастотного диапазона HF (от 0,15 до 0,4 Гц) и в области низкочастотного LF (от 0,04 до 0,15 Гц). При этом отношение спектров LF/HF изменяется незначительно. После апноэ, на третьей минуте восстановления, происходит уменьшение спектра мощности LF и увеличение мощности спектра HF. Величина отношения LF/HF соответственно уменьшается.
Сердечный компонент приспособительных реакций. Увеличение длительности кардиоинтервалов при ХГВ у человека также, как и у ныряющих животных (Галанцев, 1988) происходит преимущественно за счет увеличения диастолической фазы, которая может составлять 60-70% от времени всего сердечного цикла (длительность интервала Т-Р достоверно возрастает - р <0,01). Одновременно с этим происходит увеличение и систолической фазы, однако рост ее менее выражен. Q-T-интервал составляет 20-25% от времени сердечного цикла, зависит от его длительности и находится в пределах нормы. Значительное расширение систолической фазы Q-T, превышающей норму для соответствующего ритма, встречается редко у испытуемых, характеризующихся быстро развивающейся, ярко выраженной брадикардией (у 0,5%), но исключать вероятность этого факта из практики не следует. Есть предположение, что это связано с врожденным Q-T-cиндромом (Yohinaga, et al., 1999). При длительном апноэ (T>40 с) у 20% испытуемых встречается феномен миграции водителя сердечного ритма (исчезновение P-зубца); может также изменяться Т-зубец. При прекращении апноэ эти изменения быстро исчезают. Изменение автоматизма сердца при нырянии и при формировании устойчивой адаптации к ХГВ.
Рефлекторная брадикардия - наиболее яркий феномен нырятельной реакции, обусловлена усилением активности системы блуждающего нерва. Основываясь на современных представлениях о механизмах вегетативной регуляции деятельности сердца (Ноздрачев, 1983, 1987, 1991, 1993, Ноздрачев, Чумасов, 1999, Hiebert, Burch, 2003, Ноздрачев и др., 2005, Foster, Sheel, 2005) процессы, обеспечивающие этот феномен при реализации нырятельной реакции, можно представить в виде следующей схемы (рис. 2).
Сигналы, поступающие в ядро блуждающего нерва от холодовых и тактильных рецептивных полей лица, баро- и хеморецепторов сосудистого русла, частично механорецепторов дыхательной системы, а также экспираторных рецепторов дыхательного центра, будут повышать его тонус и усиливать отрицательное хронотропное действие на синоатриальный узел сердца. Усилению положительной хронотропной функции сердца во время реализации нырятельной реакции будут способствовать: импульсация, поступающая от инспираторных рецепторов дыхательного центра, а также от механорецепторов дыхательной системы; адренергические влияния постганглионарных симпатических нейронов, которые нарастают по мере увеличения длительности задержки на фоне усиления произвольного компонента регуляции дыхания с привлечением волевого усилия.