Особенности вариабельности ритма сердца при проведении теста на толерантность к глюкозе у больных с артериальной гипертензией.

Под вариабельностью ритма сердца (ВРС) понимают физиологическое колебание времени между сердечными сокращениями (последовательными интервалами R-R на электрокардиограмме – ЭКГ), возникающее в результате воздействия регуляторных стимулов на синоатриальный узел [11]. Для измерения ВРС используют временной и частотный анализ. Первый обычно применяют при анализе длительных записей ЭКГ (например, суточного мониторирования), второй – на коротком временном интервале в стандартных условиях. К преимуществам частотного анализа относится возможность его проведения до и после различных манипуляций. Основными параметрами спектрального анализа являются высокочастотный компонент (HF), отражающий активность парасимпатического звена вегетативной нервной системы; низкочастотный компонент (LF), характеризующий активность как симпатического, так и парасимпатического звеньев вегетативной нервной системы; их отношение (LF/HF) и общая мощность спектра (TP) [8]. В целом определение ВРС позволяет неинвазивным способом на основе анализа продолжительности интервалов R-R на ЭКГ оценить состояние вегетативной нервной системы обследуемых.

Общепризнана роль симпатической нервной системы в краткосрочной регуляции артериального давления (АД), тогда как ее участие в долгосрочном повышении АД до настоящего времени активно изучается и широко дискутируется [7, 9, 10]. В ряде исследований, в том числе популяционных, было выявлено и подтверждено снижение ВРС у больных с артериальной гипертензией (АГ), происходящее преимущественно за счет снижения вклада высоких частот, отражающих активность парасимпатической нервной системы [13, 14, 22]. Активность симпатической нервной системы у больных с АГ при анализе ВРС определить труднее, так как среди ее индексов нет показателей, отражающих изолированное воздействие симпатического отдела вегетативной нервной системы. Кроме того, при тахикардии, вызванной гиперсимпатикотонией, отмечают снижение вклада низких частот за счет уменьшения общей мощности спектра [8]. Вместе с тем, уменьшение высокочастотного компонента ВРС у больных с АГ может косвенно свидетельствовать об увеличении активности симпатического отдела вегетативной нервной системы у этих пациентов.

ВРС, измеренная на коротком временном промежутке, является динамичным показателем, быстро и значительно реагирующим на изменения внешних условий и внутренней среды организма. Результаты немногочисленных работ, посвященных влиянию пищевой нагрузки на показатели ВРС, свидетельствуют о том, что у здоровых людей в ответ на введение глюкозы и гиперинсулинемию отмечают снижение ВРС, в первую очередь, за счет уменьшения высокочастотного компонента [12, 18, 20]. Практически нет убедительных данных о динамике индексов ВРС при проведении теста на толерантность к глюкозе (ТТГ) у больных с АГ.

Цель работы – изучить особенности реакции ритма сердца на стандартную нагрузку глюкозой у больных с артериальной гипертензией первой степени и оценить возможное влияние пола, возраста, частоты сокращений сердца и величины индекса массы тела на вариабельность ритма сердца.

Материал и методы

Обследовано 66 больных с эссенциальной АГ. АГ 1-й степени диагностировали на основании определения среднего АД во время трех последовательных визитов к врачу, если уровень систолического АД (САД) был в пределах 140–159 мм рт. ст., диастолического АД (ДАД) – 90–99 мм рт. ст. Наличие АГ 1-й степени подтверждалось при повышении среднесуточного АД более 130/80 мм рт. ст. (днем – более 135/85 мм рт. ст., ночью – более 120/70 мм рт. ст.). 35 пациентов с оптимальным или нормальным уровнем АД, предъявлявшие жалобы на боли в области сердца или (и) головную боль, головокружение, составили группу контроля. Средний уровень офисного АД у них не превышал 130/85 мм рт. ст., среднесуточного – 125/80 мм рт. ст., в том числе днем – 130/85, ночью – 120/70 мм рт. ст.

