Фрамингемское и современные многоцентровые исследования, охватившие десятки тысяч испытуемых, выявили существенные предикторы коронарной и общей смертности [1—9]. При этом маркерами выживаемости оказались не только привычные ЭКГ-критерии, но и хронотропная недостаточность — неспособность к адекватному изменению частоты сердечных сокращений (ЧСС) и мощность перенесенной нагрузки, выявленные в процессе максимального нагрузочного тестирования [10—21]. Значения предикторов, превосходящих диагностические рамки выживаемости, вероятно, могут свидетельствовать об адаптационной состоятельности организма, определять количественный уровень здоровья [22—24].

Цель исследования — изучить динамику предикторов выживаемости в молодежной популяции.

В пилотном исследовании выявлен существенный разброс индивидуальных показателей выживаемости в группе практически здоровой молодежи. При этом значения физической работоспособности и ХН предположительно характеризовались обратной связью. Для детального изучения выявленных закономерностей было предложено включить в исследование крайние типы привычной физической активности. В связи с этим критериями включения в исследование были возраст 17—23 года, гендерное равенство; строгая принадлежность к группам действующих спортсменов, преимущественно развивающих выносливость, или молодых людей, не имеющих отношения к систематическим физическим нагрузкам, занимающихся физической культурой только по плану учебного учреждения. Настоящий дизайн исследования был применен с целью дальнейшего деления на группы, существенно различающиеся по уровню привычной физической активности. При этом в смешанной выборке изучены популяционные характеристики предикторов выживаемости, а в выделенных группах — специфические, соответствующие уровню привычной физической активности.

Обследована смешанная молодежная популяция (n=68) практически здоровых школьников старших классов и студенческой молодежи 17—23 лет (S). Выделены две группы, участники в которые были распределены по двигательному анамнезу (табл. 1).

Максимальное велоэргометрическое тестирование осуществляли по индивидуальному протоколу. Мощность W₁ (Ватт) I ступени длительностью 3 мин рассчитывали по величине должного основного обмена (ДОО) в килокалориях по формуле:

W₁(Вт)=ДОО×0,1,

где ДОО определяют по таблицам Гарриса—Бенедикта [25]. Далее используют ramp-протокол (инкремент 30 Вт, длительность 1 мин) до индивидуального максимума — снижения скорости педалирования ниже 30 оборотов в 1 мин, определяющего конец нагрузки и начало восстановительного периода длительностью 7 мин.

Нагрузочные пробы проводили в первой половине дня с 8.00 до 12.00 на велоэргометре Corival («Lode», Нидерланды). В течение всего времени тестирования посредством кардиоанализатора ПолиСпектр-12 («Нейрософт», частота квантования 1000 Гц) записывали оцифрованную электрокардиограмму (ЭКГ), из которой в дальнейшем выделяли последовательный ряд RR-интервалов — КРГ. Обработка и математическое моделирование КРГ нагрузочного периода осуществлялись в виде Y=a/X+b, где X — время нагрузки в минутах, Y — ЧСС в момент времени Х нагрузочного периода, «a» (аЧСС) и «b» (bЧСС) — параметры модели, определяющие уровень и постоянную составляющую изменчивости. Оптимизация моделей достигалась методом наименьших квадратов [22—24].

Хронотропный индекс (ХИ) определяли по формуле:

ХИ=100*(ЧСС_пик−ЧСС_покой)/(220−B)−ЧСС_покой,

где ЧСС_пик — пиковое (максимальное) значение ЧСС в нагрузочный период, ЧСС_покой — средняя ЧСС в положении сидя на велоэргометре до начала нагрузки, В — возраст тестируемого в годах [9].

Выбор ХИ связан с тем, что настоящий критерий является наиболее жестким и зависит не только от максимальной ЧСС, клинико-прогностическое значение которой известно, но и от исходной. При этом исходная ЧСС_покоя, определяемая в положении сидя на велоэргометре, имеет условно-рефлекторные механизмы повышения как реализация предвосхищения будущей нагрузки и опережающего механизма адаптации к ней. Уровень и характер данной реакции, так же как и достигнутый максимум ЧСС, может влиять на хронотропный резерв миокарда при Ф.Н. Значения исходной ЧСС в пределах 80—90 уд/мин являются достаточно частой индивидуальной характеристикой спортсменов из группы высшего спортивного мастерства (в настоящем исследовании не приведены), нагрузочная динамика ЧСС в которой проявляется минимальным уровнем крутизны нарастания.

