Дата публикации: 01.03.2023
DOI: 10.51871/2782-6570_2023_02_01_1
УДК 573.2
ОСОБЕННОСТИ СЕЗОННЫХ БИОРИТМОВ ФУНКЦИЙ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ У СТУДЕНТОВ-ПЕРВОКУРСНИКОВ
И.С. Кальбердин, А.Н. Инюшкин
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, г. Самара, Россия
Аннотация. Несмотря на значительный объем эмпирических данных о влиянии суточных ритмов на функциональные системы организма человека, роль сезонных биоритмов
изучена является недостаточно изученной. Цель настоящей работы заключалась в выявлении особенностей сезонных биоритмов функций сердечно-сосудистой системы у студентов-первокурсников. Результаты эксперимента, длившегося 2 года с достаточно однородной группой студентов, позволили выявить значимые сезонные колебания показателей сердечно-сосудистой системы, что указывает на необходимость их учета в организации учебно-воспитательного процесса с данным контингентом исследованных лиц.
Ключевые слова: биоритмы, времязадатели, адаптационный потенциал.
FEATURES OF SEASONAL BIORHYTHMS ASSOСIATED WITH THE CARDIOVASCULAR SYSTEM FUNCTION IN FIRST-YEAR STUDENTS
I.S. Kal‘berdin, A.N. Inyushkin
Samara University, Samara, Russia
Annotation. Despite a significant amount of empirical data on the influence of circadian rhythms on the functional systems of the human body, the role of seasonal rhythms has not been studied enough, in our opinion. The purpose of this work was to identify the features of seasonal biorhythms associated with functions of the cardiovascular system of first-year students. The results obtained show significant seasonal fluctuations of the cardiovascular system’s indicators, which indicates a need to consider these indicators in the arrangement of the educational process for the studied group.
Keywords: biorhythms, zeitgebers, adaptive potential.
Введение. К настоящему времени накоплен большой объем хронобиологических данных об особенностях ритмической организации физиологических систем организма человека и животных. Физиологические системы млекопитающих (нервная, сердечно-сосудистая, дыхательная, пищеварительная, выделительная, репродуктивная) характеризуются наличием в них большого количества циркадианных, ультрадианных и инфрадианных биоритмов, взаимодействующих между собой [1]. Наиболее изученными среди большого разнообразия биологических ритмов являются циркадианные (от лат. circa – около, dies – сутки: околосуточные) физиологические, биохимические и поведенческие ритмы. Известно, что главный циркадианный осциллятор, задающий биоритмы многочисленным органам и функциональным системам организма, включая структуры центральной нервной системы, располагается в супрахиазматическом ядре гипоталамуса [2].
Современный человек зачастую пытается пренебрегать многими ритмическими факторами природы, такими как солнечный свет, суточные, сезонные, и другие времязадатели, хотя программа эндогенных биоритмов заложена в генетическом коде организма. Попытки произвольного рассогласования биоритмов и внешних геофизических и социальных ритмических факторов могут приводить к нарушениям регуляторных физиологических механизмов организма, в конечном результате – к появлению расстройств и патологических нарушений [3].
Цель настоящей работы заключалась в выявлении особенностей сезонных биоритмов функций сердечно-сосудистой системы у студентов-первокурсников.
Методы и организация исследования. Исследование сезонных ритмов на людях представляет объективные трудности, связанные с тем, что очень трудно организовать стандартизированные измерения функциональных состояний и установить для них какие-то жёсткие временные рамки их проведения.
Исследования выполнены на выборке, состоящей из 44 студентов мужского пола в возрасте от 18 до 20 лет, обучающихся в Самарском университете в 2020-2022 гг. В первый год (2020-2021 гг.) тестирования были контрольными, повторные 2021-2022 гг. – экспериментальные. Для обследования выбраны общепринятые методики тестирования: пульсометрия и измерение артериального давления (САД – систолическое давление, мм рт. ст.; ДАД – диастолическое давление, мм рт. ст.).
