Вегетативный гомеостаз и особенности адаптации у детей с ожирением

Концепция гомеостаза в настоящее время играет важную роль при анализе жизненных процессов на разных уровнях биологических систем [3, 5, 10]. Гомеостатические свойства целостного организма являются результатом одновременного действия :-:огих сложно организованных регуляторных механизмов, среди которых одно из важных мест занимает вегетативная регуляция, обеспечивающая постоянство уровней обмена веществ и энергии в организме, отдельных органах и тканях [2].

Ведущая роль в развитии ожирения и нарушений углеводного и липидного обмена принадлежит нарушениям взаимосвязей в системе регуляции энергетического гомеостаза [6, 14], где центральным интегрирующим органом являются гипоталамус и подкорковые центры, а одним из основных

Таблица 1

Распределение детей с ожирением по возрасту и полу

Примечание. В скобках — средний возраст.

эффекторных звеньев — вегетативная нервная система. В связи со сказанным выше представляется важным решить следующие задачи: во-первых, определить состояние вегетативной нервной системы и характер нарушений вегетативной регуляции у детей с ожирением, тем более что данные литературы по этому вопросу малочисленны, противоречивы и получены только при обследовании подростков старше 15 лет [9, 15]; во-вторых, определить степень напряжения регуляторных систем организма у данной группы пациентов.

Материалы и методы

В исследовании участвовали 187 детей в возрасте 6—16 лет с ожирением (табл. 1), впервые проходивших обследование в условиях стационара, не получавших терапии по поводу ожирения и не принимавших лекарственных препаратов как минимум за 2 мес и более до госпитализации. Наличие ожирения определялось по показателям индекса массы тела (ИМТ), превышающим предельные значения по данным Т. Cole и соавт. [И]. В качестве показателя, характеризующего степень избыточности жировой ткани в абдоминальной области, измеряли окружность талии (ОТ) с последующим нормированием по росту (ОТ_Н = ОТ/рост). В результате клинического обследования установлены диагнозы в соответствии с классификацией Ю. А. Князева (1982): экзогенно-конституциональное ожирение (68 детей), гипоталамический пубертатный синдром (99 детей), диэнцефальное ожирение (20 детей). В исследование не включались дети с острой инфекционной патологией, обострением хронических заболеваний, пациенты с син- дромом/болезнью Кушинга, наследственными генетическими синдромами, ассоциированными с ожирением (синдром Прадера—Вилли, Барде—Билля, Бек- вита—Видемана и др.).

Состояние управляющего звена вегетативного гомеостаза оценивали с помощью методик анализа ритма сердца, являющегося интегральным показателем состояния не только сердечно-сосудистой системы, но и всего организма в целом [13]. Ритмокардиографическое исследование (РКГ) проводили в дневные часы (10.00—12.00), в покое с регистрацией не менее 300 кардиоинтервалов (более 2,5 мин). В день регистрации исключались инвазивные методы обследования и терапевтические вмешательства. Запись кардиоинтервалов осуществляли на цифровом аппаратном комплексе VDC- 201 ("Волготех", Россия). Рассчитывали стандартные статистические показатели: среднее значение длительности кардиоинтервалов (М), среднеквадратичное отклонение (СКО), коэффициент вариации (КВ). Исходный вегетативный тонус (ИВТ) определяли по значениям индекса напряжения (ИН) в соответствии с критериями М. Б. Кубергера [4]. При спектральном анализе ряда кардиоинтервалов выделяли 3 периодические составляющие ритма в частотных диапазонах: 0,15—0,4 Гц (высокочастотные, дыхательные волны — ДВ), 0,04— 0,15 Гц (низкочастотные, медленные волны 1-го порядка — МВ1), ниже 0,04 Гц (очень низкочастотные, медленные волны 2-го порядка — МВ2). Спектральную мощность вычисляли при помощи окна Хемминга и алгоритма быстрого преобразования Фурье [7, 12]. В табличных данных мощность (о) отдельных компонентов спектра представлена в абсолютных (мс) и относительных (% от общей мощности спектра) величинах. Рассчитывали индекс централизации (ИЦ): ИЦ = (с>МВ1 + оМВ2)/ с>ДВ. Для дифференцированной оценки различных степеней напряжения регуляторных систем рассчитывали комплексный показатель активности регуляторных систем (ПАРС), учитывающий статистические показатели и данные спектрального анализа ритма сердца [3]: 1) суммарный эффект регуляции по показателю М ряда кардиоинтервалов; 2) суммарную активность регуляторных механизмов по значениям СКО; 3) суммарную активность симпатического отдела вегетативной нервной системы по ИН; 4) активность вазомоторного центра, регулирующего сосудистый тонус, по мощности crMBl; 5) активность сердечно-сосудистого подкоркового нервного центра (ПНЦ) или надсегментарных уровней регуляции по оМВ2. Для каждого из используемых показателей на основании показателей контрольной группы выделялась зона нормы в пределах ошибки средней (М ± т) (0 баллов). В пределах М ± SD выделялась зона умеренных отклонений ("+" или 1 балл). Если значение показателя выходило за пределы М ± 2SD, диагностировались выраженные отклонения от нормы (± 2 балла). По сумме баллов (абсолютных значений, без учета знака) определяли величину ПАРС и формировали заключение о состоянии регуляторных механизмов.

