Автономна регуляція у пацієнтів з нервовою анорексією, ожирінням, людьми із зайвою вагою, спортсменах
1 Дипломна робота Автономне регулювання у пацієнтів з нервовою анорексією, ожирінням, надмірною вагою, спортсменами та особами, які контролюють нормальну вагу, подані Андреасом Оберашером для здобуття вченого ступеня доктора медичних наук (доктор медичних наук, університет) в Медичному університеті Граца, що виконується в Інституті патофізіології та медицини Інститут імунології з фізіології Науково-дослідний інститут людини, Вейц під керівництвом Університету-Проф. Філ Максиміліан Мозер Ассос. Проф. Прив.-доз. Mag.Dr.rer.nat Сандра Голасек Грац, 19 листопада 2016 року
2 Свідчення. Я заявляю з моєю честю, що написав цю роботу самостійно та без сторонньої допомоги, що я не використовував жодних джерел, крім поданих, і що я визначив уривки, взяті дослівно або стосовно змісту як такого. Грац, 16 листопада 2016 р. Andreas Oberascher eh. I
7 Зміст Передмова. ii Подяка. iii резюме. iv реферат. v Зміст. vi Глосарій та скорочення. vii Перелік рисунків. viii Список таблиць. x 1 Вступ Вегетативна нервова система Мікробіом та вісь мікробіом-кишечник-мозок Хронобіологія Сон Стрес Вправи та спорт Харчування Ожиріння Anorexia nervosa Матеріал та методи Розробка та процедура дослідження Електрокардіографія Варіабельність серцевого ритму Апаратне забезпечення та процес вимірювання Хронокардіограма Антропометрія Статистика Результати Обговорення Бібліографія Додаток
8 Глосарій та абревіатури EKG Електрокардіографія NSC Nucleus suprachiasmaticus FSH Фолікулостимулюючий гормон LH Лютеїнізуючий гормон STH Соматотропний гормон ІМТ Індекс маси тіла TG Тригліцериди HDL ліпопротеїди низької щільності LDL низька щільність ліпопротеїд EEG рух EEG Електроенцефалограма ЕС EGM Esen EGM Esen EGM Esen EGF Esen EGM Esen EGM Esen EGF Esen E Енергетичне сприйняття та поведінка їжі у пацієнтів із нервовою анорексією, ожирінням, спортсменами та регуляторами нормальної ваги Синусова аритмія QPA імпульсне дихання коефіцієнт SQ якість сну Гц Герц АТФ аденозинтрифосфат vii
10 Рисунок 34 Графік графіків значень процентилів сумарної мінливості вдень і вночі в груповому порівнянні Рисунок 35 Графік графіків значень процентилів вагусного тонусу вдень і вночі в груповому порівнянні Рисунок 36 Графік графіків значень процентилів симпатичного тонусу вдень і вночі в груповому порівнянні Рисунок 37 Графік графіків значень процентилю вегетативного Коефіцієнти для дня та ночі у груповому порівнянні Рисунок 38 Графік графіків коефіцієнтів пульсового дихання для дня та ночі у груповому порівнянні Рисунок 39 Графік графіків процентильних значень якості сну вдень та вночі у груповому порівнянні Рисунок 40 Графік графіків абсолютних значень тривалості сну протягом дня та ночі у груповому порівнянні Рисунок 41 Частота серцевих скорочень як функція блукаючого тонусу вдень (червоний) та вночі (синій) у груповому порівнянні Рисунок 42 Частота серцевих скорочень як функція lnlf вдень (червоний) та вночі (синій) у груповому порівнянні Рисунок 43 Частота серцевих скорочень як функція вегетативного коефіцієнта VQ при День (червоний) і в Na cht (синій) у груповому порівнянні ix
