Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 9
1.1 Современный взгляд на нервно-эндокринную регуляцию стресса 9
1.2 Функции лептина в организме человека 14
1.2.1 Физиологические и патологические аспекты действия лептина 15
1.2.2 Лептин и репродуктивная система 25
1.3 Функции грелина в организме человека 31
1.3.1 Влияние грелина на физиологические процессы 32
1.3.2 Грелин и репродуктивная система 45
1.4 Гонадотропные гормоны 46
ГЛАВА 2. Организация и методы исследования 50
2.1 Общая характеристика обследованных лиц 50
2.2 Исследование исходного тонуса ВНС 52
2.3 Методика исследования гормонов 56
2.4 Статистическая обработка результатов исследования 57
ГЛАВА 3. Результаты собственных исследований и их обсуждение 59
3.1 Содержание лептина и грелина у юношей и девушек в условиях фона 59
3.2 Содержание лептина и половых гормонов у юношей и девушек в условиях фона 65
3.3 Анализ корреляционных связей лептина, грелина, кортизола, инсулина и половых гормонов у юношей с различным исходным тонусом вегетативной нервной системы в условиях фона 69
3.4 Анализ корреляционных связей лептина, грелина, кортизола, инсулина и половых гормонов у девушек с различным исходным тонусом вегетативной нервной системы в условиях фона 73 CLASS ГЛАВА 4. Влияние эмоционального стресса 79 CLASS
4.1 Содержание лептина и грелина у юношей и девушек в условиях стресса 79
4.2 Содержание лептина, грелина и инсулина в условиях стресса и при действии пищевой нагрузки у юношей с различным исходным тонусом ВНС 85
4.3 Содержание лептина, грелина и половых гормонов у юношей и девушек в условиях стресса 95
4.4 Анализ корреляционных связей лептина, грелина, инсулина и половых гормонов у юношей с различным исходным тонусом вегетативной нервной системы 102
4.5 Анализ корреляционных связей лептина, грелина, инсулина и половых гормонов у девушек с различным исходным тонусом вегетативной нервной системы 106
Заключение 108
Выводы 114
Список сокращений и условных обозначений 115
Список литературы
- Физиологические и патологические аспекты действия лептина
- Исследование исходного тонуса ВНС
- Содержание лептина и половых гормонов у юношей и девушек в условиях фона
- Содержание лептина, грелина и инсулина в условиях стресса и при действии пищевой нагрузки у юношей с различным исходным тонусом ВНС
Введение к работе
Актуальность. На сегодняшний день существует много научных работ,
посвященных реализации стресс-реакции в организме человека (Щербатых
Ю.В., 2001; McKay K.A. et al, 2010; Львовская Е.И. с соавт., 2012 и др.).
Стресс может вызывать физиологические и патологические изменения в
организме (Селье Г., 1982; Судаков К.В., 2004; Шибкова Д.З., 2010 и др.).
Возникающее эмоциональное напряжение оказывает существенное влияние на
организм человека (Kayeetal J., 2004; Mraves B. et al., 2005) и может привести к
развитию сердечно-сосудистых, желудочно-кишечных, невротических
заболеваний (Кузнецов К.В. с соавт., 2007; Rhodesetal M.E., 2005).
Помимо традиционных осей, участвующих в приспособлении организма к изменяющимся условиям, выявлены новые энергетические субстраты, участвующие в адаптации организма при эмоциональном стрессе.
Остается недостаточно изученным вопрос о гендерных референсных значениях в содержании лептина и грелина в крови человека как в условиях фона, так и при действии эмоционального стресса. Существуют данные о содержании этих гормонов при метаболическом синдроме, беременности (Беркович О.А. и соавт., 2010; Sakurai T. et al., 2010), об участии пептидов в энергетическом гомеостазе, иммунной и репродуктивной системе (Tena-Sempere M., 2013), но изучение динамики лептина и грелина в условиях стресса, при действии пищевой нагрузки с учетом гендерных различий и в зависимости от исходного тонуса вегетативной нервной системы не проводилось.
Физиологическую роль лептина заключают в поддержании обратной
связи между центральной нервной системой и жировой тканью (Чагай Н.Б.,
Тумилович Л.Г., Геворкян М.А., 2008; Пасечник А.В. и соавт., 2011).
Установлено, что лептин выполняет роль адаптивного регулятора основного
обмена, на сегодняшний день лептин рассматривают в качестве одного из
ключевых элементов в физиологической системе, регулирующей массу тела
(Friedman J.M., Haiaas J.L., 1996; Philippe Froguel at al, 2013).
Известно, что лептин и грелин имеют реципрокные взаимодействия, которые проявляются на уровне гипоталамуса, где имеются специфические рецепторы к каждому из этих пептидов (Altman J., 2002). Выявлено, что лептин влияет на секрецию гонадотропинов (Чагай Н.Б. и соавт, 2008).
Грелин стимулирует потребление пищи и принимает участие в регуляции энергетического гомеостаза (Gualillo O., Lago F., Gmez-Reino J., Casanueva F., 2003), а также усиливает анаболизм и поддерживает гомеостаз (Chiesa C., Osborn J.F., Pacifico L. еt al., 2005).
В повседневной жизни студенты часто испытывают на себе воздействие
различных экстремальных факторов, как физических, так и психических.