Оценка восстановительных свойств сердечно-сосудистой системы (ССС) была проведена методом функциональной пробы Руфье. Этот индекс рассчитывали по формуле:
где: Р1 – частота сердечных сокращений (ЧСС) в покое за 15 с; Р2 – ЧСС за 15 с после физической нагрузки (30 приседаний за 1 минуту); Р3 – ЧСС за последние 15 с первой минуты восстановления.
Оценка восстановительных свойств сердца: ПР<0 – великолепная работа сердца; от 0 до 5,0 – сердце работает отлично; 5,1-10,0 – хорошо; 10,1-15,0 –удовлетворительно; >15 – неудовлетворительно.
Оценка вегетативного тонуса организма осуществлялась расчетом вегетативного индекса Кердо (ВИК) по формуле:
где ДАД – диастолическое давление, мм рт. ст.; ЧСС – частота сердечных сокращений, уд/мин.
Оценка: ВИК>0 – преобладает симпатическое влияние; ВИК<0 – парасимпатическое влияние.
Интегральный показатель адаптационного потенциала (АП) рассчитывали в соответствии с формулой Баевского:
AП=0,011×ЧСС+0,012×САД+0,008×ДАД+0,14×В–0,009×mтела-0,009×Hтела–0,27
где ЧСС – частота сердечных сокращений, уд/мин; САД – систолическое давление, мм рт. ст.; ДАД – диастолическое давление, мм рт. ст.; mтела – масса тела, кг; Hтела – длина тела, см; В – возраст, лет.
Результаты интерпретируются следующим образом: значения АП меньше 2 с высокой валидностью соответствуют удовлетворительному уровню адаптации; в диапазоне от 2,1 до 3,0 – напряжению адаптации; от 3,1 до 4,0 – неудовлетворительному; от 4,1 и выше – срыву процесса адаптации [4].
Результаты подвергались статистической обработке с помощью вариационно-статистического и пакета программ SigmaPlot 12.5. Средние арифметические показатели ЧСС, ПР, АП представлены как средние арифметические (М) ± стандартные ошибки средней величины (δ). С помощью программы SigmaPlot 12.5 предварительно оценивали закон распределения изучаемых показателей с помощью критерия Шапиро-Уилка (Shapiro-Wilk test). Поскольку значения большинства зарегистрированных показателей не соответствовали закону нормального распределения, то при последующей статистической обработке полученных данных применяли методы дисперсионного анализа: ANOVA Post-hoc test (Bonferroni t-test). Уровень значимости различий в физиологических параметрах студентов определяли с помощью парного T-теста Стьюдента (Student’s T-test) в зимний (1), весенний (2) летний (3) сезоны в первый год обучения, и осенний (4) сезон во второй год обучения. Критическими считали различия при р≤0,05.
Результаты исследования и их обсуждение. Анализируя динамику биоритмических характеристик у студентов, мы учитывали тот факт, что во время учебы в вузе сессии и экзамены календарно связаны со сменой сезонов (зимняя и весенняя сессии), поэтому для снижения погрешностей измерения мы фиксировали показатели в межсессионный период, в дневное время в указанные временные интервалы (10.00-14.00 часов): зимний (январь-февраль), весенний (апрель-май), летний – после летней сессии (с середины июня и по июль), осенний (октябрь-ноябрь) сезоны[5].
Полученные данные представлены в таблице.
