Т.А. Зенченко Характерные типы реакций на действие обычной и космической погоды у здоровых людей и больных с артериальной гипертензией Таруса, май 2009 ИКИ РАН

Работа выполняется в сотрудничестве с Россия: Москва: Бреус Т.К., Мёрзлый А.М., Хорсева Н.И. Гурфинкель Ю.И., Рогоза А.Н., Цагареишвили Е.В., Заславская Р.М., Рехтина А.Г., Баевский Р.М. Калинкин А.Л., Рубинский Н.В., Григал П.П. ИФПА УрО РАН: Поскотинова Л.В., Кривоногова Е.В. Болгария, София, STIL-BAS: I.Stoilova, M.Jordanova, T. Yanev, S. Dimitrova Украина, Симферополь: Григорьев П.Е., Цандеков П.А.

Постановка задачи Работа Бинги по анализу возможных биофизических механизмов действия слабых и сверхслабых магнитных полей на организм человека (УФН, 2003). Первичные мишени – атомы конкретных веществ, спины атомов водорода, мембранные каналы, и т.д. Первичные мишени могут быть любыми, но они одинаковы у всех людей. Следовательно, магнитные поля либо действуют, либо нет, но на всех. Различие заключается в работе компенсационных механизмов. Поэтому есть две различные задачи, которые пересекаются незначительно – биофизический механизм влияния факторов низкой интенсивности на биологические системы и механизм компенсации организмом этого влияния. Первая задача – фундаментальная, вторая – прикладная. Слабые внешние факторы влияют на всех, но не все «болеют» ими. Нет объективной грани между чувствительными и нечувствительными, реальное распределение непрерывно, черту проводим мы сами, исходя из какой-то нулевой гипотезы (например, p

ИКИ РАН, 2009 год Сердечно-сосудистая система человека чувствительна к действию ГМА: у 85% больных, перенесших инфаркт миокарда и страдающих стенокардией, во время геомагнитных бурь выявлялись различные функциональные расстройства, нарушения ритма сердца, подъёмы артериального давления, уменьшение вариабельности частоты сердечных сокращений, повышалась общесекреторная активность симпатоадреналовой системы. Показано, что именно на второй день после магнитной бури образуются сгустки эритроцитов (сладжей) в капиллярах и отмечается ухудшение кровотока, приводящие к развитию тканевой гипоксии, ишемии. Стаз, остановка кровотока в микрососудах может приводить к восходящему тромбированию приносящих артериол, тромбозу, нарастанию коагуляционных и антикоагуляционных эффектов и в итоге - к развитию и прогрессированию стенокардии и инфаркта миокарда. (Ю.И. Гурфинкель, В.В. Любимов и др., Биофизика, 1995 г.). Анализ банков данных случаев обращения в Скорую помощь [Т.К. Бреус и др.] и наблюдения за больными в клиниках [Ю.И.Гурфинкель и др.] показали, что в популяции можно наблюдать очень широкий спектр реакций организма на действие геомагнитных бурь и возмущений

ИКИ РАН, 2009 год Практически все основные результаты о закономерностях популяционного ответа на действие магнитных бурь были получены на основании анализа многолетних банков данных случаев обращения в службу скорой медицинской помощи. Однако у данного подхода существуют принципиальные недостатки и ограничения. Так, базы данных случаев обращения в службу скорой медицинской помощи содержат в себе неточности, которые не всегда можно отфильтровать – например, несовпадение первоначального и окончательного диагнозов, или неточное определение даты наступления заболевания, поскольку подобные обращения не всегда следуют в тот же день. Однако основным недостатком исследования таких общепопуляционных закономерностей является слабая применимость полученных результатов к каждому конкретному человеку. Обоснование необходимости индивидуальной оценки чувствительности

Вопросы, на которые не отвечают популяционные исследования Кто именно среагировал на действие бури, а кто нет? В чем отличие между этими категориями больных? Какой процент людей, у которых реакция на бурю была, но не закончилась катастрофой (обращением в Скорую помощь), в чем она выражалась? Кому именно должна быть назначена дополнительная терапия в дни бурь? Или всем пациентам с определенным диагнозом? Сколько времени длится опасный период? Когда нужно начинать и когда можно прекращать дополнительную терапию? Какие бури наиболее опасны, зависит ли это от времени года или сочетания других обстоятельств?

Возможный путь решения проблемы Цель нашей работы – разработка и тестирование методики измерений и последующий статистический анализ, позволяющий делать надежные персональные заключения о наличии зависимости динамики показателей АД от метео- и геомагнитных факторов. Сбор данных по такой унифицированной и оттестированной методике позволит проводить отдельные эксперименты в различное время, в разных географических пунктах, на волонтерах разных возрастных групп. Затем эти результаты будут сохраняться в единой базе данных, содержащей анамнестическую информацию о волонтерах (пол, возраст, рост, вес, наличие заболеваний, место проживания, представитель коренного населения или приезжий, и т.д.), а также заключение о зависимости или независимости их физиологических показателей от действия внешних факторов. Такая база необходима как основа будущих исследований общих закономерностей развития эффекта метео- и магниточувствительности у отдельных людей.