Экзаменационный стресс является частой причиной эмоционального
напряжения. Экзаменационная сессия выступает многократно повторяющейся
эмоционально-стрессовой ситуацией, которая вызывает психические,
нейроэндокринные и вегетативные изменения в организме человека (Щербатых Ю.В., 2001), может нарушать вегетативную регуляцию сердечнососудистой системы (Умрюхин Е.А., Джебраилова Т.Д., 2001; Schepard J.D. et al., Absi M., et al., 2000). Известно, что вегетативная нервная система участвует в поддержании гомеостаза, а также в функционировании всех систем организма. Интерес представляют гендерные различия лептина, грелина и гонадотропинов у юношей и девушек с различным исходным вегетативным статусом в условиях эмоционального напряжения.
Исходя из изложенного выше, целью исследования является изучение влияния эмоционального стресса на динамику лептина, грелина и гонадотропинов у юношей и девушек с различным исходным тонусом вегетативной нервной системы.
Задачи исследования:
1. Выявить гендерные различия в содержании лептина, грелина и гонадотропинов в условиях фона у юношей и девушек с различным исходным тонусом вегетативной нервной системы.
-
Оценить специфику влияния эмоционального стресса на выделение лептина, грелина и гонадотропинов у юношей и девушек с различным исходным тонусом.
-
Определить влияние приема пищи на динамику выделения лептина и грелина у юношей с различным исходным тонусом вегетативной нервной системы в условиях фона и при действии эмоционального стресса.
-
Установить совместное влияние эмоционального напряжения и приема пищи на динамику лептина и грелина у юношей с различным вегетативным статусом.
Научная новизна исследования. Выявлены гендерные различия в содержании лептина, грелина, где модуляция максимальных значений лептина в условиях фона и при действии эмоционального стресса у юношей и девушек определяется активностью симпатического отдела вегетативной регуляции.
Впервые установлено, что эмоциональное напряжение нивелирует
вегетативные различия в содержании лептина у девушек, обусловленные
исходным тонусом; у юношей характер вегетативной регуляции сохраняется.
Установлено, что эмоциональный стресс приводит к повышению грелина у
девушек независимо от исходного тонуса вегетативной нервной системы; у
юношей ответные вегетативные реакции грелина сохраняются и
характеризуются снижением концентрации гормона.
Обнаружены разнонаправленные изменения в содержании лептина и грелина в условиях стресса, свидетельствующие о разных реакциях на дефицит энергетических и пластических ресурсов в зависимости от гендерной принадлежности.
Установлены гендерные различия стресс-лимитирующей лептиновой системы. В группе девушек при воздействии эмоционального стресса не сохраняется достаточный уровень лептина и отмечается снижение лютеинизирующего гормона при исходном парасимпатическом тонусе вегетативной нервной системы.
Прием белкового завтрака в условиях фона и при действии эмоционального напряжения моделирует энергетичесий обмен лептина, грелина и инсулина в межпищеварительный и постпрандиальный периоды.
Установлено, что содержание лептина зависит от исходного вегетативного тонуса обследованных юношей; содержание грелина изменяется вне зависимости от вегетативного статуса юношей; концентрация инсулина как в условиях фона, так и в условиях стресса изменяется с учетом вегетативных коррелят.
Теоретико-практическая значимость. Установленные половые
различия в содержании лептина, грелина и гонадотропинов в условиях
стресса, эмоционального напряжения и приема пищи позволяют
спрогнозировать гомеостатические изменения в организм с учетом гендерной принадлежности и исходного вегетативного статуса. Полученные в работе результаты расширяют представления о пермиссивной роли лептина для оптимальной работы репродуктивной системы.
Результаты исследования применяются в учебном процессе кафедры анатомии и физиологии человека Курганского государственного университета при чтении курсов по программам бакалавриата и магистратуры 06.04.01 Биология (Профиль «Физиология»), 49.04.01 Физическая культура (Профиль «Медико-биологическое сопровождение физической культуры и спорта»). Также полученные данные могут применяться врачами – гастроэнтерологами и гинекологами – при составлении здоровьесберегающих программ для юношей и девушек.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
В содержании лептина и грелина установлены половые различия как в условиях фона, так и при действии эмоционального стресса. Реципроктные взаимоотношения лептина и грелина не сохраняются в условиях эмоционального стресса.
-
Эмоциональный стресс нивелирует вегетативные различия лептина у
девушек; у юношей характер вегетативной регуляции сохраняется. В условиях
эмоционального напряжения у девушек происходит повышение грелина, а у юношей снижение независимо от исходного тонуса вегетативной нервной системы.
3. Эмоциональный стресс и прием пищи вызывает разнонаправленные изменения в содержании лептина и грелина в плазме крови. Ваготонус в условиях эмоционального напряжения определял сигнал «голода», а симпатический тонус «насыщения».
Апробация работы. Основные положения и результаты по теме
диссертации представлены на VII Сибирском съезде физиологов с
международным участием (27-29 июня 2012г., Красноярск); II Всероссийской
научно-практической конференции с международным участием
«Физиологические механизмы адаптации и экология человека» (23 октября
2012г., Тюмень); молодежной научно–практической конференции студентов,
аспирантов и молодых ученых «Наука XXI века: новый подход» (24 мая
2013г., Курган); программе «Умник» в Российской академии наук (30-31
октября 2014г.,); 11-м международном дисциплинарном конгрессе
«Нейронаука для медицины и психологии» (Судак, Крым, Россия, 2015).