Анализ результатов РКГ проводили раздельно в группах детей: 1) 6—10 лет (стадия пубертата I по Таннеру — у 39 детей, стадия II — у 6 детей) и 2) 11—16 лет (стадия I — у И детей, пубертат II—IV стадии по Таннеру — у 131 ребенка). В качестве референтных значений использовали показатели 107 практически здоровых детей 6—16 лет с нормальними значениями ИМТ, подобранных по полу и возрасту (контрольная группа).

Статистическую обработку данных осуществляли с помощью пакета программ "XLStatistics" (R. Carr, 1998). В случаях распределения, близкого к нормальному, количественные показатели представляли в виде средних значений М ± SD (стандартное отклонение), а их сравнение осуществляли с использованием 7-критерия Стьюдента. При распределении, отличном от нормального, данные приводили в виде медианы (Me) с указанием 25 и 75 перцентилей, а их различия определялись по критерию U Манна—Уитни. Взаимосвязь ИМТ, ОТ_Н и показателей вариабельности ритма сердца определяли с помощью коэффициента корреляции г Пирсона и дисперсионного анализа (ANOVA). Достоверным считали уровень значимости р < 0,05.

Результаты и их обсуждение

При анализе показателей статистического анализа ритмограмм у детей 6—10 лет с наличием ожирения выявлено достоверное увеличение М (уменьшение частоты сердечных сокращений — ЧСС) по сравнению с данными контрольной группы (табл. 2). Показатели общей вариабельности сердечного ритма (СКО, КВ) не имели достоверных различий, что свидетельствовало о нормальной активности автономного контура регуляции ритма, включающего ядра n. vagus продолговатого мозга, в условиях покоя. У детей 11—16 лет с ожирением также отмечено увеличение М по сравнению с контролем. Показатели вариабельности ритма были достоверно меньшими, чем у детей с нормальной массой тела, что указывало на уменьшение активности автономного контура регуляции в покое, хотя средние значения СКО и КВ все еще находились в пределах возрастной нормы.

Выявленная тенденция к урежению ЧСС, возможно, является отражением пониженного уровня энергетического обмена, опосредуемого гуморальным каналом. Для уточнения роли тонуса блуждающего нерва в уменьшении ЧСС, а также активности отделов вегетативной нервной системы в уменьшении вариабельности ритма сердца проводилась оценка исходного вегетативного тонуса по значениям ИН.

У детей 6—10 лет распределение типов ИВТ соответствовало таковому в контрольной группе (рис. 1) с преобладанием ваготонин в соответствии с возрастной нормой и незначительной долей сим- патикотонии. В пубертате у детей с ожирением достоверно чаще по сравнению с контролем отмечалась симпатикотония и значительно реже — эйтония при примерно равных пропорциях ваготони- ческого тонуса. Таким образом, у детей 11—16 лет с ожирением отмечена явная тенденция к повышению тонуса симпатической нервной системы.

Сопоставление абсолютных значений ИН у детей с ожирением не позволило установить значимых различий с контролем в обеих возрастных группах (табл. 3). Наряду с особенностями распределения ИВТ это указывает на незначительный вклад либо отсутствие влияния вегетативной нервной системы на относительное урежение сердечного ритма при ожирении.

Возрастание симпатической активности у детей с ожирением в пубертате требовало уточнения состояния вышестоящих регуляторных систем. С целью определения степени напряжения центральных регуляторных механизмов проводился спектральный анализ сердечного ритма. Активность ПНЦ определяли по критериям Р. М. Баевского и соавт. [2]. Абсолютные значения спектральной мощности отдельных периодических составляющих сердечного ритма у детей с ожирением практически не отличались от данных контрольной группы как среди младших школьников, так и в пубертатном возрасте (табл. 4). Не выявлено также достоверных различий в относительном вкладе дыхательных и медленно-волновых колебаний в общую изменчивость ритма. Однако при анализе активности ПНЦ, учитывающем изменчивость медленных колебаний ритма в зависимости от значений мощности ДВ, у детей 11—16 лет с ожирением значительно чаще, чем в контрольной группе, выявлялось усиление активности ПНЦ и реже — их нормальная активность (рис. 2). Более чем у 1/3 (38,7%) детей 11—16 лет с ожирением отмечена активация высших регуляторных механизмов, что свидетельствует о напряжении адаптационных систем. Умеренное ослабление активности ПНЦ отмечалось с одинаковой частотой у детей с ожирением и без него в обеих возрастных группах.

Таблица 3

Показатели ИН у обследованных детей

Примечание. Показатели даны в виде медианы с указанием квартилей (QI; Q3).