Обследованные были сопоставимы по возрасту (Р>0,05): в основной группе средний возраст составил (48,2±1,0) года (максимальный – 62 года, минимальный – 32 года), в контрольной группе – (46,5±1,3) года (максимальный – 60 лет, минимальный – 32 года). Среди пациентов с АГ было 25 (38 %) женщин и 41 (62 %) мужчина; в контрольной группе –14 (40 %) женщин и 21 (60 %) мужчина (Р>0,05). Курили 35 % пациентов основной группы и 30 % – контрольной (Р>0,05).

Повышение уровня общего холестерина более 5 ммоль/л наблюдали у 78 % пациентов основной группы и 32 % – контрольной (Р<0,001). Стенокардия напряжения I–II функционального класса была диагностирована у 63 % больных основной группы и 37 % контрольной (Р<0,05).

Индекс массы тела (ИМТ) рассчитывали по формуле Quetelet:

ИМТ = масса тела (кг) / (рост (м))2.

Ожирение I–III степени, определяемое по величине ИМТ, было выявлено у 38 (58 %) больных основной группы и 3 (9 %) – контрольной (Р<0,001). Избыточную массу тела наблюдали у 23 (35 %) и 10 (29 %) пациентов соответственно (Р>0,05). Средняя величина ИМТ у больных с АГ была значительно больше (Р<0,001), чем у пациентов без повышения АД – соответственно (30,8±0,5) и (25,1±0,8).

У 22 (33 %) пациентов основной группы не наблюдали признаков поражения органов-мишеней, гипертрофия левого желудочка (индекс массы миокарда левого желудочка более 125–135 г/м2 у мужчин и 110–120 г/м2 у женщин) выявлена у 40 (61 %) больных, микроальбуминурия – у 11 (17 %), повышение концентрации креатинина крови в пределах 115–133 мкмоль/л у мужчин и 107–124 мкмоль/л у женщин – у 4 (6 %). У пациентов группы контроля признаки поражения органов-мишеней не обнаружены.

В исследование не включали больных с симптоматической АГ; пациентов с осложненным течением гипертонической болезни, в том числе, перенесших инсульт, транзиторную ишемическую атаку, инфаркт миокарда, коронарную реваскуляризацию; больных с сахарным диабетом; болезнями почек; периферических артерий; выраженной ретинопатией; пациентов с нарушениями ритма и проводимости, в том числе частой наджелудочковой или желудочковой экстрасистолией; а также больных с сердечной недостаточностью выше II функционального класса по классификации NYHA; пациентов с признаками почечной недостаточности.

Исходную ВРС определяли с 8 до 9 ч утра натощак. Повторный анализ ВРС проводили через 1 и 2 ч после приема 75 г глюкозы. Обследование выполняли после отдыха в горизонтальном положении в течение 15 мин.

Запись ЭКГ осуществляли в течение 5 мин на аппарате «Кардиолаб-2000» (Харьков, Украина) с последующим анализом временных показателей ВРС: HF (0,04–0,15 Гц), LF (0,15–0,4 Гц), L/H и TP. Анализ области очень низких частот не проводили, так как на коротких временных промежутках он малоинформативен [8]. Кроме того, определяли среднюю частоту сокращений сердца (ЧСС) на момент регистрации ЭКГ.

Содержание глюкозы в капиллярной крови ферментативным методом и инсулина в венозной крови с помощью иммуноферментного анализа определяли с 8 до 9 ч утра натощак сразу после измерения ВРС. Через 1 и 2 ч после приема 75 г глюкозы повторно оценивали концентрацию глюкозы и инсулина. Иммуноферментный анализ с применением тест-систем DRG Diagnostics (США) осуществляли на аппарате Stat Fax 2100 (США). Инсулинорезистентность рассчитывали по критерию HOMA-IR (НОМА-IR = концентрация инсулина натощак (мкЕД/мл) – концентрация глюкозы натощак (ммоль/л)/22,5).

Помимо офисного измерения АД, осуществляли его суточное мониторирование с использованием аппарата BPlab (Харьков, Украина). Контроль АД проводили в условиях повседневной активности с интервалом 15 мин в дневное время и 30 мин – ночное. Медикаменты, если они были назначены, отменяли не менее чем за 3 сут до исследования.