11 Список таблиць Таблиця 1 Класифікація ожиріння за критеріями ВООЗ Таблиця 2 Діапазони частот та розподіл власних ритмів Таблиця 3 Тестування осіб із екстрасистолами та без них Таблиця 4 Середні значення процентилів частоти серцевих скорочень у порівнянні день-ніч Таблиця 5 Середні значення процентилів загальної мінливості у порівнянні день-ніч Таблиця 6 Середні значення показника Процентил респіраторної синусової аритмії в порівнянні день-ніч Таблиця 7 Середні значення процентилів симпатичного тонусу в порівнянні день-ніч Таблиця 8 Середні значення для процентилів вегетативного коефіцієнта в порівнянні день-ніч Таблиця 9 Середні значення пульсо-респіраторного коефіцієнта в порівнянні день-ніч Таблиця 10 Середні значення тривалості сну та якості сну х
16 Вегетативна регуляція частоти серцевих скорочень Частота серцевих скорочень інтегрована в складну мережу, в якій задіяні кола кровообігу, дихання, температурного балансу, обміну речовин та психо-психічного контролю. Це становить від 60 до 80 ударів на хвилину у дорослих. Власний пульс становить 120 ударів на хвилину. Ця природна частота регулюється вниз в організмі людини за допомогою вегетативного тонусу. Вегетативна регуляція частоти серцевих скорочень опосередковується як симпатичною, так і парасимпатичною. Симпатична нервова система діє на серце: позитивна хротропна (збільшує частоту серцевих скорочень) позитивна інотропна (підвищує скоротливість) позитивна дромотропна (збільшує швидкість провідності) позитивна батмотропна (поріг стимулу знижений) позитивна люзидотропна (збільшує швидкість розслаблення) Парасимпатична, з іншого боку, діє: негативна хронтропна зменшує частоту серцевих скорочень) негативний дромотропний (зменшує швидкість провідності) На малюнку 3 показані гілки блукаючого нерва та його зв’язок із серцем через ганглій малого серця (ганглій Wrisberg). (5) Рисунок 3 Блукаючий нерв та його зв’язок з ганглієм Врісберга 15-й
17 Кишкова нервова система Кишкова нервова система - це мережа нервових клітин, вбудованих у кишкові м’язи. Він складається з міентеріального сплетення між кільцевим і поздовжнім м’язовим шаром та підслизового сплетення в підслизовій оболонці. Крім того, є клітини кардіостимулятора, так звані клітини Кахаля. Кишково-кишкова нервова система має наступні завдання: Контроль травлення Регулювання транспорту, всмоктування та секреції Регулювання шлунково-кишкового кровотоку Імунологічні функції Функціонує також без впливу спинного та головного мозку. Якщо оголений шматок кишки, він стискається автономно з періодом близько 60 секунд (див. 2.3). На кишкову нервову систему можна впливати, модулюючи симпатичну та парасимпатичну нервову систему. Анатомічні посилання наведені на малюнку 4. Рисунок 4 Блукаючий нерв, чревне сплетення та сусідні структури (5) Блукаючий нерв проходить дорсально до стравоходу у напрямку до черевної області і там зв’язується з найбільшим вегетативним ганглієм - целіакіальним ганглієм. На малюнку 5 показаний целіакічний ганглій з непарними гілками вегетативної нервової системи від передньої до верхньої частини живота. 16
18 Рисунок 5 Целіакія і неспарені гілки вегетативної частини (5) На малюнку 6 показаний целіакія з парними гілками вегетативної нервової системи спереду до верхньої частини живота. Малюнок 6 Целіакічний ганглій та парні гілки вегетативної частини (5) Взаємодія вегетативної нервової системи з мікробіомом шлунково-кишкового тракту описано в наступному розділі. 17-й