Таблица
Динамика показателей сердечно-сосудистой системы у студентов-первокурсников в различные сезоны года
|
Сезоны |
Зимний |
Весенний |
Летний |
Осенний |
|||||
|
Параметры |
М |
δ |
М |
δ |
М |
δ |
М |
δ |
|
|
ЧСС, уд/мин |
контр. |
89,97 |
11,76 |
84,75 |
9,31 |
81,66 |
12,00 |
75,07 |
7,22 |
|
экспер. |
90,31 |
10,3 |
85,3 |
8,24 |
82,56 |
12,00 |
75,44 |
6,07 |
|
|
САД, |
контр. |
132,89 |
8,25 |
129,72 |
8,84 |
127,06 |
9,60 |
123,79 |
5,92 |
|
экспер. |
129,5 |
5,34 |
126,7 |
7,21 |
126,0 |
6,61 |
123,8 |
3,2 |
|
|
ДАД, |
контр. |
80,56 |
7,01 |
76,30 |
4,41 |
72,10 |
7,59 |
75,26 |
4,96 |
|
экспер. |
78,16 |
6,91 |
74,45 |
4,33 |
71,08 |
5,52 |
74,26 |
4,22 |
|
|
ПД, |
контр. |
13,93 |
3,78 |
12,25 |
3,69 |
11,65 |
4,06 |
9,62 |
4,03 |
|
экспер. |
12,22 |
3,88 |
11,06 |
3,23 |
10,85 |
3,86 |
8,52 |
3,83 |
|
|
ВИК, усл.ед. |
контр. |
8,65 |
11,05 |
7,95 |
10,77 |
9,86 |
10,51 |
-1,26 |
8,96 |
|
экспер. |
7,22 |
9,05 |
6,99 |
8,98 |
7,54 |
9,71 |
-1,54 |
3,25 |
|
|
АП, усл.ед. |
контр. |
0,93 |
0,22 |
0,62 |
0,38 |
0,69 |
0,25 |
0,64 |
0,13 |
|
экспер. |
1,47 |
0,30 |
0,55 |
0,19 |
0,50 |
0,17 |
0,44 |
1,00 |
|
Примечание: ЧСС – частота сердечных сокращений, САД – систолическое артериальное давление; ДАД – диастолическое артериальное давление; ПД – пульсовое давление; ВИК – вегетативный индекс Кердо; АП – адаптационный потенциал; контр. – контрольное измерение; экспер. – экспериментальное измерение
ЧСС является достаточно вариабельным показателем, чутко реагирующим на внешние и внутренние факторы. Выявленная тахикардия стала самым распространенным видом функционального отклонения нормы, особенно в первое наше обследование. Снижение значений тахикардии к концу учебного года показывают тенденцию к нормализации деятельности сердца, и на наш взгляд данное изменение было
обусловлено внутренними факторами (рис. 1).
Рис. 1. Динамика частоты сердечных сокращений у студентов в разные сезоны (p<0,01)
Обследованные студенты-первокурсники имели в зимний сезон значения артериального давления выше нормы, что характеризовалось гипертензией по систолическому и диастолическому типу. К первой сессии 2 курса большинство из них имели показатели АД в рамках нормы.
В качестве важной характеристики состояния сердечно-сосудистой системы многими авторами рассматривается индекс Кердо, который традиционно используется в качестве показателя соотношения тонуса симпатической и парасимпатической нервной системы. Поскольку деятельность сердца и сосудистый тонус зависят от вегетативных регулирующих симпатических и парасимпатических влияний, индекс Кердо в нашем случае использовали для сезонной оценки состояния сердечнососудистой системы. Отрицательные значения индекса свидетельствуют о преобладании парасимпатического влияния на систему кровообращения, а положительные – симпатического [6].
Проведенные исследования показали, что вегетативный баланс во всех группах в зимне-весенний и весенне-осенний периоды сдвигался в сторону преобладания симпатической активности (увеличивался показатель ВИК), а в летне-осенний период – в сторону преобладания парасимпатической (р<0,01) (рис. 2).
Рис. 2. Динамика вегетативного индекса Кердо и пульсового давления (М±δ) у студентов в разные сезоны
Примечание: результаты контрольного измерения – сверху, экспериментального измерения – снизу
Обнаружены значимые корреляционные связи (р<0,01) между сезонами по САД и ДАД по результатам парного T-теста Стьюдента, что отражено на рисунке 3.
Рис. 3 Корреляционные связи между показателями вегетативного индекса Кердо по парному T-тесту Стьюдента в контрольном и экспериментальном измерениях
Примечание: сплошные жирные линии – выраженные прямые связи (r=0,35–0,69)
Функциональное напряжение ССС, обнаруженное по пробе Руфье, отражается и на других показателях, в частности на адаптационных возможностях студентов. Комплексный критерий, отражающий приспособительные возможности организма студентов по АП, основан на системном подходе, и в нашем случае он рассчитывался как интегративный показатель, учитывающий возрастные и морфофункциональные особенности первокурсников. Эти особенности представлены в таблице и показывают, что организм студентов не испытывает затруднения, связанные с адаптацией к учебе.