Статистические данные обрабатывали с использованием программы Statistica 7.0. Сравнение средних величин проводили с использованием t-критерия Стьюдента для данных, имеющих нормальное распределение, и непараметрических критериев Манна – Уитни и Вилкоксона – при распределении, отличном от нормального. Проверку гипотезы соответствия данных нормальному закону распределения осуществляли с помощью критерия c2 по методу Пирсона. Так как распределение показателей ВРС было асимметричным, проводили их преобразование с помощью натурального логарифма. После нормализации распределения осуществляли корреляционный анализ с использованием коэффициента корреляции Пирсона и дисперсионный анализ с использованием процедуры Factorial ANOVA и применением Post-hoc анализа. Множественный линейный регрессионный анализ с пошаговым включением использовали для определения степени воздействия на показатели ВРС избыточной массы тела, ЧСС, возраста и пола обследованных. Различия показателей считали достоверными при значениях Р<0,05. Статистические данные представлены в виде средних арифметических значений и стандартного отклонения (М±SD).

Результаты и их обсуждение

Уровень офисного САД у больных с АГ в среднем составлял (151,1±1,7) мм рт. ст., у пациентов без АГ – (121,3±2,9) мм рт. ст. (P<0,001), а офисного ДАД – соответственно (87,7±1,0) и (78,3±1,1) мм рт. ст. (Р<0,001). Среднесуточный уровень САД в группах составлял (142,0±1,2) и (118,2±2,7) мм рт. ст. соответственно (Р<0,001), ДАД – (88,4±1,2) и (75,1±1,1) мм рт. ст. соответственно (Р<0,001).

При определении ВРС натощак было выявлено значительное уменьшение показателей спектрального анализа у больных с АГ 1-й степени по сравнению с пациентами группы контроля (табл. 1). Отмечали уменьшение общей мощности спектра, его высоко- и низкочастотных компонентов, измеренных в абсолютных единицах мощности (Р<0,001). Межгрупповые различия постпрандиальных показателей ВРС сохранялись через 1 ч (Р<0,001 для LF и TP; Р<0,01 для HF) и исчезли через 2 ч после приема 75 г глюкозы. Исключение составила область высоких частот, где различия между больными с АГ и пациентами контрольной группы, существенно уменьшившись через 2 ч, тем не менее, оставались статистически достоверными (Р<0,05).

У больных с повышенным АД в процессе проведения ТТГ не было выявлено значимой динамики индексов ВРС, за исключением роста отношения L/H через 2 ч после нагрузки глюкозой по сравнению с его уровнем натощак (Р<0,05,).

У пациентов с нормальным (оптимальным) АД отмечали уменьшение показателей HF (Р<0,05), LF (Р<0,05) и TP (Р<0,05) через 2 ч после приема 75 г глюкозы по сравнению с аналогичными показателями натощак.

Сопоставление средней ЧСС в момент регистрации ВРС между основной и контрольной группами показало, что натощак и через 1 ч после нагрузки глюкозой этот показатель был достоверно выше у больных с АГ, тогда как через 2 ч различия не достигали статистической значимости (рис. 5). При этом постпрандиальная ЧСС в обеих группах была существенно выше, чем натощак, причем ЧСС более значимо увеличивалась в группе контроля (Р<0,01 через 1 ч и Р<0,001 через 2 ч), чем в основной группе (Р<0,5 через 1 ч и Р<0,01 через 2 ч). Учитывая устойчивое негативное влияние увеличения ЧСС на индексы ВРС [17, 19], необходимо отметить, что отсутствие различий средних показателей ЧСС через 2 ч после приема глюкозы может быть взаимосвязано с отсутствием межгрупповых различий ВРС в этот период.