ХИ, ЧСС_пик, ЧСС_покой, ЧСС_{средняя} расчитывали исходя из временного ряда КРГ с использованием Microsoft Excel. При анализе достигнутого максимума ФН учитывалась разница между максимальной нагрузкой (Wmax) и уровнем первой ступени (W₁): W=Wmax–W₁.

Результаты исследования обрабатывали с помощью статистического пакета Statistica10.0. Так как распределение полученных значений отличалось от нормального, данные представляли в виде перцентильного ряда (25—75 Пц), а для статистической обработки использовали непараметрические методы корреляции (Спирмен), сравнения Манна—Уитни.

Наиболее четким популяционным предиктором выживаемости является переносимость Ф.Н. При этом наряду с нагрузочным максимумом оценивается динамика нагрузочной ЧСС — хронотропный ответ миокарда на Ф.Н. Объективными маркерами этого процесса являются параметры математической модели КРГ и ХИ (табл. 2, 3).

Наличие сильной отрицательной связи aЧСС с мощностью нагрузки в смешанной популяции, ее сохранение во 2-й и некоторое снижение в 1-й группе (–0,5) свидетельствует о существенной физиологической закономерности, когда больший объем, а не только сбережение хронотропных резервов реализует максимум переносимости ФН.

Умеренная отрицательная связь bЧСС с ФН в смешанной популяции, свидетельствующая о хроносбережении (соответствие большей нагрузки меньшей средней ЧСС), в группе ВУФА подвергается инверсии, достигая умеренных значений, и фактически не различается при сравнении. Настоящая физиологическая закономерность обусловливается необходимостью дополнительных хронотропных резервов для реализации большей нагрузочной переносимости и в свою очередь подтверждает наши выводы по аЧСС [23, 24].

Прогностически неблагоприятное снижение величины ХИ диагностируется при невозможности достижения 85% от максимальной ЧСС [9, 25]. При этом сниженный ХИ ассоциируется с большей распространенностью ишемической болезни сердца и признается независимым предиктором коронарных событий и общей смертности [10—21].

По данным настоящего исследования, значение ХИ в смешанной популяции соответствует 85% только на уровне 75 Пц, что, с точки зрения диагностической значимости, может свидетельствовать о хронотропной недостаточности. При этом, если группа с низким уровнем физической активности характеризуется этим показателем уже на уровне 60 Пц, что, на первый взгляд, вполне может быть принято за норму, то группа ВУФА достигает уровня «выживаемости» лишь на популяционном максимуме, превышающем 90 Пц.

ХИ статистически существенно преобладает в группе молодежи с низким привычным уровнем физической активности. Та же закономерность характеризует и составляющие ХИ: ЧСС_пик и ЧСС_покоя. При этом выраженность различий, не утрачивая существенности, уменьшается в ряду: ЧСС_покоя, средняя нагрузочная, пиковая ЧСС и заканчивается самим Х.И. Иными словами, сравнительный минимум различий ХИ обеспечивается снижением доминирования пиковой ЧСС против максимального преобладания ЧСС_покоя в группе с низким уровнем физической активности. В то же время существенное преобладание достигнутой мощности нагрузки в группе ВУФА имеет максимальную выраженность (6,72).

В связи с этим возникает несколько вопросов. Во-первых, о чем свидетельствует предиктор выживаемости — ХИ в практически здоровой молодежной популяции? Во-вторых, может ли он быть использован как количественный критерий адаптации и физического здоровья? В-третьих, каковы критерии нормы данного показателя и от чего они зависят?

