ЗАГАЛЬНІ ЕФЕКТИ ПЛАНЕТАРНИХ ГЕЛІОГЕОФІЗИЧНИХ ФАКТОРІВ У СЕРЦЕВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

Наявність чутливості організму до геліогеофізичних факторів (ГГФ), пов’язаних з сонячною активністю, надійно встановлена в багатьох дослідженнях [1]. Основний фізичний механізм впливу ГГФ на біосферу полягає в тому, що в результаті взаємодії випромінювання Сонця й сонячного вітру з магнітосферою й іоносферою варіації сонячної активності перетворюються до коливань електромагнітного фону середовища [2]. При цьому характерні частоти цих коливань є близькими до резонансних частот біологічних систем на різних рівнях організації [3]. Варіації електромагнітного фону середовища, які значною мірою обумовлені геліогеофізичними факторами, використовуються організмами в якості універсального датчика часу для синхронізації власної ритміки [4]. Найбільшу чутливість до ГГФ, як відомо, демонструють психіка та нервова система, система крові та, особливо, серцево-судинна система [2]. Не випадково саме загострення хвороб

серця (інфарктів міокарду, ішемічної хвороби тощо) тісно пов’язано з рівнем геомагнітної активності [5]. Показники серцево-судинної системи здорових людей на Півночі (артеріальний тиск, варіабельність серцевого ритму, тощо) також можуть бути пов’язані з ГГФ і суттєво впливати на стан організму, зокрема, працездатність і стійкість до стресу [6]. Оскільки в здорових осіб коливання фізіологічних показників залишаються в межах норми, для встановлення їхнього зв’язку з ГГФ потрібні спеціально організовані моніторингові дослідження. Окремим завданням таких досліджень є встановлення найбільш чутливих до ГГФ показників стану серцево-судинної системи.

Роботи, які з цього напрямку, стосуються, як правило, або моніторингу стану хворих осіб [7; 8], реакції яких на ГГФ, вочевидь, модифіковані хворобою, або є результатами спостережень за реакціями на ГГФ випробуваних в одному й тому ж місці [9 – 11]. Отже виявлені в них ефекти стресового впливу геомагнітних збурень на стан серцево — судинної системи не можуть бути повністю відокремлені або від вихідного патологічного стану організму, або від локальних особливостей інших погодних чи антропогенних впливів. Тому важливими умовами для встановлення біоефектів планетарних геліогеофізичних факторів є отримання однотипних результатів в умовах різних кліматичних і географічних зон.

Метою дослідження було встановити загальні ефекти впливу планетарних геліогеофізичних факторів на серцеву діяльність і визначення її показників, найбільше пов’язаних з ГГФ.

Установити планетарні ефекти ГГФ можливо завдяки проведенню синхронних однотипних вимірювань у різних географічних регіонах на достатньої кількості добровольців-випробуваних. Параметри, що реєструються, мають нести більше інформації про стан серця та його зміни при навантаженнях, ніж традиційні вимірювання артеріального тиску й пульсу, процедури вимірювань мають бути не обтяжуючими для випробуваних, займати небагато часу. Цім вимогам вдалося відповісти завдяки міжнародному проекту «Геліомед» (адреса в Інтернеті http://www. geliomed. kiev. ua), який створено за ініціативою М. В. Рагульської (ІЗМІРАН, Москва) та В. В. Вишневського (ІПММС НАНУ, Київ). У цьому тривалому експерименті за методикою Л. С. Файнзільберга [12] реєстрації й аналізу сигналу ЕКГ у фазовому просторі регулярно здійснюються вимірювання й розрахунок 18 показників стану серця здорових добровольців молодого та середнього віку. Синхронний (розкид моментів вимірювань не перевищував 3 години) для різних міст — учасників моніторинг дозволив акумулювати єдину базу даних, яка містить просторово-часову динаміку параметрів серцевого циклу організму людини в різних регіонах. Усі моніторингові групи проводили щоденну 4-разову реєстрацію сигналу ЕКГ у різних умовах: стані спокою, після психічного навантаження (стрес-тест, стимулюючий

зорово-моторні реакції в умовах обмеження часу), після дозованого фізичного навантаження (20 присідань за 30 секунд) та через 10 хвилин після навантажень. Отримання сигналу здійснювалося від першого відведення ЕКГ на програмно-апаратному комплексі «Фазаграф». На основі 30-секундної реєстрації ЕКГ у даній методиці обчислюються 18 показників: частота серцевих скорочень (ЧСС), варіабельність ЧСС, варіабельність форми кардіоциклів, процент нетипових кардіоциклів, кут орієнтації фазового портрету (відображає режим динаміки серцевої діяльності), коефіцієнт симетрії Т-зубця (відображає функціональне навантаження на міокард і ступінь його ішемізації), тривалості P, Q,R, S,T