Статистически значимые (Р<0,05) коэффициенты корреляции между ЧСС натощак и постпрандиально и нормализованными показателями ВРС в это же время у больных с повышенным и нормальным АД представлены в табл. 2. Отмечена умеренная обратная корреляция спектральных показателей ВРС и ЧСС как натощак, так и постпрандиально. ЧСС у обследованных без повышения АД была взаимосвязана преимущественно с высокочастотным компонентом спектрального анализа, тогда как при развитии АГ прослеживалась ее взаимосвязь со всеми основными показателями ВРС, хотя влияние высокочастотной составляющей было наиболее выражено.

Было доказано, что уменьшение ВРС связано с увеличением ЧСС и возраста пациентов [5, 8, 19], тогда как влияние ожирения [6, 19] и пола [14] представляется противоречивым. В нашем исследовании у больных с АГ не было выявлено различий показателей ВРС и ЧСС при проведении ТТГ в зависимости от пола, наличия или отсутствия ожирения и комбинации этих факторов. В контрольной группе также отсутствовала зависимость указанных показателей от пола обследованных, тогда как влияние ожирения не исследовали ввиду малого количества пациентов с ожирением в этой группе.

Анализ влияния возраста, пола, ИМТ и ЧСС на момент регистрации ЭКГ на показатели ВРС с помощью множественной регрессии представлен в табл. 3. Воздействием этих показателей в основной группе можно объяснить 42 % изменчивости HF натощак, 41 % – через 1 ч после нагрузки глюкозой и 36 % – через 2 ч. В группе контроля соответствующие значения составили 36, 21 и 49 %, причем воздействие через 1 ч после приема 75 г глюкозы было недостоверным (Р>0,05). Что касается области низких частот, то в группе контроля пол, возраст, ИМТ и ЧСС не оказывали достоверного влияния на изменения показателей. В основной группе их воздействие было максимальным через 1 ч после нагрузки глюкозой и составило 29 %, тогда как натощак и через 2 ч – соответственно 18 и 16 %.

В структуре воздействия на показатели HF и LF в обеих группах ведущую роль играла ЧСС на момент регистрации ВРС, а влияние пола и ИМТ было несущественным. Возраст оказывал незначительное влияние на индексы ВРС, так как большинство обследованных составили пациенты от 40 до 55 лет, что ограничивало исследуемый интервал возрастных колебаний. Отрицательная связь ЧСС и HF прослеживалась как в основной, так и в контрольной группах. Кроме того, у больных с АГ отмечали негативное влияние ЧСС на показатели LF.

Уровень глюкозы крови был выше в основной группе только через 1 ч после пищевой нагрузки (Р<0,01). Тогда как концентрация инсулина в периферической крови больных с АГ постоянно превышала аналогичный показатель у обследованных без повышения АД, причем различия были максимальными натощак (Р<0,01) и уменьшились через 2 ч после пищевой нагрузки (Р<0,05). Индекс HOMA-IR при проведении ТТГ в основной группе был существенно выше, чем в контрольной, как натощак (Р<0,01), так и через 1 ч (Р<0,001) и 2 ч (Р<0,05). В обеих группах наблюдали увеличение концентрации глюкозы (Р<0,001 через 1 ч и Р<0,01 через 2 ч), инсулина и индекса HOMA-IR (Р<0,001 во всех случаях) после приема 75 г глюкозы по сравнению с данными показателями натощак.

По результатам проведенного исследования можно отметить, что ВРС у больных с АГ в утреннее время натощак значительно ниже, а ЧСС существенно выше, чем у обследованных без повышения АД в тех же условиях, что согласуется с опубликованными данными [6, 7, 11]. После стандартной нагрузки глюкозой у больных основной группы не наблюдали существенных изменений средних значений индексов ВРС. Исключение составляет повышение отношения L/H через 2 ч после приема глюкозы, что может свидетельствовать об активации симпатической нервной системы в это время. Принципиально иную динамику наблюдают в контрольной группе, где в процессе проведения ТТГ отмечали значительное уменьшение HF, LF и TP при отсутствии изменений отношения L/H. В результате исчезают межгрупповые различия средних значений LF и TP и значительно уменьшаются различия средних значений HF через 2 ч после приема глюкозы. Таким образом, для пациентов с АГ 1-й степени характерны более низкие, чем в контрольной группе, монотонные значения HF, LF и ТР в процессе проведения ТТГ, тогда как у обследованных без повышения АД наряду с более высокой ВРС и более низкой ЧСС в утренние часы натощак наблюдают их явную динамику в ответ на нагрузку глюкозой.