Заключение. Эксперимент, длившийся 2 года с достаточно однородной группой студентов, позволил выявить значимые
сезонные колебания показателей сердечно-сосудистой системы, что указывает на необходимость их учета в организации учебно-воспитательного процесса с данным контингентом исследованных лиц.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Laje, R.The times of our lives: Interaction among different biological periodicities / R. Laje, P. V. Agostino, D. A. Golombek // Front. Integr. Neurosci. – 2018. – Vol. 12. – P. 10.
- Inyushkin, A. N. Circadian phase shifting of wheel running and modulation of spike activity in the rat suprachiasmatic nucleus by neuropeptide Y / A. N. Inyushkin, A. A. Petrova // Circadian Rhythms and Their Importance. – 2022. – pp. 161-194.
- Social jetlag: Misalignment of biological and social time / M. Wittmann, J. Dinich, M. Merrow, T. Roenneberg // Chronobiol. Int. – 2006. – Vol. 23. – Issue 1-2. – pp. 497-509.
- Баевский, P. M. Оценка адаптационных возможностей организма и риска развития заболеваний / P. M. Баевский, А. П. Берсенева. – М.: Медицина, 1997. – 236 с.
- Кальбердин, И. С. Особенности динамики физиологических показателей, характеризующих адаптационные возможности студентов-первокурсников в зависимости от инфрадианных (сезонных) биоритмов / И. С. Кальбердин // Международная междисциплинарная научно-практическая конференция «Молодежь и современная наука», 2021. – С. 30-37.
- Kerdo, I. An index calculated from blood circulation data to assess the vegetative tonus situation / I. Kerdo // Acta Neurovegetat. – 1966. – Vol. 29. – pp. 250-268.
REFERENCES
- Laje R., Agostino P.V., Golombek D.A. The times of our lives: Interaction among different biological periodicities. Integr. Neurosci, 2018, vol. 12, p. 10.
- Inyushkin A.N., Petrova A.A. Circadian phase shifting of wheel running and modulation of spike activity in the rat suprachiasmatic nucleus by neuropeptide Y. Circadian Rhythms and Their Importance, p. 161-194.
- Wittmann M., Dinich J., Merrow M., Roenneberg T. Social jetlag: Misalignment of biological and social time. Int, 2006, vol. 23, issue 1-2, pp. 497-509.
- Baevskij R.M., Berseneva A.P. Evaluation of the adaptive capacity of the body and the risk of developing diseases. Moscow: Meditsina, 1997. 236 p. (in Russ.)
- Kal’berdin I.S. Features of the dynamics of physiological indicators characterizing the adaptive capabilities of first-year students depending on infradian (seasonal) biorhythms. Youth and Modern Science: International Interdisciplinary Scientific and Practical Conference, 2021. pp. 30-37. (in Russ.)
- Kerdo I. An index calculated from blood circulation data to assess the vegetative tonus situation. Acta Neurovegetat, 1966, vol. 29, pp. 250-268.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Игорь Сергеевич Кальбердин – аспирант, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Инюшкин Алексей Николаевич – доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедры физиологии человека и животных, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS:
Igor’ Sergeevich Kal’berdin – Post-Graduate Student, Samara University, Samara, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Aleksej Nikolaevich Inyushkin – Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of the Department of Human and Animal Physiology, Samara University, Samara, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Для цитирования: Кальбердин, И. С. Особенности сезонных биоритмов функций сердечно-сосудистой системы у студентов-первокурсников / И. С. Кальбердин, А. Н. Инюшкин // Российский журнал спортивной науки: медицина, физиология, тренировка. – 2023. – Т. 2. – № 1. DOI: 10.51871/2782-6570_2023_02_01_1
For citation: Kal’berdin I.S., Inyushkin A.N. Features of seasonal biorhythms associated with the cardiovascular system function in first-year students. Russian Journal of Sports Science: Medicine, Physiology, Training, 2023, vol. 2, no. 1. DOI: 10.51871/2782-6570_2023_02_01_1