Диссертационное исследование является фрагментом государственной программы: «Механизмы адаптации регуляторных систем, функций желудочно- кишечного тракта и органа зрения к действию эмоционального и мышечного напряжения у человека» (проект № 01201461713).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных статей, в том числе пять – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 134 страницах компьютерного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, списка литературы. Иллюстративный материал содержит 18 рисунков и 12 таблиц. Библиографический список включает 182 источника литературы, из них 119 публикаций зарубежных авторов.
Физиологические и патологические аспекты действия лептина
В последнее время понятию «стресс» и его нервно-эндокринной регуляции уделяют все большее внимание ученые разных стран. Стресс, по выражению Ю.Г. Чиркова (1988), абсолютно противоречив. Разработка проблемы стресса (эмоционального, психического, спортивного, производственного, космического, военного и др.) с позиций современной науки нашла свое отражение в работах, посвященных биохимическим (Виру А.А., 1981; Панин Л.Е., 1983; Робу А.И., 1989), физиологическим (Меерсон Ф.З., 1981, 1988; Федотов В.М., 1991), клиническим (Горизонтов П.Д., 1976; Короленко Ц.П., 1978), психофизиологическим и психологическим (Китаев-Смык Л.А., 1983; Космолинский Ф.П., 1976) аспектам его проявлений. Стресс – это неспецифическая реакция организма на действие различных раздражителей, представляющая определенный набор физиологических и биохимических изменений в организме человека. Г.Н. Кассиль схему стресса описывал так: каждое сильное воздействие на организм возбуждает кору и лимбико-ретикулярную систему головного мозга, вызывая высвобождение норадреналина. Понятие «стресс» было введено в 1936 г. Гансом Селье. Процесс регуляции стресса, описанный Г. Селье, включает в себя 3 стадии.
Стадия тревоги, или «фаза шока». На этой стадии усиливается работа эндокринной системы организма, происходят гормональные изменения, сопровождающиеся выбросом АКТГ (Селье Г., 1961; 1972). Данная стадия развивается сразу после действия раздражителя и рассматривается как приспособительная реакция организма на воздействие стресса. На данном этапе в организме человека происходит высвобождение норадреналина, который активизирует адренергические синапсы ретикулярной формации и гипоталамуса, тем самым вызывая общее возбуждение симпато-адреналовой системы и значительное усиление секреции и синтеза адреналина. В стадии тревоги участвует островковый аппарат поджелудочной железы, что проявляется в резком повышении выработки инсулина (Виру А.А., 1983). По данным Ф.И. Фурдуй и соавторов (1976), изменения, проявляющиеся на данной стадии, направлены не на приспособление к чрезвычайным воздействиям, а на осуществление защитной реакции.
Стадия резистентности проявляется в напряжении функциональных систем организма для приспособления его к новым условиям.
В результате действия сильного или часто повторяющегося раздражителя происходит истощение компенсаторных возможностей организма. Следствием этого является переход реакции тревоги или следующей стадии резистентности в фазу истощения. По данным Л.X. Гаркави (1979), реакция эндокринных желез близка той, которая наблюдается в первой стадии стресса. Для стадии истощения характерно нарушение приспособляемости организма к условиям существования и устойчивости к сильным раздражителям.
Стадия истощения наступает, если стрессоры продолжают действовать на организм. Это повторная реакция тревоги, но без стадии резистентности. В отличие от первой стадии, когда эти сигналы ведут к раскрытию резервов организма, в третьей стадии эти сигналы – призывы о помощи, которая может прийти только извне: либо в виде поддержки, либо в форме устранения стрессора, изнуряющего организм. Третья фаза характеризуется ослаблением и истощением симпатоадреналовой системы. Содержание адреналина в надпочечниках и поступление его в кровь снижаются. Во всех тканях уменьшается уровень предшественников катехоламинов (дофамина и ДОФА). Снижается уровень норадреналина в сердце и гипоталамусе, а содержание адреналина возрастает во всех отделах мозга, что связывают с повышенной проницаемостью гематоэнцефалического барьера. По мнению Л.Е. Панина (1983), в фазе истощения происходит срыв адаптивных регуляторных механизмов и организм гибнет вследствие невозможности адекватного энергообеспечения адаптационных процессов. В мозговых структурах нарастает оборот норадреналина, что проявляется не только в увеличении его синтеза, но и утилизации. Полагают, что скорость оборота норадреналина регулируется через М-и Н-холинорецепторы ацетилхолином, а также кортикотропином и кортикостероидами за счет усиления синтеза и регуляции ЦАМФ (Вальдман А.В. с соавт., 1979). Г.И. Косицкий выделяет четыре степени напряжения при развитии стресса (Мулик А.Б. с соавт., 1995). П.Д. Горизонтов (1979) в стресс-реакции выделяет две фазы: первая является неспецифической, формируется под влиянием нервной системы и не зависит от типа воздействия; вторая фаза – это гормонально зависимый процесс, который отражает специфические особенности воздействующего фактора. К.И. Погодаев (1976) определяет стресс как состояние напряжения или перенапряжения процессов метаболической адаптации головного мозга, ведущих к защите или повреждению организма на разных уровнях его организации посредством единых нейрогуморальных и внутриклеточных механизмов регуляции.