Известно, что высокочастотная составляющая ВРС отражает влияние парасимпатического отдела вегетативной нервной системы [8, 12], стимуляция которого приводит к увеличению секреции поджелудочной железой пищеварительных ферментов и повышает секрецию инсулина, преимущественно влияя на раннюю фазу и оптимизируя постпрандиальную секрецию [16]. Стойкое снижение HF у больных с АГ, полученное в нашем исследовании, может свидетельствовать об утрате регуляторного воздействия парасимпатического отдела вегетативной нервной системы на секрецию инсулина.

Сопоставление абсолютных значений и динамики ВРС и ЧСС в обеих группах наводит на мысль об активном участии вегетативной нервной системы в регуляции углеводного обмена у нормотензивных пациентов и крайней напряженности процессов адаптации у больных с повышенным АД, приводящим к утрате взаимосвязи метаболических и регуляторных процессов.

Нарушения вегетативной регуляции, вероятно, вносят свой вклад в развитие гиперинсулинемии, которая характерна для больных с АГ [2, 15] и наблюдается как натощак, так и постпрандиально. Она играет существенную роль в патогенезе повышения АД, так как может стимулировать активность центрального отдела симпатической нервной системы [4], приводить к активации ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, стимулировать рост гладкомышечных клеток в стенке сосудов и повышать реабсорбцию натрия и воды [3]. Преходящее избыточное повышение средней концентрации глюкозы в группе больных с АГ 1-й степени свидетельствует о напряженности процессов адаптации у этой категории пациентов и начале дезадаптации, когда даже выраженная гиперинсулинемия не в состоянии компенсировать преходящую гипергликемию.

Выводы

Наблюдают существенные различия индексов вариабельности ритма сердца и частоты сокращений сердца натощак и их динамику в ответ на нагрузку глюкозой между больными с артериальной гипертензией первой степени и пациентами без повышения артериального давления. Натощак в утреннее время у больных с артериальной гипертензией высокочастотный, низкочастотный компоненты и общая мощность спектра значительно ниже, а частота сокращений сердца существенно выше, чем в группе контроля. Через 2 ч после нагрузки глюкозой межгрупповые различия низкочастотного компонента и общей мощности спектра исчезают, а высокочастотного компонента существенно уменьшаются за счет снижения вариабельности ритма сердца у обследованных без повышения артериального давления. В это же время выравнивается средняя частота сокращений сердца в группах.

Отмечают взаимосвязь индексов вариабельности ритма сердца (преимущественно высокочастотного компонента) и частоты сокращений сердца, тогда как пол и наличие ожирения не влияют на показатели вариабельности ритма сердца.

При проведении теста на толерантность к глюкозе для больных с артериальной гипертензией первой степени характерна стойкая гиперинсулинемия. Гипергликемию отмечают только через 1 ч после нагрузки глюкозой.

Литература

1.Каладзе Н.Н., Мангилева Т.А., Довченко С.В., Лисовская Р.В. Вариабельность ритма сердца и ее взаимосвязь с ожирением и уровнем кортизолемии у больных с артериальной гипертензией первой степени // Укр. кардiол. журн. – 2010. – № 3. – С. 69-73.

2.Кобалава Ж.Д., Котовская Ю.В., Моисеев В.С. Артериальная гипертония. Ключи к диагностике и лечению. – М.: «ГЭОТАР-Медиа», 2009. – 864 с.

3.Метаболический синдром / Под ред. Г.Е. Ройтберга. – М.: «МЕДпресс-информ», 2007. – 223 с.

4.Bardgett M.E., McCarthy J.J., Stocker S.J. Glutamatergic receptor activation in the rostral ventrolateral medulla mediates the simpathoexcitatory response to hyperinsulinemia // Hypertension. – 2010. – Vol. 55. – P. 284-290.