Следует отметить, что ХИ в смешанной популяции не связан, а его составляющие — ЧСС пика и покоя характеризуются отрицательной взаимосвязью с перенесенной нагрузкой, причем ее интенсивность существенно сдвигается к ЧСС_покоя. Переносимость большей ФН при меньших значениях ЧСС_покоя объясняется увеличением гомеокинетического диапазона ЧСС, обеспечивающего Ф.Н. Та же закономерность для пиковой ЧСС определяется неоднородностью группы, в которой у индивидов ВУФА (по сравнению с НУФА) большей ФН соответствует меньший пик ЧСС.

В группе с низким уровнем физической активности умеренная положительная связь ФН с ХИ сочетается с такой же, но более выраженной взаимосвязью с пиковой ЧСС и отсутствием каких бы то ни было закономерностей для ЧСС_покоя. Группа ВУФА имеет те же, но более яркие закономерности, проявляющиеся большей интенсивностью связи с ХИ и появлением умеренных положительных влияний ЧСС_покоя. Иными словами, при разделении смешанной популяции на составляющие ХИ обретает зависимость от перенесенной нагрузки, причем возрастание толерантности обусловливается увеличением Х.И. Причем в большей степени это характеризует группу с высоким уровнем привычной двигательной активности. Выявленная интенсивность взаимосвязи подкрепляется участием исключительно пиковой ЧСС в группе НУФА и сочетается с подключением ЧСС_покоя в группе с высоким уровнем физической активности. Проявление положительной взаимосвязи с ЧСС_покоя в группе ВУФА связано с наличием отлаженной функциональной системы (ФС), обеспечивающей максимальную нагрузочную переносимость. Прямое соответствие пиковой ЧСС перенесенной ФН является физиологически оправданной реакцией, так как возрастание нагрузки требует увеличения хронотропного обеспечения. Однако у данной группы эта адаптационная реакция (161—170 уд/мин) весьма далека от насыщения.

Отсутствие адекватной ФС в организме индивидов группы НУФА проявляется невозможностью сопряжения высокого уровня ЧСС_покоя (76—93 уд/мин) с хронотропными потребностями физической нагрузки. При этом последние обеспечиваются исключительно за счет возрастания пиковых значений ЧСС (175—190 уд/мин) при отсутствии механизма сбережения хронотропного резерва и физиологической предельности самих значений пиковой ЧСС.

В свою очередь хронотропная изменчивость (разность пиковых значений и покоя), несмотря на существенное доминирование пиковой ЧСС в группе НУФА, существенно (p<0,01) преобладает в группе с высоким уровнем физической активности (99 уд/мин против 106 уд/мин по медиане), что достигается за счет существенно меньших значений ЧСС_покоя.

В рамках настоящего исследования недостижение пороговых значений ХИ в группе ВУФА, связанное с замедленным хронотропным ответом на нагрузку и низким пиковым значением ЧСС, должно рассматриваться как показатель высокого уровня нагрузочной переносимости. При этом более высокий уровень ХИ в группе с низким привычным уровнем физической активности — наоборот, показатель, граничащий с диагностическим порогом выживаемости повышенной вероятности коронарных событий и свидетельствующий о низкой переносимости ФН.

При этом для формирования норм следует определять диапазон ХИ в зависимости от переносимости ФН, когда каждому уровню достигнутого максимума в ваттах или МЕТ будет соответствовать свой перцентильный размах (25—75 Пц) нормы.

В популяции практически здоровой молодежи предиктор выживаемости ХИ остается таковым только для индивидов с низким привычным уровнем физической активности. Для индивидов с высоким привычным уровнем физической активности настоящий критерий является количественным эквивалентом физического здоровья и может использоваться для анализа нагрузочной переносимости. При этом его трактовка приобретает принципиальные отличия от общеклинической и популяционной, а уровень характеризуется обратно пропорциональной зависимостью от нагрузочной толерантности. Выявленные особенности требуют разработки норм ХИ в молодежной популяции в зависимости от уровня физической работоспособности.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — А.П., М.Л.

Сбор и обработка материала — А.Т., Ф.Г., В.П.

Статистическая обработка — А.П., В.П.

Написание текста — А.П., М.Л.

Редактирование — М.Л.