Стресс возникает при действии не только сильных или чрезвычайных раздражителей, но и слабых, длительно повторяющихся (Горизонтов П.Д. с соавт., 1983). В большинстве работ Г. Селье указывает, что стресс, как правило, возникает в ответ на сильный раздражитель, однако четких критериев интенсивности патогенного фактора не дает, что, по мнению Л.X. Гаркави с соавт. (1979), ведет к путанице и неправильному представлению о том, что стресс – общая неспецифическая адаптационная реакция на любой раздражитель.
И.А. Аршавский (1976) выделяет патологический и физиологический стресс. Различные представления о стрессе легли в основу определения, сформулированного Б.М. Федоровым (1991), который рассматривает стресс как генерализованную реакцию напряжения, угрожающую благополучию организма и требующую мобилизации его адаптационных возможностей со значительным расширением диапазона повседневных колебаний. В.Л. Марищук (1984; 1995) стрессом называет такое состояние организма, при котором происходит значимый выброс стероидных гормонов. М. Vigas (1980) рассматривает стресс как реакцию организма, вырабатывавшуюся в ходе филогенеза, на действие стрессоров, действительно или символически сигнализирующих об опасности нарушения его целостности. К.В. Судаков (1976) предполагает, что эмоциональный стресс возникает, когда не удается достичь результата, жизненно необходимого для удовлетворения биологических или социальных потребностей, и сопровождается комплексом сомато-вегетативных реакций и активацией симпатоадреналовой системы, мобилизующей организм на борьбу. В реакции симпатоадреналовой системы выделяют три фазы (Матлина Э.Ш., 1972; Кассиль Г.Н., 1976). По мнению В.В. Суворовой (1975), трудно обозначить различие между стрессом и эмоциональными реакциями. К.В. Судаков (1976) считает, что для эмоционального стресса характерно генерализованное распределение симпатических и парасимпатических возбуждений, приводящее у одних особей к нарушению деятельности сердечнососудистой системы, у других – к изъязвлению желудочно-кишечного тракта. В 1983 году П.Д. Горизонтовым был объяснен феномен реактивности организма в ответ на действие стрессора, который зависит от наследственности, возраста и т.д. А.В. Вальдман (1979), К.В. Судаков (1981), А.А. Филаретов (1992) эмоциональное напряжение рассматривают как центральный нейрогенный процесс, который возникает в коре и гипоталамо-лимбико-ретикулярных структурах головного мозга. Индивидуальные реакции в условиях стресса, а также распределение при этом симпатических и парасимпатических возбуждений отмечал К.В. Судаков (1998). Одну из главных ролей в реализации стресс-реакции в организме человека играет автономная нервная система, а также взаимодействие при этом симпатического и парасимпатического отделов (Л.Н. Смелышева, 2006). Э. Гельгорн (1966) в своих исследованиях описывает доминирование симпатического отдела в условиях физиологической нормы, но при этом отмечает определенный антагонизм с парасимпатическим отделом, при воздействии стресса говорит о взаимодействии этих двух систем. Е.А. Умрюхиным, Е.В. Быковой, Н.В. Климининой (1999) было установлено, что исходный уровень вегетативного статуса обусловливает особенности реагирования при эмоциональном воздействии. У парасимпатотоников и симпатотоников активно работают аэробные окислительные процессы, в то время как у лиц с эйтонией – анаэробные. В.В. Суворова (1975) высказала мнение о том, что именно симпатический отдел обеспечивает реализацию эмоционального напряжения, а вклад парасимпатического отдела проявляется в двигательной расторможенности и явлениями торможения в коре.
Исследование исходного тонуса ВНС
Исследование проводилось на базе ФГБОУ ВПО «Курганский государственный университет», лечебно-диагностического комплекса «Центр ДНК», лаборатории «Физиология экстремальных состояний» кафедры анатомии и физиологии человека в 2009–2015 гг. в рамках государственного задания Министерства образования и науки РФ «Механизмы адаптации регуляторных систем, функции желудочно-кишечного тракта и органа зрения к действию эмоционального и мышечного напряжения у человека» №01201461713.
В исследовании принимали участие 150 молодых людей и девушек – добровольцев, студентов факультета психологии, валеологии и спорта, факультета естественных наук и педагогического факультета Курганского государственного университета в возрасте 18–21 лет. Все добровольцы прошли углубленное медицинское обследование и по состоянию здоровья были отнесены к основной медицинской группе. Из них на основании ритмокардиографического тестирования согласно показателям вариабельности сердечного ритма были сформированы 3 группы (ваго-, нормо-, симпатотоники). Все исследования проводились при обязательном письменном согласии обследуемых студентов, соответственно биоэтическим нормам, рекомендованным Российским комитетом по биоэтике при Комиссии РФ по делам ЮНЕСКО. Допустимыми критериями включения в группу наблюдения являлось отстуствие острых или хронических заболеваний органов желудочно-кишечного тракта, в частности, заболеваний желудка, кишечника и поджелудочной железы. К критериям исключения отнесены эндокринные заболевания, в том числе сахарный диабет, заболевания центральной нервной системы, тяжелые соматические заболевания.
Исследование проводилось в два этапа. Первый этап проводился в дни обычных практических семестровых занятий в условиях фона, второй – в условиях эмоционального стресса (моделью стресса явилась экзаменационная сессия). У всех обследованных добровольцев было получено письменное информационное согласие на участие.
Данная модель, где в качестве вегетативных коррелятов изучаются параметры сердечно-сосудистой деятельности, часто используется для исследования влияния эмоционального напряжения на различные системы организма (Смелышева Л.Н., 1994; Умрюхин Е.А., Быкова Е.В., Климина Н.В., 1999; Ноздрачев А.Д., Щербатых Ю.В., 2000, 2001; Cohen I. et аl., 2000; Schepard J.D., 2000; Кузнецов А.П., 2004, 2007).