Таблица 4

Показатели спектральной мощности периодических составляющих сердечного ритма у обследованных детей (М ± SD)

В большинстве случаев возрастание активности ПНЦ может обеспечить адаптацию сердечно-сосудистой системы и организма в целом к изменившимся условиям функционирования, однако при прогрессировании патологического процесса, постоянном напряжении регуляторных систем могут наступить перенапряжение и срыв адаптации. Степень напряжения регуляторных систем оценивали по значениям ПАРС (в баллах):

1—2 — норма (оптимальный уровень функционирования регуляторных систем),

3—4 — умеренное функциональное напряжение,

5—6 — выраженное функциональное напряжение,

7—8 — перенапряжение регуляторных механизмов,

9—10 — истощение регуляторных систем, срыв адаптации.

У детей с ожирением в обеих возрастных группах отмечено значимое преобладание значений

Примечание. В скобках — показатели достоверности взаимосвязей (р).

ПАРС, превышающих 6 баллов, по сравнению с детьми контрольной группы (р = 0,007 для значений ПАРС 7—8 баллов и р = 0,045 для значений 9— 10 баллов) (рис. 3). Более 30% детей с ожирением имели неудовлетворительную адаптацию (7—8 баллов) и срыв адаптации (9—10 баллов). Значения ПАРС 7—8 баллов выявлены лишь у 6—8% практически здоровых детей, значений 9—10 баллов не отмечено. Значения ПАРС до 2 баллов, соответствующие оптимальному уровню функционирования регуляторных систем, у детей с ожирением отмечались в 22,2—26,1% случаев, т. е. в 2 раза реже, чем в контроле (р = 0,012, р = 0,013). Тем не менее эта часть детей, а также дети с умеренным функциональным напряжением регуляторных систем (3—4 балла), демонстрирующие оптимальную и удовлетворительную адаптацию на уровне организма, имеют, по-видимому, лучший прогноз в плане предотвращения прогрессирования ожирения и развития его осложнений.

При изучении характера взаимосвязи избыточной массы тела с определенными изменениями параметров, описывающих состояние регуляторных механизмов сердечной деятельности и организма в делом, выявлено, что показатель ИМТ, являющийся мерой избытка массы тела при ожирении, отрицательно коррелировал со значениями СКО, КВ и стДВ, характеризующими общую вариабельность ритма и активность автономного контура регуляции (табл. 5). Отмечена положительная связь ИМТ с ИЦ, интегрально отражающим степень централизации регуляторных систем. Показатель ОТ_Н также был отрицательно связан с СКО, КВ и стДВ и положительно — с ИЦ. Помимо этого, выявлена прямая связь ОТ_Н с ИН, характеризующим напряжение симпатического отдела вегетативной нервной системы, и обратная связь ОТ_Н со средним значением длительности /^-интервалов. Большее число взаимосвязей показателей РКГ с ИМТ у девочек пубертатного возраста и большее число корреляций показателей РГК с ОТ_Н у мальчиков отражает, по-видимому, особенности полового диморфизма в телосложении. У девочек основным показателем степени избыточности жировой массы является ИМТ при сохранении в большинстве случаев гиноидных пропорций. У мальчиков в пубертате сжирение точнее характеризуется показателем ОТ при значительной частоте абдоминального распределения жировой массы, тогда как нарастание ИМТ в значительной мере зависит от увеличения мышечной и костной массы [1]. Учитывая выявленные умеренные или средние по силе корреляции, можно говорить о наличии взаимосвязи избыточной массы жировой ткани с изменениями в системе регуляции сердечного ритма. Большая масса тела у детей с ожирением, как правило, ассоциируется со снижением активности автономного контура и ослаблением вагусной регуляции, а также с усилением симпатических влияний и активацией ПНЦ, что отражает состояние напряжения адаптационных механизмов целого организма. Выявленные изменения в системе регуляции вегетативного баланса были более выражены у детей на фоне пубертата, когда прогрессирование ожирения приводит к развитию метаболических и начальных стадий сердечно-сосудистых осложнений [8]. Повышение симпатического тонуса и активности ПНЦ при ожирении может быть обусловлено усилением продукции лептина избыточной массой висцеральной жировой ткани. В свою очередь нарушение рецепции лептина и/или нарушение нейроэндокринных взаимосвязей в гипоталамусе, лежащих в основе развития и прогрессирования ожирения, могут приводит к дизрегуляции на уровне гипоталамических и подкорковых центров.

Выводы

1. У 38,7% детей в возрасте 11 — 16 лет с ожирением отмечается подавление активности автономного контура регуляции сердечного ритма и нарастание симпатических влияний, связанных с усилением активности ПНЦ.
2. У 31,1% детей 6—10 лет и 29,5% детей 11 — 16 лет при наличии ожирения установлено выраженное напряжение и перенапряжение регуляторных механизмов (ПАРС > 6 баллов), что свидетельствует об истощении функциональных резервов, нарушении и срыве адаптации.