20 Рисунок 7 Вісь мікробіом-кишечник-мозок (10) Багато поживних речовин служать мікробіому як попередні або пробіотики. Отже, дієтичні терапевтичні втручання здаються розумними і можуть впливати на вісь мікробіома кишечник-мозок, а отже, і на захворювання, згадані вище (15) (16). Наприклад, нові терапевтичні варіанти для психічних захворювань (17) виникають внаслідок змін у дієті або психобіотиках, що мають антидепресантну та анксіолітичну ефекти (18). Частота та функції певних штамів бактерій у кишечнику змінюються залежно від добового ритму. Наприклад, кишкова флора мишей виконує детоксикаційні функції у світлі фази дня, тоді як у темну фазу дня вона використовується для використання їжі та енергетичного балансу. (19) Область досліджень хронобіології присвячена систематичному дослідженню таких залежних від часу та періодичних біологічних процесів. 19-го
36 Рисунок 12 Епідеміологічний розвиток ожиріння в США з 1991 р. (34) Наступні супутні захворювання ожиріння трапляються частіше: Вуглеводний обмін: порушення толерантності до глюкози, цукровий діабет 2 типу, гестаційний діабет Жировий обмін: гіперліпідемія часто поєднується з підвищеним ризиком серцево-судинних захворювань, артеріальна гіпертензія, інфаркт міокарда, інсульт, серцева недостатність (пов'язана з набряком легенів) Легеневі ускладнення: апное сну, підвищена діафрагма (пов'язана з задишкою) Шлунково-кишкові захворювання: рефлюкс, стеатогепатит, холецистит, опорно-руховий апарат, дегенеративні розлади м'яких тканин і сполучної тканини: остеоартроз: артроз, дегенеративний артрит, дегенеративний артрит, дегенеративний артрит, дегенеративний артрит, дегенеративний артрит, дегенеративний артроз, дегенеративний артрит, дегенеративний артрит, дегенеративний артрит, дегенеративний артрит, дегенеративний артрит, артроз, артроз, артроз Подагричні пухлинні захворювання: рак простати, рак молочної залози 35
38 У крові можуть розвинутися лейкопенія, анемія, тромбоцитопенія. Порушення електролітів. Збільшення рівня трансаміназ, амілази, ліпази та сечових речовин. Зниження загального вмісту білка, альбуміну та цинку. Збільшення соматотропіну. Зниження лептину. Крім того, можуть виникати порушення осі гіпоталамусу гіпофіза кори надниркових залоз, осі гіпоталамусу гіпофіза, щитовидної залози та осі гіпофіза гіпофіза гонад. Інші можливі патологічні та патофізіологічні зміни - це судоми головного мозку, езофагіт, зміни ЕКГ, псевдоатрофія головного мозку та остеопороз, якому сприяє тривала кахексія, тривала аменорея та відносна фізична бездіяльність. (36) Психічні супутні захворювання: Обсесивно-компульсивний розлад Тривожне розлад Депресія 37
45 Надшлуночкові екстрасистоли виникають над пучком Гіса. Комплекс QRS вузький, але не деформований. На малюнку 15 показана надшлуночкова екстрасистолія на ЕКГ. Рисунок 15 Надшлуночкові екстрасистоли На відміну від шлуночкових екстрасистол, надшлуночкові екстрасистоли не супроводжуються компенсаторними паузами. Ізольовані надшлуночкові екстрасистоли не представляють небезпеки, однак якщо вони виникають протягом більш тривалого періоду часу або супроводжуються запамороченням або задишкою, слід розпочати подальшу кардіологічну діагностику. При шлуночкових екстрасистолах ектопічне збудження надходить із самих шлуночків. Комплекс QRS збільшений і деформований. Тип розташування описує напрямок електричної осі серця у фронтальній площині і може бути визначений за відведеннями кінцівок за допомогою максимумів хвиль R. Екскурсія грудної клітки під час дихання змінює кінчик серцевого вектора, так що ритм дихання також можна побічно виміряти за допомогою електрокардіограми. На малюнку 16 показано зміну амплітуди зубця R через дихання. 44