На сегодняшний день получены данные о том, что экзаменационный стресс может оказывать негативное влияние на нервную, сердечно-сосудистую и иммунную системы студентов (Maes M., Vander Planken M., Van Gastel A. et al., 1998; Deinzer R., Kottmann W., Forster P. et al., 2000).
У многих студентов в период сдачи экзаменационной сессии выявлены выраженные нарушения вегетативной регуляции, которые проявляются в виде повышения артериального давления, частоты сердечных сокращений и возрастания уровня психоэмоционального напряжения (Умрюхин Е.А., Быкова Е.В., Климина Н.В., 1999; Фаустов А.С., Щербатых Ю.В., 2000; Ноздрачев А.Д., Щербатых Ю.В., 2001).
По мнению М.В. Антропова (1968) и Ю.В. Щербатых (2000), эмоциональный стресс в виде экзаменационной сессии может приводить к активации симпатического или парасимпатического отделов вегетативной нервной системы, к развитию процессов, сопровождающихся нарушением вегетативного гомеостаза и неустойчивостью реакций сердечно-сосудистой системы на эмоциональный стресс. При этом стоит отметить и положительное влияние стресса, когда происходит мобилизация личностных резервов для преодоления психотравмирующей ситуации. Все происходящие в организме физиологические процессы, являющиеся реакцией на стрессовую ситуацию, требуют тщательного изучения. 2.2 Исследование исходного тонуса вегетативной нервной системы Исследования вариабельности сердечного ритма (ВСР) были начаты в СССР еще в начале 60-х годов одновременно в космической медицине (Баевский Р.М., Газенко О.Г., 1963) и клинической практике (Жемайтите Д., 1965; Баевский Р.М., Кириллов О.И., Клецкин С.З. 1984; Heart rate variability, 1996; Malliani A., Lombardi F., Pagani M., 1994; Malik M., Camm A.J., 1994; Данилова Н.Н., Астафьев С.В., 1999). В настоящее время статистические и спектральные методы анализа вариабельности сердечного ритма нашли широкое применение при исследовании возрастного становления регуляции сердечной деятельности (Ситдиков Ф.Г., Савин В.Ф., 1984, 1988; Зефиров Т.Л., 1999; Коркушко О.В. с соавт., 2002), для оценки активности отделов вегетативной нервной системы и определения вегетативного тонуса (Баевский Р.М., 1978; Баевский Р.М. с соавт., 2003; Надареишвили К.Ш. с соавт., 2002, 2004) и выраженности реакции организма на стрессорное воздействие (Баевский Р.М. с соавт., 1984, 1998; Курьянова Е.В., 2003; Алипов Н.Н. с соавт., 2005, 2006; Сальников Е.В. с соавт., 2007), в целях диагностики функциональных и патологических состояний и прогноза эффективности лечебно-профилактических мероприятий (Баевский Р.М. с соавт., 2003 и др.). Для определения индивидуальных вегетативных реакций студентов проводилось исследование вегетативного статуса по показателям математического анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР) (Баевский Р.М. с соавт., 1984, 2001, 2002).
Оценка показателей ВСР позволяет изучить состояние вегетативного статуса, общую активность регуляторных механизмов, баланс парасимпатической и симпатической нервной систем, активность сегментарных и надсегментарных структур, а также оценить адаптационные возможности организма человека (Вейн А.М. с соавт., 1991). Основная информация о состоянии систем, регулирующих ритм сердца, заключена в «функции разброса» длительностей кардиоинтервалов. Синусовая аритмия отражает сложные процессы взаимодействия различных контуров регуляции сердечного ритма. Наиболее простой моделью является двухконтурная модель регуляции сердечного ритма (Баевский Р.М., 1968).
О вариабельности ритма сердца судят по длительности RR-интервалов ЭКГ, так как зубец R, особенно во втором стандартном отведении, легко выделить из ЭКГ-сигнала при компьютерной обработке (Котельников С.А. с соавт., 2002). Для записи ЭКГ и анализа ВСР применялся серийно выпускаемый программно аппаратный комплекс «Варикард 2.51» (Семенов Ю.Н., 1996), программное обеспечение «Иским 6», разработанное в Институте внедрения новых медицинских технологий «Рамена» совместно с Институтом медико биологических проблем РАН. Ритм сердца регистрировали в утренние часы продолжительностью 5 мин во II отведении в положении сидя в течение 300 циклов. При анализе ЭКГ определялся ряд показателей: Мо – мода (мс) – наиболее часто встречающееся значение длительности интервала R–R , характеризующее активность гуморального канала регуляции; А Мо – амплитуда моды (%) – число значений интервалов, равных моде, к общему числу зарегистрированных комплексов, в процентах, отражающее активность симпатического отдела вегетативной нервной системы; MxDMn – вариационный размах (мс) – показатель разности между максимальным и минимальным значениями длительности кардиоинтервалов R–R, отражающий максимальную амплитуду регуляторных влияний, представляющих активность парасимпатического отдела; ИН – индекс напряжения (усл.ед.), являющийся интегральным показателем (ИН = АМо/2Мо MxDMn), характеризующим напряженность адаптационно-компенсаторных механизмов организма. По мнению некоторых авторов, индекс напряжения является достаточно чувствительным индикатором общей активации симпатической нервной системы организма человека при физической деятельности, эмоциональном стрессе, ряде различных соматических и психических заболеваний (Щербатых Ю.В., 2000; Смелышева Л.Н., 2007; Авилов О.В., Судаков К.В., 2008; Демидов В.А. с соавт., 2009). В качестве индикатора вегетативного баланса выбран индекс напряжения регуляторных систем (Щербатых Ю.В., 2001), который у ваготоников не превышал 30 усл.ед., при нормотонии находился в пределах от 31 до 120 усл.ед. и при симпатотонии – от 121 усл.ед. Значение ИН свыше 300 ед. может свидетельствовать о наличии сильного стресса, а также заболевании сердечнососудистой системы (Баевский Р.М., 1984; Ширяев О.Ю., 1999).