Персональное заключение о наличии метео- и магниточувствительности по определенному физиологическому показателю требует анализа достаточно длинных временных рядов значений данного показателя у конкретного человека. Для выявления условий получения таких временных рядов в рамках настоящего исследования решались следующие задачи: выявление физиологических показателей организма наиболее адекватных для мониторинга; определение частоты и длительность измерений; выбор индексов геомагнитной активности и метеорологических показателей для сопоставления с полученными временными рядами измерений в зависимости от географической широты; выбор адекватных методов статистического анализа для исследования временных рядов; изучение особенностей применения предложенной методики при исследованиях на разных географических широтах.

Ранжирование возможных действующих факторов Максимальный приоритет имеют социальные факторы (от дефолтов и глобальных катастроф до семейных ссор и обильных возлияний). Для учета данных факторов необходимо указывать в базе данных мониторинга, в какие дни происходило действие. Вторая группа – экологические факторы (загрязнение воздуха, озон, наличие периодических или постоянных выбросов предприятий). Третья группа - метеорологические и геомагнитные факторы. Частотная конкретизация. Процессы в организме идут на различных частотах, от миллисекунд до месяцев и лет. В каком частотном диапазоне корректно искать влияние слабых внешних факторов? Метод – статистический, поэтому необходимо предварительное ранжирование факторов. Ответ на этот вопрос был дан в предыдущем докладе – от суток до недели.

Основные методические требования к мониторингу артериального давления Далее будут обоснованы следующие требования к мониторингу АД: – Измерения артериального давления при мониторинге должны производиться минимум трижды с интервалом в 2-3 минуты между последовательными измерениями с записью всех измеренных значений. – Для задачи выявления индивидуальной магниточувствительности достаточна частота измерений АД один раз в сутки. Или измерения производятся утром и вечером, но в этом случае ряды утренних и вечерних значений АД анализируются независимо друг от друга. – Необходим предварительный анализ стабильности АД в течение часов измерения. В случае нестабильности необходимо точное соблюдение времени измерений.

Обоснование необходимости трехкратных измерений АД На рисунке справа – достоверность различий выборок однократных измерений САД (красная линия) и среднего по трем измерениям (синяя линия) составляет p

Обоснование необходимости измерений раз в сутки Для задачи выявления индивидуальной магниточувствительности частота измерений АД один раз в сутки не только достаточна, но и необходима. При более частых измерениях велика вероятность ошибочных выводов, обусловленных циркадианными ритмами АД и К-индекса (бури обычно начинаются ночью, но в данном случае следующие за ними понижения АД связаны со временем суток, а не с ГМА).

Определение необходимой точности времени измерений АД Для каждого человека динамика изменений АД в течение суток носит индивидуальный характер. В случае А после подъема наблюдается плавный рост АД в течение нескольких часов, в случае Б – скачкообразный рост сразу после подъема и стабильный профиль в течение нескольких последующих часов. Для волонтера А время утренних измерений должно быть строго постоянным, для Б такого жесткого требования нет.

Обоснование возможности мониторинга в случае нестабильности утренних значений АД Каждая линия – значения САД, измеренные в постоянное время суток в течение семи дней. Видно, что значения возрастают по мере удаления времени подъема, но ежесуточная динамика остается сходной для измерений, выполненных после подъема.

Метеорологические и геомагнитные данные В качестве индексов геомагнитной активности (ГМА) были использованы суточные значения планетарных Кр (данные Интернет-сайта сумма трехчасовых значений за сутки) В качестве метеорологических параметров использовались трехчасовые данные: об атмосферном давлении (АтД); о температуре (Т), соответствующие трехчасовым периодам измерений АД. Данные получены с сайта

Использование суточных планетарных данных ГМА

Динамика атмосферного давления (значения за 3 часа и один раз в сутки) в г. Москва, декабрь 2002 г

Динамика температуры (значения за 3 часа, в 9 утра и среднесуточные) в г. Москва, декабрь 2002 г г

Выбор гелиогеофизических показателей Солнечная активность – числа Вольфа, радиоизлучение на длине волны 10.7см. Гелиосферные показатели – скорость и плотность солнечного ветра, компоненты межпланетного магнитного поля, секторные границы ММП Геомагнитные показатели – характеристики уровня ГМА (Кр, Dst, AE, локальные К-индексы, ULF-индекс, РС-пульсации), вторичная нейтронная компонента ГКЛ. Шумановские резонансы.