— зубців, тривалості інтервалів P-Q(R), Q-T, S-T, QRS, відношення амплітуд Q/R, відношення площ P/R, T/R [11]. Попередні дослідження показали, що коефіцієнт симетрії Т-зубця може розглядатися як показник стрес-реакції; його зростання біля дат поодиноких геомагнітних збурювань спостерігалося не тільки після фізичного, але й психічного навантаження, а в стані спокою не було вираженим [11]. Проте цей результат потребує підтвердження на більшої кількості подій та в різних регіонах. Тому було проаналізовано багатоденні вимірювання в Сімферополі (29 осіб); Києві (31 особа) – під керівництвом Т. В. Подладчикової, В. В. Вишневського; Москві (27 осіб) – під керівництвом М. В. Рагульскої; Якутську (40 осіб) – під керівництвом С. М. Самсонова. Вимірювання охоплювали наступні діапазони дат: 4/03/2006-31/05/2006;

7/11/2006-28/12/2006; 22/03/2007-28/04/2007; 4/02/2008-30/04/2008. За даними ІЗМІРАН і NOAA за ці відрізки часу зареєстровано 28 дат початку відокремлених у часі геомагнітних збурювань (ГМЗ). За допомогою метода накладених епох [13] для кожного регіону отримувався характерний профіль показнику симетрії Т-зубця після психічного навантаження в діапазоні ±4 діб відносно дат ГМЗ. Також показники ЕКГ зіставлялися з динамікою сонячної активності (сонячного радіовипромінювання на довжіні хвилі 10,7 см) та геомагнітної активності (Ар-індекс) в діапазоні ±1 доба відносно дат вимірювань за допомогою методу множинної регресії в системі «Statistica 6» з метою встановлення показників ЕКГ, які найбільше пов’язані саме з ГГФ.

На рис. 1 показані середні профілі варіацій симетрії Т-зубця в діапазоні ±4 діб відносно дат геомагнітних збурювань у різних містах вимірювань; на рис. 2 показаний середній профіль симетрії Т-зубця, усереднений по всіх містах вимірювань.

варіац ії симетрії зубця Т варіац ії симетрії зубця Т

0.04

Москва

Київ

Якутьськ

Сімферополь

0.02

0.02

0.01

0 0

-0.02

-0.01

-0.04

-0.02

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

доби відносно дат ГМЗ

Рис. 1. Варіації коефіцієнту симетрії Т-зубця ЕКГ здорових випробуваних після психічного навантаження в різних географічних регіонах в інтервалі ±4 діб відносно дат геомагнітних збурювань (нульова доба).

Було встановлено, що саме при вимірюваннях після психічного навантаження спостерігається найбільш схожа динаміка симетрії Т-зубця біля дат геомагнітних збурювань в усіх містах. Вірогідно, це пов’язано з тим, що додаткове навантаження психіки підсилює стресовий вплив геомагнітних збурювань на серцево-судинну систему.

симетрія Т-зубця ЕКГ ПСИХИЧНЕ НАВАНТАЖЕННЯ

Рис. 2. Сумарна (по всіх регіонах) динаміка коефіцієнта симетрії Т-зубця ЕКГ після психічного навантаження в інтервалі ±4 діб відносно дат геомагнітних збурювань (нульова доба).

Динаміка показників організму пов’язана не тільки з геомагнітними збуреннями, а також узагалі з динамікою космічної погоди, насамперед, з сонячною та геомагнітною активністю. Це витікає також із результатів множинної регресії показників ЕКГ з індексами СА й ГМА (табл. 1).

Таблиця 1

Зв’язки показників електрокардіограми з геомагнітною та сонячною активністю за результатами множинної регресії. Регресійні коефіцієнти та їхня статистична значущість.