Трактовка данных показателей осуществлялась в соответствии с рекомендациями Европейского кардиологического и Северо-Американского обществ по электрофизиологии, а также с учетом методических рекомендаций отечественных авторов (Баевский Р.М., 2001; Котельников С.А., Ноздрачев А.Д. с соавт., 2002).
Содержание лептина и половых гормонов у юношей и девушек в условиях фона
У девушек с эйтонией также не установлено сильных положительных или отрицательных взаимодействий грелина, лептина, половых гормонов и кортизола. Положительные связи средней силы установлены между грелином и ЛГ (r=0,50; p 0,05). Между грелином и кортизолом, грелином и пролактином существует отрицательная слабая корреляция (r=-0,28;r=-0,14; p 0,05 соотв.).
В группе девушек-симпатотоников не было установлено сильных положительных или отрицательных взаимосвязей. Выявлена одна положительная средняя корреляционная взаимосвязь между грелином и лептином (r=0,31; p 0,05). Остальные связи носили слабый положительный и отрицательный характер.
У девушек-ваготоников взаимоотношения между лептином, половыми гормонами и кортизолом носили разнонаправленный характер. Так, между содержанием лептина, ЛГ и ФСГ выявлена положительная корреляционная связь средней силы (r=0,41; r=0,41; p 0,05 соотв.). Положительная корреляционная взаимосвязь наблюдается между лептином и кортизолом (r=0,16; p 0,05). Между лептином и пролактином наблюдается аналогичная ситуация, при которой корреляционная связь ослабевает (r=-0,18; p 0,05).
В группе девушек-нормотоников установлена отрицательная связь средней силы между лептином и кортизолом (r=-0,34; p 0,05), остальные корреляционные связи лептина и половых гормонов были отрицательной слабой силы.
У девушек с преобладанием симпатического тонуса вегетативной нервной системы корреляционные взаимоотношения лептина и кортизола, а также лептина и гормонов репродуктивной сферы были отрицательными слабой силы.
Деление обследованных девушек по тонусу вегетативной нервной системы позволило выявить типологические различия групп девушек.
Девушки с преобладанием симпатического тонуса вегетативной нервной системы показали сходную картину с девушками-нормотониками. С гормонами репродуктивной системы и кортизолом взаимосвязи были отрицательной слабой силы.
Кортизол образуется в надпочечниках и регулирует обмен воды и солей в почках. При этом кортизол повышает выработку инсулина, а также участвует в регуляции количества жиров в крови. В рамках нашего исследования интерес представляют корреляционные взаимоотношения кортизола с половыми гормонами у девушек с различным тонусом вегетативной нервной системы.
У девушек-ваготоников между кортизолом и пролактином установлена положительная средняя корреляционная связь (r=0,56; p 0,05). Корреляционные взаимоотношения между кортизолом и ФСГ также были отрицательными средней силы (r=-0,45; p 0,05); при этом между кортизолом и ЛГ выявлена отрицательная сильная корреляционная связь (r=-0,74).
Девушки с эйтонией показали несколько иную картину корреляционных взаимоотношений. Выявлены положительные средние корреляционные связи между кортизолом и ФСГ, между кортизолом и пролактином (r=0,17; r=0,26; p 0,05 соотв.).
В группе девушек с преобладанием симпатического тонуса нервной системы выявлена положительная корреляционная связь средней силы между кортизолом и пролактином (r=0,41; p 0,05); при этом между кортизолом и ФСГ выявлена также положительная связь, но уже слабой силы (r=0,19; p 0,05).
Во всех трех группах установлена общая закономерность изменения корреляционных связей. У всех девушек между кортизолом и пролактином установлена положительная корреляционная взаимосвязь, которая снижалась в ряду B C H.
Влияние пролактина на органы репродуктивной системы проявляется на всех уровнях регуляции. Пролактин, как и многие другие гормоны, имеет циркадный ритм с максимальным выбросом гормона во время ночного сна. В ходе нашего исследования также являлось актуальным изучение концентрации пролактина во взаимосвязи с половыми гормонами у девушек с различным исходным тонусом вегетативной нервной системы. В группе ваготоников положительных корреляционных связей не установлено, но между пролактином и ЛГ выявлена отрицательная связь средней силы (r=-0,55; p 0,05), а также отрицательная средняя корреляционная взаимосвязь установлена между пролактином и ФСГ (r=-0,43; p 0,05).
Несколько иная картина наблюдается в группе девушек-нормотоников. Так, положительная средняя корреляционная связь выявлена между пролактином и ЛГ(r=0,35; p 0,05), а корреляционная взаимосвязь между пролактином и ФСГ.