5.Choi J.-B., Hong S., Nelesen R. et al. Age and ethnicity differences in short-term heart rate variability // Psyhosomatic Med. – 2006. – Vol. 68. – P. 421-426.

6.Emdin M., Gastaldelli A., Muscelli E. et al. Hyperinsulinemia and autonomic nervous system dysfunction in obesity // Circulation. – 2001. – Vol. 103. – P. 513-519.

7.Esler M. The 2009 Carl Ludwig lecture: pathophysiology of the human sympathetic nervous system in cardiovascular diseases: the transition from mechanisms to medical management // J. Appl. Physiol. – 2010. – Vol. 108. – P. 227-237.

8.Heart rate variability. Standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use. Task force of the European society of cardiology the North American society of pacing electrophysiology // Circulation. – 1996. – Vol. 93. – P. 1043-1065.

9.Joiner M.J., Charkoudian N., Wallin B.G. A sympathetic view of the sympathetic nervous system and human blood pressure regulation // Exp. Physiol. – 2008. – Vol. 93. – P. 715-724.

10.Joiner M.J., Charkoudian N., Wallin B.G. Sympathetic nervous system and blood pressure in humans // Hypertension. – 2010. – Vol. 56. – P. 10-16.

11.Levy M.N. Autonomic interaction in cardiac control // Ann. N. Y. Acad. Sci. – 1990. – Vol. 601. – P. 209-221.

12.Petrova M., Townsend R., Teff K.L. Prolonged (48-hour) modest hyperinsulinemia decreases nocturnal heart rate variability and attenuates the nocturnal decrease in blood pressure in lean normotensive humans // J. Clin. Endocrinol. Metabol. – 2006. – Vol. 91. – P. 851-859.

13.Schroeder E.B., Liao D., Chambless L.E. et al. Hypertension, blood pressure, and heart rate variability // Hypertension. – 2003. – Vol. 42. – P. 1106-1111.

14.Singh J.P., Larson M.J., Tsuji H. et al. Reduced heart rate variability and new-onset hypertension // Hypertension. – 1998. – Vol. 32. – P. 293-297.

15.Spangler J.G., Bell R.A., Summerson J.H. et al. Hyperinsulinemia in hypertension. Associations with race, abdominal obesity and hyperlipidemia // Arc. Fam. Med. – 1998. – Vol. 7. – P. 53-56.

16.Teff K.L. Visceral nerves: vagal and sympathetic innervations // J. Parent. Enter. Nutrition. – 2008. – Vol. 32. – P. 569-571.

17.Tsuji H., Venditti J., Manders E.S. et al. Determinants of heart rate variability // J. Am. Coll. Cardiol. – 1996. – Vol. 28. – P. 1539-1546.

18.Van de Borne P., Hauseberg M., Hoffman R.P. et al. Hyperinsulinaemia produces cardiac vagal with drawal and non-uniform sympathetic activation in normal subjects // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. – 1999. – Vol. 276. – P. 178-183.

19.Virtanen R., Jula A., Kuusela T. et al. Reduced heart rate variability in hypertension: association with lifestyle factors and plasma rennin activity // J. Hum. Hypertension. – 2003. – Vol. 17. – P. 171-179.

20.Weissman A., Lowenstein L., Peleg A. et al. Power spectral analysis of heart rate variability during the 100-g oral glucose tolerance test in pregnant women // Diabetes Care. – 2006. – Vol. 29. – P. 571-574.

21.Wennerblom B., Lurje L., Karlsson T. et al. Circadian variation of heart rate variability and the rate of autonomic change in the morning hours in healthy subjects and angina patients // Int. J. Cardiol. – 2001. – Vol. 79. – P. 61-69.

22.Wu J.-Sh., Lu F.H., Yang Yi-Ch. et al. Epidemiological study of the effect of pre-hypertension and family history of hypertension on cardiac autonomic function // J. Amer. Coll. Cardiology. – 2008. – Vol. 51. – P. 1896-1901.

Т.А. Мангилева.

Крымский государственный медицинский университет им. С.И. Георгиевского, г. Симферополь.

Украинский кардиологический журнал