46 Рисунок 16 Амплітудна модуляція зубців R через дихання під час глибокого сну Амплітудні співвідношення зубців R і зубців Т на електрокардіограмі можуть бути використані для оцінки відносної ваготонії та симпатикотонії. Відносне збільшення амплітуди зубця Т у порівнянні з хвилею R свідчить про переважно ваготонічний вплив. На малюнку 17 показана морфологія ЕКГ із симпатикотонічним впливом протягом дня порівняно з ЕКГ з ваготонічним впливом під час глибокого сну. Рисунок 17 ЕКГ протягом дня в порівнянні з ЕКГ під час глибокого сну Аналіз змін частоти серцевих скорочень сам по собі, однак, є найбільш точним методом з ЕКГ для вивчення модулюючих впливів вегетативної системи. Вони називаються варіабельністю серцевого ритму або за даними Univ.-Prof. Лікар. Філ Максиміліан Мозер нещодавно називав гнучкістю серцевого ритму. 45
48 Рисунок 19 Частота серцевих скорочень коливається з частотою дихання. У станах регенерації, наприклад, під час глибокого сну або в медитації, існує серцева координація 4: 1 між частотою серцевого ритму і частотою дихання. (див. 2.3) Серце і легені використовують загальну фазову залежність для координації. Споживання енергії зведено до мінімуму та розпочаті процеси регенерації та самовідновлення. За допомогою спеціальних дихальних технік на частоту серцевих скорочень можна особливо впливати диханням. При 6-тактному диханні частота дихання навмисно зміщується в діапазон 0,1 Гц - основна частота барорецепторного рефлексу. На цій стрічці відбувається резонанс і, отже, гармонізація ритму дихання та кровообігу. 47
Ритм 50 ілюстраційних секунд під час вправи Ци Гун Ритм кровотоку Природна частота гладкої мускулатури становить приблизно 0,0167 Гц. Це відповідає одному скороченню в хвилину. Перистальтика шлунково-кишкового тракту або приплив крові до слизової оболонки та шкіри і, отже, терморегуляція відбувається з такою частотою. У мінливості серцевого ритму це стає помітним при посиленій активації кровотоку. На малюнку 22 показано потік крові під час швидкої фази уві сні. Рисунок 22 1-хвилинний ритм під час швидкого сну 49
56 Ілюстрація На рисунку 26 показаний приклад 28-годинної хронокардіограми досліджуваного в дослідженні ESAN. Ілюстрація годинної хронокардіограми досліджуваної людини 55
59 Рисунок 30 Часовий хід загальної мінливості частоти серцевих скорочень та аритмії дихальних синусів На малюнку 31 показано частоту серцевих скорочень з часом. Розрахунок базується на інтервалах RR на електрокардіограмі. Рисунок 31 Часовий ритм пульсу На малюнку 32 показаний часовий хід коефіцієнта пульсового дихання (QPA). Коефіцієнт пульсового дихання відображає відношення частоти серцевих скорочень до частоти дихання. Він описує, як часто серце б’ється під час дихального циклу. Ціле число 4: 1 під час сну у здорових людей є ознакою регенерації та відновлення (див. 2.3). Рисунок 32 Коефіцієнт пульсового дихання з часом 58
64 У таблиці 5 наведені процентильні значення загальної варіабельності серцевого ритму у порівнянні між денним та нічним для 5 груп. SDNN_wach_perz [мс] Медіана SDNN_schlaf_perz [мс] Медіана анорексія Пат 43,80 57,50 Звичайна вага 54,20 49,50 Надмірна вага 54,90 53,60 Ожиріння 20,70 25,40 Спортсмени 86,75 84,45 Всього 49,30 53.80 Таблиця 5 Серединні значення процентилів загальної мінливості у порівнянні день-ніч У таблиці 6 наведені значення процентилів аритмії дихальних синусів у порівнянні між денним та нічним у 5 групах. logrsa_wach_perz [lg ms] Медіана logrsa_schlaf_perz [lg ms] Медіана