У девушек-симпатотоников в ходе изучения корреляционных взаимосвязей не было выявлено отрицательных корреляционных связей между пролактином и гормонами репродуктивной сферы. При этом все положительные корреляции были слабыми. Соотношение пролактина и ЛГ было положительно слабым (r=0,22; p 0,05).
Соотношение ЛГ и ФСГ у обследуемых девушек было различным в зависимости от исходного тонуса вегетативной нервной системы. Так, положительная корреляция средней силы установлена в группе ваготоников (r=0,59; p 0,05), затем по количественному отношению корреляционная связь ослабевает, но также остается положительно средней у девушек с преобладанием симпатического тонуса нервной системы (r=0,47; p 0,05), а у девушек с эйтонией корреляционная связь ослабевает до положительно слабой (r=0,27).
Таким образом, в каждой подгруппе девушек выявлены определенные особенности корреляционных взаимоотношений изучаемых гормонов в зависимости от исходного тонуса вегетативной нервной системы. В группе девушек с преобладанием парасимпатического отдела нервной системы выявлено наибольшее количество корреляционных связей. Между лептином и кортизолом корреляционные взаимоотношения отрицательной средней силы прослеживаются только в группе с ваготонией, в то время как между лептином, инсулином и половыми гормонами данных коррелятов не было установлено. В ходе анализа корреляционных взаимоотношений грелина, кортизола, инсулина и половых гормонов в группах нормо- и симпатотоников взаимосвязей также не было выявлено. При этом в группе девушек с ваготонией корреляционные связи между изучаемыми гормонами существуют и носят положительный и отрицательный характер средней силы.
Поэтому можно заключить, что лептин и грелин обладают центральным и периферическим действием на репродуктивную систему. Полученные нами данные согласуются с выводами исследований M. Caprio et al. (2001) о том, что действие лептина в основном направлено на гипоталамо-гипофизарный комплекс и на гормон-синтезирующую функцию яичников. Очевидным является факт прямой зависимости содержания лептина, грелина, кортизола, инсулина и половых гормонов от исходного вегетативного статуса нервной системы, в свою очередь это объясняет особенности протекания обменных процессов и изменение содержания стероидов.
Проведение корреляционного анализа выявило разное количество связей в группах юношей и девушек. Значительные различия установлены и в характере связей. Так, в группе юношей сильные корреляционные связи в равной степени преобладают в группе ваго- и симпатотоников. При этом в группе девушек при отслеживании общего количества связей выявлена следующая направленность: В C H.
При сравнении девушек и юношей с преобладанием парасимпатического отдела ВНС выявлена разнонаправленность корреляционных связей. Корреляционные взаимоотношения между грелином и лептином у юношей не выявлены, в отличие от девушек, у которых установлена положительная корреляционная связь средней силы (r=0,56). При анализе взаимоотношений юношей и девушек с доминированием симпатического отдела ВНС выявлены корреляционные изменения положительного и отрицательного характера слабой силы в обоих случаях.
При анализе корреляционных взаимоотношений грелина и половых гормонов нами установлено, что в группах юношей-симпатотоников больше, чем в остальных подгруппах, корреляционных связей отрицательной направленности, в то время как в группе девушек-симпатотоников не выявлено сходных корреляционных взаимоотношений. В группах юношей ваго- и нормотоников также выявлены отрицательные связи, но уже средней силы. Сходная картина складывается и при анализе взаимоотношений между лептином и половыми гормонами. Больше всего корреляционных связей обнаружно в группах юношей с крайними значениями вегетативного статуса, при этом в группах девушек нормо-и симпатотоников также не выявлено корреляционных взаимосвязей лептина и половых гормонов, однако в группе девушек-ваготоников такие связи имеются и по характеру они положительные и отрицательные средней силы.
Статистический и корреляционный анализ позволяет говорить о разнонаправленном характере корреляционных связей в зависимости от гендерных особенностей, а также от исходного вегетативного статуса нервной системы. Эти данные свидетельствуют о том, что группы с крайним значениями вегетативного баланса более лабильны к воздействию различных факторов.
Содержание лептина, грелина и инсулина в условиях стресса и при действии пищевой нагрузки у юношей с различным исходным тонусом ВНС
В литературе приводятся данные о пермиссивной роли лептина в функционировании гипоталамо-гипофизарно-яичниковой системы (Matkovic V., Ilich J.Z., Skugor M. еt al., 1997) и нарушении секреции гонадотропинов при низком уровне лептина, например, при чрезмерной физической нагрузке у женщин (Laughlin G.A., Yen S.S., 1999). Участие грелина в регуляции репродуктивных процессов обусловлено экспрессией его рецепторов в клетках эндометрия, плаценты, эмбриона (Gualillo O., Caminos J., Blanco M. et al., 2001). У юношей содержание гонадотропинов и пролактина имеет зависимость от уровня вегетативного регулирования, при этом выявлены достоверные изменения ЛГ у юношей-симпатотоников относительно лиц с превалированием ваго- и нормтотонуса. При этом концентрация лептина максимальна (р 0,05) у юношей данной подгруппы. У девушек взаимосвязи между лептином и гормонами репродуктивной панели носят другой характер. Максимальная концентрация лептина ассоциирована с симпатическим тонусом ВНС, при этом максимальные значения гонадотропинов также отмечаются у девушек этой подгруппы. Минимальные значения концентраций гонадотропинов в сыворотке крови обнаружены у девушек с преобладанием парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Можно сказать, что лептин и гонадотропные гормоны находятся в прямой зависимости друг от друга и обусловлены симпатическими влияниями нервной системы.