Якутськ

Москва

Київ

Сімферополь

ГМА

СА

ГМА

СА

ГМА

СА

ГМА

СА

ЧСС

-0.006

-0.021

0.032

СА

ГМА

СА

ГМА

СА

ГМА

СА

ЧСС

-0.006

-0.021

0.032

30.157

0.044

-0.002

3-0.109

20.082

Варіабельність ЧСС

-0.005

-0.009

-0.042

0.028

1-0.051

3-0.081

-0.007

0.020

Варіабельність циклів

3-0.066

3-0.076

0.033

2-0.066

30.116

3-0.085

2-0.090

2-0.035

30.057

2-0.119

-0.044

1-0.067

1-0.061

-0.045

0.009

К-т симетрії Т-зубця

-0.007

-0.000

1-0.063

1-0.065

-0.039

30.105

0.039

0.026

Тривалість Р-зубця

-0.006

2-0.030

-0.035

-0.033

0.049

0.006

-0.013

0.021

Тривалість Q-зубця

0.030

0.021

0.021

3-0.352

0.049

0.007

-0.065

-0.202

Тривалість R-зубця

10.040

0.013

0.018

10.107

10.170

0.063

-0.075

-0.113

Тривалість S-зубця

20.113

0.014

10.168

20.234

0.092

0.152

0.007

-0.177

Тривалість T-зубця

20.059

-0.000

0.095

10.102

0.071

0.030

-0.012

-0.054

Тривалість P-Q(R)

-0.003

0.024

-0.020

30.308

-0.051

0.005

0.060

10.243

Тривалість Q-T

-0.032

-0.151

-0.273

0.116

-0.258

-0.307

-0.365

0.334

Тривалість S-T

-0.074

0.132

0.110

-0.091

0.111

0.090

0.324

-0.124

Тривалість QRS

-0.071

0.059

0.163

0.019

-0.099

0.146

0.202

-0.008

Віднош. амплітуд Q/R

-0.006

Тривалість QRS

-0.071

0.059

0.163

0.019

-0.099

0.146

0.202

-0.008

Віднош. амплітуд Q/R

-0.006

0.003

-0.000

3-0.091

0.050

1-0.048

-0.031

0.000

Відношення площ P/R

0.002

-0.016

0.002

20.076

-0.016

-0.014

Примітки до таблиці 1:

1) – рівень статистичної значущості внеску певного параметру до значення залежної змінної p<0.05; 2) – p<0.01; 3) – p<0.001.

ГМА – геомагнітна активність (усереднені значення Ар-індексу за ±1 добу відносно дат вимірювань); СА – сонячна активність (усереднені значення W-індексу «Числа Вольфу» за ±1 добу відносно дат вимірювань)

З геомагнітною активністю більше всього параметрів ЕКГ (7) достовірно пов’язані в Якутській групі; по 5 – у Московській та Київській, менше всього (2) – у Сімферопольській. Зменьшення кількості магніточутливих показників з Півночі на Півднь, очевидно, відповідає зменьшенню амплітуди коливань геомагнітного поля з вищих геомагнітних широт до нижчих. У роботі [14] за результатами комплексного обстеження різних систем організму було виявлено, що саме підвищена геомагнітна активність є провідним чинником хронічного стресу людини на Півночі.

Більше всього параметрів ЕКГ істотно пов’язані з СА в Москві (10), менше – у Києві (7) та Якутську (5), і найменше – у Сімферополі (3). Неясно, чим пояснити такий розподіл, проте, очевидно, що в південній точці вимірювань кількість істотних зв’язків з ГГФ найменша.

У всіх регіонах тільки два параметри ЕКГ істотно пов’язані з ГГФ

– варіабельність форми кардіоциклів та процент нетипових кардіоциклів; кількість останніх позитивно корелює в усіх регіонах з рівнем СА й ГМА. Варіабельність кардіоциклів негативно корелює як з ГМА, так і з СА, тільки в Якутську. Наявність універсальної чутливості цих показників серцевої діяльності до ГГФ, незалежно від розташування географічного регіону свідчить про напруження регуляторних систем організму з ростом ГМА й СА, а також про зв’язок електричної активності серця з ГГФ, що узгоджується з даними В. І. Хаснуліна [15]. Слід зазначити доцільність використання показників варіабельності форми кардіоциклів та проценту нетипових кардіоциклів для вивчення реакцій серцевої діяльності на ГГФ у різних географічних регіонах.

Таким чином, при синхронному тривалому моніторингу параметрів ЕКГ установлено зростання функціонального навантаження на міокард за добу до початку геомагнітного збурювання, максимально подібне для різних географічних регіонів при реєстрації ЕКГ після стрес — тесту. Серед показників ЕКГ варіабельність форми кардіоциклів та процент нетипових кардіоциклів пов’язані з ГГФ в усіх географічних регіонах.

Серед найближчих перспектив дослідження – розширення географії міст проведення моніторингу для отримання більш повної картини загальнопланетарних та специфічних для різних географічних зон біологічних ефектів ГГФ. Також є доцільним вивчення взаємодії впливу різних геліометеофакторів на стан організму, особливо факторів електромагнітно-акустичної природи (швидкість вітру, коливання атмосферного тиску, локальні геомагнітні та електричні явища тощо).