анорексії Pat 43,30 49,90 Нормальна вага 57,50 60,70 Надмірна вага 55,65 53,35 Ожиріння 25,50 23,10 Спортсмени 85,05 84,10 Разом 62, 40 54.70 Таблиця 6 Середні значення процентилів респіраторної синусової аритмії в порівнянні день-ніч У таблиці 7 наведено значення процентилів симпатичного тонусу в порівнянні між денним та нічним у 5 групах. lnlf_wach_perz [ln ms ^ 2] Медіана lnlf_schlaf_perz [ln ms ^ 2] Медіана анорексії Пат. 17,70 50,80 нормальна вага 71,30 60,80 надмірна вага 47,10 52,65 ожиріння 36,10 24,30 спортсмени 85,40 84, 00 Разом 46,60 53,30 Таблиця 7 Середні значення процентилів симпатичного тонусу в порівнянні день-ніч 63
65 У таблиці 8 наведені процентильні значення вегетативних коефіцієнтів у порівнянні між денним та нічним у 5 групах. VQ_wach_perz [1] Медіана VQ_schlaf_perz [1] Медіана анорексії Пат. 27.70 48.60 нормальна вага 51.80 37.20 надмірна вага 51.90 45.80 ожиріння 73.00 53.80 спортсменки 27.80 45.60 усього 45.30 44.40 Таблиця 8 Серединні значення процентилів вегетативного коефіцієнта у порівнянні день-ніч У таблиці 9 наведено абсолютні значення коефіцієнта пульсового дихання у порівнянні між днем та ніччю у 5 групах. QPA_wach_abs [1] QPA_schlaf_abs [1] Медіана Медіана Патологія анорексії 5,73 4,15 Звичайна вага 5,62 4,05 Надмірна вага 5,95 3,71 Ожиріння 6,00 4,34 Спортсмени 5,10 3,45 Разом 5,65 3.99 Таблиця 9 Серединні значення коефіцієнта пульсового дихання у порівнянні день-ніч У таблиці 10 наведено значення процентилю для тривалості сну та якості сну в порівнянні між денним та нічним для 5 груп. Тривалість сну [год] Медіана SQ_перц [%] Медіана анорексії Пт 8,54 40,30 Звичайна вага 8,10 32,10 Надмірна вага 8,00 41,50 Ожиріння 8,83 54,10 Спортсмени 8,08 37,60 Всього 8,25 40,30 Таблиця 10 Середні значення тривалості сну та якості сну 64
66 Рисунок 33 показує процентиль значень частоти серцевих скорочень 5 груп у порівнянні між днем та ніччю на графіку боксу Рисунок 33 Графік графіків значень процентиля частоти серцевих скорочень протягом дня та ночі у груповому порівнянні 65
67 Рисунок 34 показує процентильні значення загальної варіабельності серцевого ритму 5 груп у порівнянні між днем та ніччю на графіку боксу Рисунок 34 Графіки графіків значень процентилю загальної мінливості протягом дня та ночі у груповому порівнянні 66
68 Рисунок 35 показує значення процентилю вагусного тонусу 5 груп у порівнянні між денним та нічним на графіку боксу.
69 Рисунок 36 показує процентиль значень симпатичного тонусу 5 груп у порівнянні між днем та ніччю на графіку боксу Рисунок 36 Графік графіків значень процентилю симпатичного тонусу вдень та вночі у груповому порівнянні 68
70 Рисунок 37 показує значення процентилю вегетативного коефіцієнта 5 груп у порівнянні між днем та ніччю на графіку ящиків Рисунок 37 Діаграми графіків значень процентилю вегетативного коефіцієнта вдень та вночі у груповому порівнянні 69
71 Рисунок 38 показує абсолютні значення пульсо-респіраторних коефіцієнтів 5 груп у порівнянні між днем та ніччю на графіку ящиків. Рисунок 38 Діаграми графіків коефіцієнтів пульсу та дихання протягом дня та ночі у груповому порівнянні 70
72 Малюнок 39 показує процентильні значення якості сну 5 груп у порівнянні між днем та ніччю на графіку ящиків Рисунок 39 Графіки графіків значень процентилю якості сну вдень та вночі у груповому порівнянні 71
73 Малюнок 40 показує абсолютні значення тривалості сну для 5 груп у порівнянні між денним та нічним на графіку скриньки.