Характер вегетативной регуляции при воздействии эмоционального стресса различен у юношей и девушек. У девушек в условиях эмоционального напряжения вегетативные корреляты лептина не зависят от исходного тонуса вегетативной нервной системы, и нет достоверных межгрупповых различий в сравнении с фоновыми показателями. В группах юношей, наоборот, эмоциональный стресс сохраняет характер вегетативной регуляции. Вегетативная регуляция максимальных значений лептина у юношей осуществляется преимущественно симпатическими влияниями. Результаты собственных исследований по содержанию грелина при действии эмоционального стресса позволяют заключить, что количественные изменения и их характер зависят от гендерной принадлежности и исходного вегетативного статуса нервной системы.
В подгруппах девушек эмоциональный стресс повышал концентрацию грелина в зависимости от исходного тонуса вегетативной нервной системы. Таким образом, у девушек отмечалась универсальная адаптивная реакция в условиях стресса. Грелин, как маркер энергетического баланса в условиях эмоционального напряжения, является значимым фактором метаболического и энергетического дефицита.
У юношей ответные вегетативные реакции плазменного грелина сохранялись в условиях эмоционального стресса, что объясняет наиболее выраженную реакцию снижения концентрации грелина, обусловленной нормотонусом. Повышение уровня грелина у девушек в условиях эмоционального напряжения свидетельствует о более быстрой реакции на дефицит пластических и энергетических ресурсов. У юношей наблюдается обратная динамика изменения грелина, которая позволяет заключить особенность мужского организма при воздействии стресса использовать уже имеющиеся пластические запасы, стабилизируя метаболизм, тем самым не накапливать жировые отложения. Изменение половых гонадотропинов в условиях эмоционального напряжения носило разнонаправленный характер в зависимости от преобладающего исходного тонуса вегетативной нервной системы. Учитывая, что содержание ЛГ повышается при овуляции, можно заключить, что девушки ваготоники являются группой риска дизовуляторных расстройств, а у нормо- и симпатотоников сохранялась необходимая концентрация гормона для возникновения овуляции. В ходе собственных исследований обнаружена частичная синхронизация колебаний уровня лептина, грелина с половыми гормонами. Так, повышение плазменного грелина у всех девушек совпадало с повышением ФСГ и одновременно со снижением лютеинизирующего гормона, а следовательно, и овуляторной способности независимо от исходного тонуса. Также в обследованных девушек, что говорит о снижении способности репродуктивной функции вне зависимости от исходного тонуса. Полученные результаты частично совпадают с данными Ю.А. Панкова с соавт. (2008) о том, что лептин влияет на синтез половых стероидов путем прямого воздействия на клетки гранулезы яичников.
Эмоциональный стресс оказывал значительное влияние на работу репродуктивной системы обследованных девушек. Взаимоотношения лептина, грелина и половых гормонов в условиях эмоционального стресса в группах юношей были различными по сравнению с результатами обследования девушек. Уровень гонадотропинов в плазме крови при стрессе у юношей не изменялся на фоне достоверно повышающейся концентрации лептина. Таким образом, можно говорить о гендерных различиях стресс-лимитирующей лептиновой системы. У девушек сохранения достаточного уровня лептина при стрессе не происходило и отмечались более выраженные сдвиги в выделении гонадотропинов и половых стероидов.
Грелин, лептин выступают как центральные модуляторы энергетического обмена, регулирующие, в первую очередь, пищевое поведение (Wizninitzer A. et al., 2000). В ходе нашего исследования прием пищевого завтрака определял разнонаправленную динамику изменения концентрации лептина в сыворотке крови юношей, обусловленную различным исходным тонусом обследованных. В ряду В-Н-С происходило постепенное снижение концентрации лептина в плазме крови в постпрандиальный период. Абсолютные значения пептида зависели от исходного тонуса вегетативной нервной системы. Вне зависимости от внешних условий у юношей-симпатотоников сохранялся максимальный энергетический сигнал в межпищеварительный период как в фоновых условиях, так и при действии эмоционального стресса, значения лептина при ваготонии натощак свидетельствовали о недостатке в организме энергетических и пластических субстратов и дальнейшем их накоплении а постпрандиальный период, а концентрация лептина у юношей с нормотонией свидетельствовала о более высоких значениях пептида в условиях стресса в сравнении с фоновыми значениями.
Эмоциональный стресс и прием белкового завтрака изменяли динамику выделения лептина в зависимости от преобладающих влияний вегетативной нервной системы. Эмоциональное напряжение у юношей в межпищеварительный период приводило к достоверному повышению концентрации лептина вне зависимости от исходного тонуса вегетативной нервной системы при абсолютных значениях пептида. Изменения грелина как модулятора энергетического и пластического обмена в условиях фона и приема белковой пищи не зависели от исходного вегетативного тонуса обследованных лиц. В межпищеварительный период во всех подгруппах юношей установлено снижение концентрации плазменного грелина в сравнении с фоновыми значениями пептида.
Разнонаправленные изменения в содержании лептина и грелина в условиях стресса свидетельствуют о разных реакциях на дефицит энергетических и пластических ресурсов в зависимости от гендерной принадлежности и преобладающего исходного тонуса вегетативной нервной системы.