Література

1. Мартынюк В. С. У природы нет плохой погоды: космическая

погода в нашей жизни / В. С. Мартынюк, Н. А. Темурьянц, Б. М. Владимирский. – К.: Мастер-принт, 2008. – 212 с. 2. Владимирский Б. М. Влияние солнечной активности на биосферу – ноосферу (Гелиобиология от А. Л. Чижевского до наших дней) / Б. М. Владимирский, Н. А. Темурьянц. – М.: МНЭПУ, 2000. – 374 с.

3. Биологические эффекты солнечной активности: материалы междисциплинарного семинара (Пущино-на-Оке, 6-9 апреля 2004 г.)

/ Институт космических исследований РАН, Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Институт биофизики клетки РАН, ИЗМИРАН, Российская Академия Медицинских Наук. – М.: ИКИ, 2000.

– 51 с. 4. Космическая погода: ее влияние на биологические объекты и

человека : материалы межд. конф., 17 – 18 февраля 2005 г., Москва / под. ред. О. Ю. Атькова и Ю. И. Гурфинкеля. – М.: РАН, ОАО «Российские железные дороги», 2006. – 136 с. 5. Villoresi G. The influence of geomagnetic storms and man-made magnetic field disturbances on myocardial infarction in St. Petersburg (Russia) / G. Villoresi, Y. A. Kopytenko, N. G. Ptitsyna // Physica Medica. – 1994. – Vol. 10. – P. 107 – 117. 6. Кардиометеопатии на Севере / [ В. И. Хаснулин, А. М. Шурга, А. в. Хаснулина, Е. В. Севостьянова] – Новосибирск : СО РАМН, 2000. –

222 c. 7. Гелиобиологические исследования в кардиологии как метод изучения закономерностей распределения сердечно-сосудистых катастроф в их связи с гелиогеофизическими факторами / Е. Д. Рождественская, О. П. Пыльская, Г. В. Лямова] // Проблемы космической биологии. – 1989. – Т. 65. – С. 15 – 23. 8. Бреус Т. К. Медицинские эффекты магнитных бурь / Т. К. Бреус, Ф. И. Комаров, С. И. Рапопорт // Клиническая медицина. – 2005. – № 3. – С. 4 – 12. 9. Natural environmental associations in a 50-day human electrocardiogram / Delyukov A. Gorgo Y., Cornélissen G.] // Int J Biometeorol. – 2001. – Vol. 45, N 2. – P.

90–99. 10. Типы реакций сердечно-сосудистой и вегетативной нервной систем у людей пожилого возраста на квазипериодические гелиогеофизические события / П. Е. Григорьев, М. В. Рагульская, И. Б. Куцевол] // Пробл. старения и долголетия. – 2007. – Т. 16, № 4. – С. 311 –

320. 11. Вишневский В. В. Влияние солнечной активности на морфологические параметры ЭКГ сердца здорового человека / В. В. Вишневский, М. В. Рагульская, Л. С. Файнзильберг // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. – 2003. – № 3. – C. 3 – 12. 12. Пат. 24517

Україна, МКИ A61 B 5/024. Спосіб інтегральної оцінки поточного стану серцево-судинної системи людини / Л. С. Файнзільберг; заявник і патентовласник Міжнар. наук.-навч. центр інформ. технологій та систем НАН України. – № 97052323; заявл. 21.05.97; опубл. 30.10.98, Бюл. № 5.

13. Одинцов В. И. Роль секторной структуры ММП в геомагнитных, физико-химических и биофизических процессах /В. И. Одинцов, А. А. Конрадов // Геофизические процессы и биосфера. – 2005. – Т. 4. – № 1/2.

– С. 5–18. 14. Hasnulin V. I. Geophysical pertubations as the main cause of northern human stress / V. I. Hasnulin // Alaska Med. – 2007. – Vol. 49, Suppl. 2. – P. 237 – 244. 15. Хаснулин В. И. Здоровье человека на севере, электромагнитный механизм синхронизации эндогенных и внешних ритмов / В. И. Хаснулин, А. В. Хаснулина, Т. В. Волкова // Налоги и экономика. – 2005. – № 3 (63). – С.175 – 177.

Summary

In a synchronous monitoring of a functioning of the heart of healthy

individuals in the different Ukrainian and Russian cities (Kyiv, Simferopol, Moscow and Yakutsk) the universal effects of cosmic weather factors was found. In all cities at the day before the geomagnetic disturbances the

functional load on a myocardium is raising. It is specially revealed if electrocardiogram registered after a psychical stress-load. Among 18 parameters of ECG, the form variability of cardiac cycles and percent of non typical cardiac cycles are the most sensitive to the Solar and geomagnetic activity factors.

Материал взят из: Вісник Луганського національного університету імені Тараса Шевченка. Біологічні науки. № 2 (165)