Характерные частоты геомагнитных и метеорологических факторов

Фазы основных периодов атмосферного давления и ГМА

Медицинские данные В работе использованы данные мониторинга АД, полученные по описанной выше методике у следующих групп волонтеров: У 33-х пациентов с артериальной гипертонией 1-2 степени в НИИ Кардиологии им. А.Л.Мясникова (Москва) на фоне гипотензивной терапии. Мониторирование проводили индивидуально, в течение трех месяцев (в период с 2001 по 2003 гг.). Всем больным назначалась терапия индапамидом-ретард (арифон-ретард 1,5 мг, Сервье, Франция) однократно утром, при недостаточности гипотензивного эффекта через 4 недели к терапии присоединялся периндоприл (престариум, Сервье, Франция) в дозе 2-4 мг однократно утром. Таким образом, анализируемые больные разделились на две группы: 1-я группа – «достаточна монотерапия» и 2-я – «необходима комбинированная терапия». 1. У 17 здоровых волонтеров (возраст от 18 до 20 лет) в течение трех месяцев в г. Симферополь, февраль-май 2008 г. 2. У 25 здоровых добровольцев (возраст 41±5.7 лет) в Москве, Симферополе, Архангельске, Ростове-на-Дону, гг.

Женщина, 68 г, АГ 2 степени, длительность 2 года, пациент кардиологического центра им. А. Мясникова. назначалась терапия индапамидом-ретард (арифон-ретард 1,5 мг, Сервье, Франция) однократно утром. 1. Характерные типы реакции

Типичные реакции здоровых волонтеров на действие ГМА (слева) и температуры (справа) (женщина, 19 лет)

Распределение чувствительности к внешним факторам в группах здоровых волонтеров и больных с АГ Вывод: эффект метео и магниточувствительности наблюдается и у больных с АГ, и у здоровых людей. Принципиальное различие в амплитуде реакции

Встречаемость прямой и обратной реакции на действие различных внешних факторов в группах здоровых и больных людей ГМААт.Д температура здоровые больные

Распределение по когорте коэффициентов корреляции САД с ГМА (для здоровых волонтеров, Болгария) Видно, что распределения КК во всех случаях являются симметричными и хорошо аппроксимируются нормальным распределением со средним значением, достоверно отличным от нуля. Необходимо отметить, что не было получено ни одного достоверного отрицательного коэффициента корреляции САД и ДАД с уровнем ГМА ни при одной величине временного сдвига ни для одного пациента (что выходит за рамки случайного распределения)…

Распределение коэффициентов корреляции САД с ГМА (по группе из 77 здоровых волонтеров, Болгария) Если предположить, что некоторая часть людей популяции является «магнитозависимой», в то время как остальные никак не реагируют на изменение уровня ГМА, вид распределения должен быть другим: несимметричным с максимумом на нуле (эта часть распределения создается «магнитонезависимыми» членами популяции) и тяжелый хвост в положительной области («магнитозависимые»). Полученный вид распределения соответствует предположению, что практически все члены популяции в той или иной степени чувствительны к уровню геомагнитной активности

3. Методика мониторинга психофизиологических характеристик Перечень параметров: простая и сложная зрительно-моторная реакция (летчик, машинист ж-д транспорта, водитель автотранспорта, операторы АС, РЛС и т.д.) ; реакция на движущийся объект (летчик, машинист, водитель автотранспорта, авиадиспетчер) ; простая слухомоторная реакция (летчик, машинист) ; устойчивость внимания ( операторы АС, РЛС) ; чувство ритма ( операторы АС, РЛС).

Пример мониторинга Из анкеты Женщина, 1989 г.р. (19 лет), рост 159 см, вес 51 кг, хронических заболеваний - нет, проблемы с сердцем, сосудами, давлением – нет зависит ли самочувствие от погоды – иногда, от солнечных вспышек - нет от атмосферного давления – нет, от температуры - да, (улучшение самочувствия при повышении температуры),

Пример мониторинга устойчивости внимания

Динамика артериального давления и устойчивости внимания

Предварительное заключение по волонтеру Средние значения АД 105/65 – пониженные. АД повышается при повышении температуры. По анкете – показатель «самочувствие» улучшается при повышении температуры. Психофизические показатели улучшаются при повышении температуры. Степень статистической связи «психофизика-АД» значимо выше, чем «психофизика-температура». _________________________________________ Для сравнения другой волонтер: средние значения АД 115/75, АД повышается при повышении температуры, самочувствие ухудшается, психофизические показатели ухудшаются.

4. Другие методы неинвазивного мониторинга физиологических показателей Лазерная доплеровская флоуметрия - показатели микроциркуляции крови (совместно с ГКБ 60, г. Москва, Р.М.Заславская, А.Г. Рехтина). Кардиовизор – дисперсионное картирование сердца (Г.Г.Иванов, прибор «Экосан»). ВСР - показатели вегетативной регуляции (Р.М. Баевский, прибор «Экосан») Тонокард – измерение СРПВ (Ю.И. Гурфинкель).

Результаты по СРПВ. Взаимозависимость между показателями функции эндотелия и гемодинамики по результатам анализа трех волонтеров. СРПВ – независимый показатель, не наблюдается корреляции с АД (а также – с ИК). Для основного волонтера (188 точек) – СРПВ отрицательно коррелирует с ИК. Дельта СРПВ и дельта амплитуды – показатели, зависящие от АД, дельта СРПВ – отрицательно, дельта амплитуды – положительно.

Результаты анализа СРПВ

Выводы 1. Гипотеза: вариации геомагнитной активности действуют на всех, но не все реагируют. 2. Если уровень статистической значимости установить p

Спасибо за внимание!